Lydforsterkerklasser

Mange har sikkert hørt at moderne forsterkere kan tilhøre forskjellige klasser. Men folk som er langt unna akustiske systemer og tekniske egenskaper ved lydutstyr kan vanskelig forestille seg hva som skjuler seg bak bokstavbetegnelsene.

I vår anmeldelse vil vi snakke mer detaljert om hva klassene av forsterkere er, hva de er og hvordan du velger den optimale modellen.

Klassen til forsterkeren er verdien av utgangssignalet som den drives av det sinusformede inngangssignalet i funksjonskretsen i løpet av en driftssyklus og endres som et resultat av denne påvirkningen. Klassifiseringen av forsterkere i klasser avhenger av linearitetsparametrene til modusen som brukes til å forsterke de innkommende signalene fra kategorier med økt nøyaktighet med ganske redusert effektivitet til fullstendig ikke-lineær. I dette tilfellet er nøyaktigheten av lydgjengivelsen av signalet ikke så stor, men effektiviteten er ganske høy. Alle andre klasser av forsterkere er en slags mellommodeller mellom disse to gruppene.

Alle klasser av forsterkere kan betinget deles inn i to undergrupper. Den første inkluderer de klassisk kontrollerte modellene av klassene A, B, samt AB og C. Deres kategori bestemmes av parameteren for deres konduktivitet i en viss del av utgangssignalet. Dermed er driften av den innebygde transistoren ved utgangen plassert midt mellom "av" og "på".

Den andre kategorien enheter inkluderer mer moderne modeller, som regnes som de såkalte svitsjeklassene - disse er modellene D, E, F, samt G, S, H og T.

Disse forsterkerne bruker pulsbreddemodulasjon så vel som digitale kretser for kontinuerlig å konvertere signalet mellom helt av og helt på. Som en konsekvens er det en kraftig utgang i metningsregionen.

Vi vil snakke om forskjellige klasser av forsterkere mer detaljert.

Klasse A-modeller er mest brukt på grunn av deres enkle design. Dette skyldes flere parametere for forvrengning av inngangssignalet og følgelig den høye lydkvaliteten sammenlignet med alle andre kategorier av forsterkere. Modeller i denne kategorien er preget av høy linearitet sammenlignet med andre.

Vanligvis bruker klasse A-forsterkere en enkelt versjon av transistorer i arbeidet. Den er koblet til den grunnleggende emitterkonfigurasjonen for de to halvdelene av signalet slik at germaniumtransistoren alltid vil passere gjennom den selv om det ikke er noe fasesignal. Dette betyr at ved utgangen vil ikke scenen gå fullstendig over i signalavskjærings- og metningsområdet. Den har sitt eget forskyvningspunkt omtrent ved midten av lastlinjen. Denne strukturen fører til at transistoren ganske enkelt ikke aktiveres - dette regnes som en av dens grunnleggende ulemper.

Siden klasse A-enheter er single-ended og opererer i den lineære sonen av alle spesifiserte kurver, passerer én utgangsenhet gjennom hele 360 ​​grader, i hvilket tilfelle kategori A-enheten tilsvarer den gjeldende kilden.

Siden forsterkere i denne kategorien fungerer, som vi allerede har sagt, i det ultra-lineære området, må DC-bias stilles inn riktig. - dette vil sikre riktig drift og gi en lydstrøm med en effekt på 24 watt. Men på grunn av det faktum at utgangsenheten alltid er i av-tilstand, leder den kontinuerlig strøm, og dette skaper forhold for et konstant tap av kraft i hele strukturen. Denne funksjonen fører til frigjøring av en stor mengde varme, mens effektiviteten deres er ganske lav - mindre enn 40%, noe som gjør dem upraktiske når det kommer til en slags kraftige akustiske systemer. I tillegg, på grunn av den økte tomgangsstrømmen til installasjonen, må strømforsyningen ha passende dimensjoner og filtreres så mye som mulig, ellers kan ikke lyden fra forsterkeren og tredjepartsbrumming unngås. Det var disse manglene som førte til at produsentene fortsatte å jobbe med forsterkere i en mer effektiv kategori.

Klasse B-forsterkere er designet av produsenter for å løse problemer med lav effektivitet og overoppheting knyttet til den forrige kategorien. I sitt arbeid bruker kategori B-modeller et par ekstra transistorer, vanligvis bipolare. Forskjellen deres er at for begge halvdelene av signalet er utgangsfronten bygget i henhold til en push-pull-krets, slik at hver transistorenhet gir forsterkning av bare halvparten av utgangssignalet.

Det er ingen grunnleggende forspenningsstrøm på likestrømsnivå i forsterkere av denne klassen, siden hvilestrømmen er null, derfor er likestrømseffektparametere vanligvis små. Følgelig er effektiviteten mye høyere enn for enheter A. Samtidig når signalet er positivt, driver den positivt forspente transistoren det, mens det negative forblir av. Tilsvarende, i øyeblikket når inngangssignalet blir negativt, blir det positive slått av, og den negativt forspente transistoren, tvert imot, aktiveres og gir den negative halvdelen av signalet. Som et resultat bruker transistoren under driften 1/2 syklus bare i den positive eller negative halvsyklusen til det innkommende signalet.

Denne push-pull-designen er omtrent 45-60 % mer effektiv enn klasse A-forsterkere. Problemene med modeller av denne typen er at de gir betydelig forvrengning på tidspunktet for passering av lydsignalet på grunn av "dødsonen" til transistorer i korridoren av inngangsspenninger med verdier fra -0,7 V til +0,7 V .

Som alle vet fra fysikkkurset må basisemitteren gi en spenning på ca 0,7 V for at den bipolare transistoren skal starte full ledning. Så lenge denne spenningen ikke overstiger dette merket, vil ikke utgangstransistoren bevege seg til på-posisjon. Dette betyr at halvparten av signalet som går inn i 0,7 V-korridoren vil begynne å bli gjengitt unøyaktig. Følgelig gjør dette kategori B-enheter praktisk talt uegnet for bruk i akustiske presisjonsinstallasjoner.

Til for å overvinne disse forvrengningene, ble såkalte klasse AB-kompromissenheter laget.

Denne modellen er en slags tandemdesign av kategori A og kategori B. I dag regnes type AB-forsterkere som et av de vanligste designalternativene. Etter prinsippet om deres operasjon er de litt som kategori B-produkter, med det eneste unntaket at begge transistorenhetene kan lede et signal samtidig nær skjæringspunktet til oscillogrammene. Dette eliminerer fullstendig alle signalforvrengningsproblemene til den forrige gruppe B-forsterkeren.Forskjellen er at et par transistorer har en ganske lav forspenning, typisk 5 til 10 % av hvilestrømmen. I dette tilfellet forblir den ledende enheten på lenger enn tiden for en halvsyklus, men samtidig er den mye mindre enn hele syklusen til inngangssignalet.

Det er trygt å si det type AB-enheten anses som et utmerket kompromiss mellom klasse A og klasse B-modeller når det gjelder effektivitet og linearitet.og mens konverteringseffektiviteten til lydsignalet er omtrent 50 %.

Utformingen av C-klasse enhetene har maksimal effektivitet, men samtidig ganske dårlig linearitet sammenlignet med alle andre kategorier. C-klasse-forsterkeren er ganske merkbart partisk, så inngangsstrømmen går til null og forblir på dette nivået i mer enn 1/2 syklus av det innkommende signalet. På dette tidspunktet er transistoren i standby-modus for å slå den av.

Disse designfunksjonene gjør det umulig å bruke forsterkere i høyttalersystemer. Som regel har disse modellene funnet sitt bruksområde i høyfrekvente generatorer, så vel som i visse versjoner av radiofrekvensforsterkere, der strømpulser som sendes ut ved utgangen konverteres til sinusformede bølger med en gitt frekvens.

Forsterkeren i kategori D refererer til to-kanals ikke-lineære pulsmodeller, de kalles også PWM-forsterkere.

I de aller fleste lydsystemer opererer utgangstrinnene i enten klasse A eller AB. I integrerte forsterkere i gruppe D er effekttapet til linjeinngangene betydelig selv i tilfelle av deres maksimale komplette, nesten ideelle implementering. Dette gir modeller i D-klassen en betydelig fordel i de fleste bruksområder på grunn av minimal varmeutvikling, redusert vekt og dimensjoner på enheten og følgelig reduserte produktkostnader, mens batterilevetiden i slike modeller økes sammenlignet med modeller av andre design.

Klasse F forsterker. Disse modellene gir økt effektivitet, deres effektivitet er omtrent 90%.

Klasse G forsterker. Denne forsterkeren er faktisk en avansert design med høy linearitet av AB klasse TDA baseenhet. Modeller i denne kategorien kan automatisk bytte mellom ulike kraftledninger hvis parametrene til det innkommende signalet endres. Slik veksling reduserer strømforbruket i stor grad og reduserer følgelig strømforbruket forårsaket av varmetap.

Klasse I forsterker. Slike modeller har et par sett med ekstra utgangsenheter. Før de slås på, er de plassert i en push-pull-konfigurasjon. Den første enheten bytter den positive delen av signalet, og den andre er ansvarlig for å bytte den negative delen, på samme måte som forsterkere i kategori B. Hvis det ikke er noe lydsignal ved inngangen, eller hvis signalet når nullkrysspunktet, brytermekanismen slås av og på samtidig som hovedsyklusen.

Klasse S forsterker. Denne klassen av forsterkere er klassifisert som en ikke-lineær svitsjmekanisme. Ved mekanismen til arbeidet deres ligner de noe på forsterkere i kategori D. En slik forsterker konverterer analoge inngangssignaler til digitale, og forsterker dem mange ganger. For å øke utgangseffekten er derfor vanligvis det digitale signalet til bryterenheten enten helt på eller helt av, slik at effektiviteten til slike enheter kan være 100%.

Klasse T forsterker. Et annet alternativ for en digital forsterker. I dag får slike modeller mer og mer popularitet på grunn av tilstedeværelsen av mikrokretser som tillater digital behandling av det innkommende signalet, samt innebygde flerkanals 3D-lydforsterkere. Denne effekten er gitt av en design som gjør at analoge signaler kan konverteres til høyere digital-type PWM-lyder. Designet til Klasse C-enhetene kombinerer egenskapene til et lavt forvrengningssignal som ligner AV-kategorien, samtidig som effektiviteten opprettholdes på nivået til Klasse D-modellene.

Til å begynne med, la oss dvele ved hvordan forsterkeren fungerer i prinsippet. Du vil sikkert bli overrasket, men faktisk forsterker ikke fabrikkforsterkeren noe. Faktisk, mekanismen for driften ligner operasjonen til den enkleste kranen: du vrir på håndtaket og vannet fra vannforsyningen begynner å renne, sterkere eller svakere, og hvis du vrir på det, vil strømmen blokkeres. I forsterkere foregår alle prosesser på samme måte. Fra den kraftige strømforsyningsmodulen flyter det strøm gjennom høyttaleren som er koblet til enheten. I dette tilfellet overtas funksjonen til kranen av transistorer - ved utgangen styres graden av deres lukking og åpning av signalet som går til forsterkeren. Fra hvordan nøyaktig denne kranen fungerer, det vil si hvordan utgangstransistorene fungerer, og klassen av forsterkere bestemmes.

Hvis vi snakker om AB-enheter, kan transistorer i dem ha den ubehagelige egenskapen å åpne og lukke uforholdsmessig til signalene som kommer til dem. Dermed blir arbeidet deres uendret. Gå tilbake til analogien med kranen - du kan vri håndtaket på kranen, men vannet vil først strømme svakt, og så vil strømmen plutselig øke.

Av denne grunn transistorer av kategori AB må holdes i en lett åpen tilstand selv om det ikke er noe signal. Dette er nødvendig for at de skal begynne å jobbe umiddelbart, og ikke vente til signalet når et visst nivå - bare i dette tilfellet vil forsterkeren være i stand til å gjengi lyd med minimal forvrengning. I praksis betyr dette at noe av den nyttige energien går til spille. Bare forestill deg at du skrur på alle vannkranene i leiligheten, og det vil kontinuerlig strømme ut en liten drypp av vann. Som et resultat overstiger ikke effektiviteten til slike modeller 50-70%, det er den lave effektiviteten som er den største ulempen med AV-klasseforsterkerne.

Hvis vi snakker om enheter i D-klassen, er prinsippet for deres drift helt det samme: de har egne utgangstransistorer som kan slås av og på. Dermed er passasjen av strøm gjennom høyttalerne koblet til dem regulert, men signalet styrer allerede åpningen deres, som ved sin konfigurasjon er veldig langt fra den innkommende.

Dette er hvordan signalet mates til utgangstransistorene til klasse D-enheter. I dette tilfellet vil de fungere helt annerledes: enten lukke helt eller åpne uten noen mellomverdier. Dette betyr at effektiviteten til slike modeller kan være nær 100 %.

Det er selvfølgelig for tidlig å sende slike signaler til lydsystemer, først bør det gå tilbake til standardkonfigurasjonen. Dette kan gjøres ved hjelp av en utgangsdrossel, så vel som en kondensator - etter å ha behandlet dem, dannes et forsterket signal ved utgangen, som i sin form gjentar inngangen fullstendig. Det er han som overføres til høyttalerne.

Den største fordelen med D-klasse enheter er den økte effektiviteten. og følgelig et mer skånsomt energiforbruk

Lenge trodde man det for tilkobling av høykvalitets høyttalersystemer vil AB-forsterkerne være den optimale løsningen... Modeller i kategori D ga konverteringen av det innkommende signalet til et pulsert signal med redusert frekvens, som et resultat ga det god lyd bare i subwoofer-modus.Nå for tiden har teknologien tatt et stort skritt fremover, og i dag finnes det allerede høyhastighetstransistorer som kan åpne og også lukkes nesten øyeblikkelig, det er ganske mange D-klasse bredbåndsenheter i butikkene.

Disse modellene er beregnet for bruk ikke bare med subwoofere, men også med moderne høyttalersystemer av alle typer. For de alternativene der høy effekt ikke er nødvendig, er det fornuftig å kjøpe en ganske kompakt forsterker.

Dermed, hvis du har nok plass til å koble til høyttaleren, kan du godt velge en AV-klassemodell. I flere tiår med eksistens har kretsene til disse modellene vært godt utviklet, de gir en ganske god lydkvalitet, og i tilfelle et sammenbrudd kan du enkelt reparere dem på nærmeste servicesenter.

Hvis området for lydinstallasjon er begrenset, bør du se nærmere på bredbåndsmodellene til gruppe D. Med de samme kraftparametrene som AV-klassens produkter er de mye mindre og lettere, dessuten varmes de opp mindre, og noen modeller lar dem til og med installeres i hemmelighet med minst mulig forstyrrelse.

For tilkobling av subwoofere, setter D-klassen maksimal fordel, siden basstoneblokken er det mest energikrevende frekvensområdet - i dette tilfellet er effektiviteten til produktet av grunnleggende betydning, og i dette er det rett og slett ingen konkurrenter til D-klassens produkter.

I denne videoen kan du gjøre deg tydeligere kjent med klassene til lydforsterkere.