Triedy Zosilňovačov Zvuku: Klasifikácia - D, A, B, C, AB A ďalšie. Ultralineárne A Digitálne. Ktorá Trieda Je Lepšia?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 05:57

Mnohí určite počuli, že moderné zosilňovače môžu patriť do rôznych tried. Ľudia, ktorí majú ďaleko k akustickým systémom a technickým vlastnostiam zvukového vybavenia, si však len ťažko dokážu predstaviť, čo sa skrýva za označeniami písmen.

V našom prehľade budeme podrobnejšie hovoriť o tom, aké sú triedy zosilňovačov, aké sú a ako zvoliť optimálny model.

Klasifikácia

Trieda zosilňovača je hodnota výstupného signálu, pri ktorom je poháňaný sínusovým vstupným signálom vo funkčnom obvode počas jedného pracovného cyklu a mení sa v dôsledku tohto vplyvu. Klasifikácia zosilňovačov do tried závisí od parametrov linearity režimu použitého na zosilnenie prichádzajúcich signálov z kategórií so zvýšenou presnosťou so značne zníženou účinnosťou na úplne nelineárne . V tomto prípade nie je presnosť zvukovej reprodukcie signálu taká veľká, ale účinnosť je dosť vysoká. Všetky ostatné triedy zosilňovačov sú akýmsi prechodným modelom medzi týmito dvoma skupinami.

Prvá skupina

Všetky triedy zosilňovačov je možné podmienene rozdeliť do dvoch podskupín. Prvá zahŕňa klasické kontrolované modely tried A, B, ako aj AB a C . Ich kategória je určená parametrom ich vodivosti v určitej časti výstupného signálu. Činnosť vstavaného tranzistora na výstupe je teda umiestnená v strede medzi „vypnutým“a „zapnutým“.

Druhá skupina

Druhá kategória zariadení zahŕňa modernejšie modely, ktoré sa považujú za takzvané spínacie triedy - ide o modely D, E, F, ako aj G, S, H a T.

Tieto zosilňovače používajú na šírku impulzu moduláciu a digitálne obvody na nepretržitú konverziu signálu medzi úplne vypnutým a úplne zapnutým . V dôsledku toho existuje v oblasti nasýtenia silný východ.

Popis populárnych tried

Podrobnejšie budeme hovoriť o rôznych triedach zosilňovačov.

ALE

Modely triedy A sa najčastejšie používajú kvôli jednoduchosti dizajnu. Je to spôsobené niekoľkými parametrami skreslenia vstupného signálu a podľa toho aj vysokou kvalitou zvuku v porovnaní so všetkými ostatnými kategóriami zosilňovačov. Modely v tejto kategórii sa vyznačujú vysokou linearitou v porovnaní s ostatnými.

Zosilňovače triedy A spravidla pri svojej práci používajú jednu verziu tranzistorov . Je pripojený k základnej konfigurácii žiariča pre dve polovice signálu tak, aby ním germániový tranzistor vždy prechádzal, aj keď neexistuje fázový signál. To znamená, že na výstupe stupeň úplne neprejde do oblasti prerušenia a sýtosti signálu. Má svoj vlastný bod odsadenia približne v strede zaťažovacej čiary. Táto štruktúra vedie k tomu, že tranzistor sa jednoducho neaktivuje - to sa považuje za jednu z jeho základných nevýhod.

Aby bolo zariadenie zaradené do tejto triedy, nulový prúd naprázdno vo výstupnom stupni sa musí rovnať alebo dokonca prekročiť hranicu zaťažovacieho prúdu, aby sa zabezpečil maximálny výstupný signál.

Pretože zariadenia triedy A sú jednostranné a pracujú v lineárnej zóne všetkých špecifikovaných kriviek, jedno výstupné zariadenie prejde celých 360 stupňov, v takom prípade zariadenie kategórie A úplne zodpovedá súčasnému zdroju.

Pretože zosilňovače v tejto kategórii fungujú, ako sme už povedali, v ultralineárnej oblasti, musí byť predpätie DC správne nastavené .- to zaistí správnu funkciu a poskytne zvukový prúd s výkonom 24 wattov. Avšak vzhľadom na skutočnosť, že výstupné zariadenie je vždy vo vypnutom stave, nepretržite vedie prúd, čo vytvára podmienky pre konštantnú stratu energie v celej štruktúre. Táto funkcia vedie k uvoľneniu veľkého množstva tepla, pričom ich účinnosť je pomerne nízka - menej ako 40%, čo ich robí nepraktickými, pokiaľ ide o nejaký druh výkonných akustických systémov. Okrem toho, vzhľadom na zvýšený prúd naprázdno inštalácie musí mať napájací zdroj príslušné rozmery a musí byť čo najviac filtrovaný, inak sa nedá vyhnúť zvuku zosilňovača a bzučania tretích strán . Práve tieto nedostatky viedli výrobcov k tomu, aby pokračovali v práci na zosilňovačoch v efektívnejšej kategórii.

IN

Výrobcovia navrhli zosilňovače triedy B tak, aby riešili problémy s nízkou účinnosťou a prehrievaním súvisiace s predchádzajúcou kategóriou. Modely kategórie B vo svojej práci používajú dvojicu ďalších tranzistorov, zvyčajne bipolárnych . Ich rozdiel je v tom, že pre obidve polovice signálu je výstupná predná časť postavená podľa push-pull obvodov, takže každé tranzistorové zariadenie poskytuje zosilnenie iba polovice výstupného signálu.

V zosilňovačoch tejto triedy neexistuje žiadny základný predpätý prúd na úrovni DC, pretože jeho pokojový prúd je nulový, preto sú parametre jednosmerného prúdu zvyčajne malé. Preto je jeho účinnosť oveľa vyššia ako účinnosť zariadení A. Súčasne keď je signál pozitívny, tranzistor s kladným predpätím ho poháňa, zatiaľ čo negatív zostáva vypnutý . Podobne v okamihu, keď sa vstupný signál stane záporným, sa kladný vypne a negatívne predpätý tranzistor sa naopak aktivuje a poskytne zápornú polovicu signálu. Výsledkom je, že tranzistor počas svojej činnosti strávi 1/2 cyklu iba v pozitívnom alebo negatívnom polcykle prichádzajúceho signálu.

Preto akékoľvek tranzistorové zariadenie v tejto kategórii môže prechádzať iba časťou výstupného signálu, pričom je v jasnom striedaní.

Táto konštrukcia push-pull je o 45-60% účinnejšia ako zosilňovače triedy A. Problémy s modelmi tohto typu spočívajú v tom, že v čase prechodu zvukového signálu spôsobujú značné skreslenia v dôsledku „mŕtvej zóny“tranzistorov v chodbe vstupných napätí s hodnotami od -0,7 V do +0,7 V.

Ako každý vie z kurzu fyziky, vysielač základne musí dať napätie asi 0,7 V, aby bipolárny tranzistor mohol začať plné zapojenie. Pokiaľ toto napätie neprekročí túto značku, výstupný tranzistor sa nepohne do polohy zapnuté. To znamená, že polovica signálu, ktorý ide do 0,7 V koridoru, sa začne reprodukovať nepresne. V dôsledku toho sú zariadenia kategórie B prakticky nevhodné na použitie v presných akustických inštaláciách.

Pre to na prekonanie týchto skreslení boli vytvorené takzvané kompromisné zariadenia triedy AB.

AB

Tento model je druhom tandemového dizajnu kategórie A a kategórie B. Dnes sú zosilňovače typu AB považované za jednu z najbežnejších konštrukčných možností. Podľa princípu fungovania sú trochu ako výrobky kategórie B, s jedinou výnimkou, že obe tranzistorové zariadenia môžu viesť signál súčasne v blízkosti priesečníka oscilogramov . Tým sa úplne eliminujú všetky problémy so skreslením signálu predchádzajúceho zosilňovača skupiny B. Rozdiel je v tom, že pár tranzistorov má pomerne nízke predpätie, typicky 5 až 10% pokojového prúdu. V tomto prípade vodivé zariadenie zostane zapnuté dlhšie ako čas jedného pol cyklu, ale súčasne je to oveľa menej ako celý cyklus vstupného signálu.

Dá sa to bezpečne povedať zariadenie typu AB je z hľadiska účinnosti a linearity považované za vynikajúci kompromis medzi modelmi triedy A a triedy B .a zatiaľ čo účinnosť konverzie zvukového signálu je približne 50%.

S

Konštrukcia jednotiek triedy C má maximálnu účinnosť, ale zároveň je v porovnaní so všetkými ostatnými kategóriami dosť slabá na linearitu. Zosilňovač triedy C je dosť nápadne predpojatý, takže vstupný prúd ide na nulu a zostáva tam viac ako 1/2 cyklu prichádzajúceho signálu . V súčasnej dobe je tranzistor v pohotovostnom režime, aby sa vypol.

Táto forma predpätia tranzistora poskytuje najväčšiu účinnosť zariadenia, jeho účinnosť je asi 80%, ale súčasne prináša do výstupného signálu pomerne výrazné zvukové skreslenia.

Tieto konštrukčné vlastnosti znemožňujú používanie zosilňovačov v reproduktorových systémoch . Tieto modely spravidla našli oblasť použitia vo vysokofrekvenčných generátoroch, ako aj v určitých verziách rádiofrekvenčných zosilňovačov, kde sa prúdové impulzy vysielané na výstupe prevádzajú na sínusové vlny danej frekvencie.

D

Zosilňovač kategórie D sa týka dvojkanálových nelineárnych impulzných modelov, nazývajú sa tiež zosilňovače PWM.

V prevažnej väčšine zvukových systémov koncové stupne pracujú buď v triede A alebo AB . V integrovaných zosilňovačoch skupiny D je stratový výkon linkových vstupov významný aj v prípade ich maximálnej úplnej, takmer ideálnej implementácie. To dáva modelom triedy D značnú výhodu vo väčšine oblastí použitia vďaka minimálnej tvorbe tepla, zníženej hmotnosti a rozmerom zariadenia a tým aj zníženiu nákladov na výrobky, pričom životnosť batérie v týchto modeloch je v porovnaní s modelmi iné prevedenie.

Spravidla ide o vysokonapäťové modely, ktoré sú navrhnuté pre dosku 10 000 wattov.

Iné

Zosilňovač triedy F . Tieto modely poskytujú zvýšenú účinnosť, ich účinnosť je asi 90%.

Zosilňovač triedy G . Tento zosilňovač je v skutočnosti vylepšeným dizajnom s vysokou linearitou zariadenia základnej triedy AB na TDA. Modely v tejto kategórii môžu automaticky prepínať medzi rôznymi elektrickými vedeniami v prípade zmeny parametrov prichádzajúceho signálu. Takéto prepínanie výrazne znižuje spotrebu energie a podľa toho znižuje spotrebu energie spôsobenú tepelnými stratami.

Zosilňovač triedy I . Takéto modely majú niekoľko sád dodatočných výstupných zariadení. Pred zapnutím sú umiestnené v konfigurácii push-pull. Prvé zariadenie prepína kladnú časť signálu a druhé je zodpovedné za prepínanie zápornej časti, ako zosilňovače kategórie B. V prípade, že na vstupe nie je zvukový signál alebo ak signál dosiahne bod prechodu nulou, spínací mechanizmus sa zapína a vypína súčasne s hlavným cyklom.

Zosilňovač triedy S . Táto trieda zosilňovačov je klasifikovaná ako nelineárny spínací mechanizmus. Mechanizmom činnosti sú do istej miery podobné zosilňovačom kategórie D. Takýto zosilňovač prevádza analógové vstupné signály na digitálne a mnohonásobne ich zosilňuje. Aby sa teda zvýšil výstupný výkon, zvyčajne je digitálny signál spínacieho zariadenia buď úplne zapnutý alebo úplne vypnutý, takže účinnosť takýchto zariadení môže byť 100%.

Zosilňovač triedy T . Ďalšia možnosť pre digitálny zosilňovač. Dnes si tieto modely získavajú stále väčšiu popularitu vďaka prítomnosti mikroobvodov, ktoré umožňujú digitálne spracovanie prichádzajúceho signálu, ako aj vstavaných viackanálových zosilňovačov zvuku 3D. Tento efekt je zaistený dizajnom, ktorý umožňuje prevod analógových signálov na vyššie digitálne zvuky PWM. Konštrukcia zariadení triedy C kombinuje charakteristiky signálu s nízkym skreslením podobného kategórii AV, pričom zachováva účinnosť na úrovni modelov triedy D.

Ako určiť?

Na začiatok sa pozrime na to, ako zosilňovač v zásade funguje. Iste budete prekvapení, ale v skutočnosti továrenský zosilňovač nič nezosilňuje. V skutočnosti, mechanizmus jeho činnosti sa podobá prevádzke najjednoduchšieho žeriavu: otočíte rukoväťou a voda z vodovodu začne liať, silnejšia alebo slabšia, a ak ju otočíte, tok sa zablokuje. V zosilňovačoch všetky procesy prebiehajú rovnakým spôsobom. Z výkonného modulu napájania prúdi prúd cez reproduktor pripojený k zariadeniu. V tomto prípade funkciu kohútika preberajú tranzistory - na výstupe je stupeň ich zatvárania a otvárania riadený signálom, ktorý prechádza do zosilňovača. Z toho, ako presne tento žeriav funguje, teda ako fungujú výstupné tranzistory, a z akej triedy zosilňovačov je určený.

Ak hovoríme o zariadeniach AB, potom tranzistory v nich môžu mať nepríjemnú vlastnosť neúmerného otvárania a zatvárania voči signálom, ktoré k nim prichádzajú. Ich práca sa teda nemení. Vrátime sa k analógii s faucetom - môžete otočiť rukoväťou faucetu, ale voda bude najskôr prúdiť slabo a potom sa prietok zrazu zvýši.

Pre tento dôvod Tranzistory kategórie AB musia byť otvorené, aj keď nie je žiadny signál . Je to nevyhnutné, aby začali pracovať okamžite a nečakali, kým signál nedosiahne určitú úroveň - iba v tomto prípade bude zosilňovač schopný reprodukovať zvuk s minimálnym skreslením. V praxi to znamená, že časť užitočnej energie sa premrhá. Predstavte si, že zapnete všetky vodovodné kohútiky v byte a priebežne z nich bude vytekať malý pramienok vody. Výsledkom je, že účinnosť takýchto modelov nepresahuje 50-70%, práve nízka účinnosť je hlavnou nevýhodou zosilňovačov triedy AV.

Ak hovoríme o zariadeniach triedy D, princíp ich fungovania je úplne rovnaký: majú svoje vlastné výstupné tranzistory, ktoré sa dajú zapínať a vypínať. Prechod prúdu cez reproduktory k nim pripojené je síce regulovaný, ale signál už riadi ich otváranie, ktoré je svojou konfiguráciou veľmi vzdialené od prichádzajúceho.

Takto sa signál privádza do výstupných tranzistorov zariadení triedy D. V tomto prípade budú fungovať úplne inak: buď úplne zatvorené, alebo otvorené bez akýchkoľvek medziľahlých hodnôt. To znamená, že účinnosť takýchto modelov sa môže blížiť k 100%.

Na odosielanie takýchto signálov do zvukových systémov je samozrejme príliš skoro, najskôr by sa malo vrátiť k štandardnej konfigurácii. To sa dá dosiahnuť pomocou výstupnej tlmivky, ako aj kondenzátora - po ich spracovaní sa na výstupe vytvorí zosilnený signál, ktorý úplne zopakuje vstupný signál vo svojom tvare. Je to on, kto sa prenáša do reproduktorov.

Hlavnou výhodou zariadení triedy D je zvýšená účinnosť . a teda aj šetrnejšia spotreba energie

Dlho sa tomu verilo na pripojenie vysokokvalitných reproduktorových sústav budú optimálnym riešením zosilňovače AB … Modely kategórie D poskytovali konverziu prichádzajúceho signálu na impulzný signál so zníženou frekvenciou, v dôsledku čoho poskytoval dobrý zvuk iba v režime subwoofera. V dnešnej dobe technológia urobila veľký krok vpred a dnes už existujú vysokorýchlostné tranzistory, ktoré sa dajú otvoriť a taktiež takmer okamžite zavrieť, v obchodoch je pomerne veľa širokopásmových zariadení triedy D.

Tieto modely sú určené na použitie nielen so subwoofermi, ale aj s modernými reproduktorovými sústavami všetkých typov. Pre tie možnosti, kde sa nevyžaduje vysoký výkon, má zmysel kúpiť pomerne kompaktný zosilňovač.

Ak teda máte dostatok miesta na pripojenie reproduktora, môžete si vybrať model triedy AV. Po niekoľko desaťročí existencie sú obvody týchto modelov dobre vyvinuté, poskytujú celkom dobrú kvalitu zvuku a v prípade poruchy ich môžete ľahko opraviť v najbližšom servisnom stredisku.

Ak je priestor pre zvukovú inštaláciu obmedzený, mali by ste sa bližšie pozrieť na širokopásmové modely skupiny D . S rovnakými výkonovými parametrami ako výrobky triedy AV sú oveľa menšie a ľahšie, navyše sa menej zahrievajú a niektoré modely dokonca umožňujú ich tajnú inštaláciu s najmenším rušením.

Pre pripojenie subwooferov predstavuje trieda D maximálnu výhodu , pretože blok basových tónov je energeticky najnáročnejším frekvenčným rozsahom-v tomto prípade je účinnosť výrobku zásadne dôležitá a v tomto prípade jednoducho neexistujú konkurenti pre výrobky triedy D.

V tomto videu sa môžete jasnejšie zoznámiť s triedami zosilňovačov zvuku.