Výkon zvukové frekvence - obecný termín používaný k popisu obvod, který produkuje a zvyšuje svoji verzi vstupního signálu. Avšak ne všechny konverze jsou stejné, protože jsou klasifikovány podle jejich konfigurace a provozních režimů. V elektronice malé zesilovače se běžně používají, protože se může zvýšit, že vstupní signál je poměrně malá, jako je například senzor, jako je například přehrávač, mnohem větší výstup pro ovládání relé, lampy nebo reproduktor, a tak dále. P.

Existuje mnoho forem elektronických obvodů klasifikovaných jako zesilovače a senzory působí na malé signálu na velké převodníky pulsu a energie. Klasifikace závisí na velikosti signálů zařízení, velké nebo malé, její fyzikální uspořádání a způsob zpracování vstupního proudu, tedy vztah mezi vstupní úrovně a proud, který teče v zatížení.

Anatomie zařízení

zesilovače zvukové frekvence mohou být považovány za prosté krabici či blok obsahující zařízení, jako je bipolární, unipolární tranzistor nebo operačního senzor, který má dvě vstupní a dvě výstupní svorky (uzemnění je běžné). Navíc je výstupní signál mnohem větší díky konverzi na zařízení. Ideální signální zesilovač bude mít tři hlavní vlastnosti:

Vstupní impedance nebo (R IN).

Výstupní impedance nebo (R OUT).

Zisk, nebo (A).

Bez ohledu na to, kolikKomplexní schéma zesilovače, obecný blokový model, lze použít k prokázání propojení těchto tří vlastností.

Obecné pojmy

Vysoce kvalitní zvuková zesilovače se mohou lišit v jejich charakteristikách. Každý typ má digitální nebo analogovou konverzi. Pro jejich rozdělení jsou nastaveny kódové značky.


Zvýšený rozdíl mezi vstupními a výstupními signály se nazývá transformace. Zisk je měřítkem toho, kolik zesilovač "konvertuje" vstupní signál. Pokud je například vstupní úroveň 1 volt a výstup 50 voltů, konverze se rovná 50. Jinými slovy byl vstupní signál vyvíjen 50 krát. Zesilovač zvukových frekvencí právě splňuje tento úkol. Výpočet konverze je prostě výstupní poměr vydělený vstupem. Tento systém nemá měrné jednotky jako poměr, ale v elektronice pro zesílení běžně používaného symbolu A. Pak se transformace vypočítá jednoduše jako "výstup, dělený vstupním signálem".

Měniče výkonu

Malý signální zvětšovač je obvykle nazýván "napěťovým" zesilovačem, protože obvykle konvertuje malý vstup na mnohem větší výstupní napětí. Někdy pro ovládání motoru nebo napájení reproduktoru potřebujete obvod zařízení a pro aplikace tohoto typu, kde jsou zapojeny vysoké spínací proudy, jsou vyžadovány měniče výkonu. Jak naznačuje název, hlavní úkol zesilovače výkonu (také známý jako velký signální zesilovač) jenapájení zátěže. Je to součin napětí a proudu aplikovaného na zátěž s výstupním výkonem, který přesahuje úroveň vstupního signálu. Jinými slovy, měnič zvyšuje výkonové dynamiku, protože okruh bloky typu používaného ve venkovních scén audyopreobrazovateley ovládat reproduktory.

Princip účinku

zesilovač zvukových frekvencí díla přeměnu stejnosměrného proudu spotřebovaného od zdroje energie, je signál střídavého napětí na zátěži. Přestože konverze je vysoká, jeho účinnost od stejnosměrného zdroje až po výstupní napětí střídavého napětí je obvykle nízká. Ideální jednotka poskytuje zařízení 100% účinnost nebo alespoň výkon IN se rovná výkonu OUT.

rozdělení třída

Je-li uživatelé sledovali alespoň jednou v zesilovače specifikace audio viděli tříd zařízení, obvykle označovaný písmenem nebo dva. Mezi nejčastější typy bloků, které se používají dnes v domácí audio spotřebitele - hodnota A, A /B, D, G a H. Tyto třídy nejsou jednoduché klasifikační systém a popsat topologii zesilovače, to znamená, že pracují na úrovni jádra. Zatímco každý typ zesilovače má vlastní sadu silných a slabých stránek, jejich práce (a jak jsou vyhodnocovány koncové body) zůstává beze změny. Skládá se z transformace vlnového tvaru a posílání předchozího bloku bez rušenínebo alespoň co nejmenší zkreslení.

Třída A

Ve srovnání s jinými třídami zesilovačů vysokofrekvenčních frekvencí, které budou popsány níže, jsou modely třídy A poměrně jednoduché. Rozhodujícím principem práce je, že všechny výstupní bloky konvertorů musí projít celkovou 360-stupňovou signální smyčkou.
Třída A může být také rozdělena na jednopólové a dvoudobé zesilovače. Push /pull se liší od hlavního vysvětlení pomocí výstupních párů. Zatímco obě zařízení provádějí úplný 360-stupňový cyklus, jedno zařízení bude nést většinu zatížení přes kladnou část cyklu a druhé - více negativního cyklu. Hlavní výhodou tohoto schématu je snížené zkreslení oproti jednokonovým konstrukcím, protože jsou vyloučeny kolísání párových objednávek. Kromě toho jsou návrhy dvoudobých tříd třídy A méně citlivé na hluk. Kvůli pozitivním vlastnostem spojeným s prací třídy A je považován za zlatý standard kvality zvuku v mnoha oblastech výroby akustiky. Tyto návrhy však mají jednu důležitou nevýhodu - účinnost. Požadavek na sonické frekvenční zesilovače na tranzistorech třídy A je zajistit, aby všechna výstupní zařízení pracovala nepřetržitě. Tato akce vede k významným ztrátám energie, které se nakonec změní na teplo. Toto je ještě zhoršeno skutečností, že konstrukce třídy A vyžadují poměrně vysokou úroveň klidového proudu, což je velikost proudu proudícího výstupními zařízeními, když zesilovač vytváří nuluvýstup Výkon v reálném světě může být přibližně 15-35%, s možností použití jednočíselných čísel pomocí vysoce dynamického zdrojového materiálu.

Třída B

I když jsou všechny mechanismy, výstup do zesilovače audio frekvence tranzistoru třídy A při použití zabírají 100% času v blocích tříd B používá push-pull obvod tak, že pouze polovina zařízení výstup vede kdykoli proud. Jedna polovina pokrývá část vlny o 180 stupních, zatímco druhá pokrývá průřez -180 stupňů. V důsledku toho, třída B zesilovače podstatně lépe než jejich protějšky třídy A, s teoretickým maximem 785%. Vzhledem k relativně vysoké účinnosti, třída B byl použit v některých transformátorů profesionální ozvučení a domov pro některé elektronkových zesilovačů. Navzdory své zjevné síle jsou šance na nákup domova třídy B prakticky nulové. Analýza frekvenčního zesilovače ukázala příčinu tohoto, známého jako zkreslení zkreslení. Problém se zpožděním přenosu služby mezi zařízeními, zpracováním pozitivních a negativních částí křivky je považován za významný. Je samozřejmé, že toto zkreslení v dostatečném množství, aby slyšel, a přestože některé konstrukce třídy B byly lepší než ostatní v tomto směru, třída B neobdrželi tolik uznání od fanoušků z čistého zvuku.

třídy A /B

Vakuové zesilovač zvukových frekvencí, lze nalézt na mnoha místech. On jeJe charakterizován vysokým výkonem a nepřehřívá. Navíc jsou modely mnohem levnější než mnoho digitálních bloků. Existuje však odchylka. Tento modul nemusí pracovat se všemi zvukovými formáty. Proto je lepší používat zařízení jako součást celkového systému zpracování signálů. Třída A /B kombinuje to nejlepší z každého typu zařízení a vytváří jednotku bez závad jednoho nebo druhého. Díky této kombinaci převažují výhody zesilovačů třídy A /B na spotřebitelském trhu. Rozhodnutí je ve skutečnosti poměrně jednoduché. Tam, kde třída B používá dvoutaktní zařízení s každou polovinou výstupního stupně o 180 stupňů, mechanismy třídy A /B ji zvyšují na ~ 181-200 stupňů. Existuje tedy mnohem menší pravděpodobnost "zlomu" v smyčce a v důsledku toho je zkreslení přechodu do takového rozsahu, že na tom nezáleží. Zesilovače výkonu lampy mohou být mnohem rychleji tyto překážky absorbovat. Díky této funkci zvuk pochází z přístroje mnohem čistší. Modely podobných vlastností se často používají k transformaci zvuku akustických a elektrických kytar. Stačí, když říkáme, že třída A /B splňuje své sliby a snadno překonává účinnost čistých struktur třídy A s rozsahem 50-70% dosažených v reálném světě. Samotné úrovně samozřejmě závisí na tom, kolik je zesilovač posunut, stejně jako na softwaru a dalších faktorech. Je také třeba poznamenat, že některé výuky ve tříděA /B dělá další krok vpřed v jejich úsilí eliminovat zkreslení crossover, pracovat v čistém režimu třídy A na několik watty síly. To dává určitou účinnost na nízkých úrovních, ale také zajišťuje, aby se zesilovač při přivádění velkého množství energie nezměnil v troubu.

Třídy G a H

Další dvojice návrhů určených ke zlepšení účinnosti. Z technického hlediska nejsou ani zesilovače třídy G, ani třídy H oficiálně uznávány. Místo toho představují variace na třídě A /B, pomocí přepínání napětí na sběrnici a modulaci sběrnice. V každém případě za nízké spotřeby systém využívá nižší napětí sběrnice než podobný zesilovač třídy A /B, což výrazně snižuje spotřebu energie. Když vzniknou podmínky s vysokým výkonem, systém dynamicky zvyšuje napětí na sběrnici (tj. Přepíná na vysokonapěťovou sběrnici) pro zpracování vysokofrekvenčních přechodů. Nevýhodou je také. Hlavní je vysoká cena. V původním obvodu spínacích sítí byly bipolární tranzistory použity pro řízení výstupních toků, což zvýšilo složitost a náklady. Vysoce kvalitní zesilovače žárovek tohoto typu zvukové frekvence jsou rozšířené, i když cena začíná od 50 tisíc rublů. Blok je považován za profesionální techniku ​​pro práci na scéně nebo nahrávání ve studiu. Tam jsou problémy s tranzistory. Při delším zatížení mohou některé z nich selhat. Dnes se cena do jisté míry snižujePoužití vysoce výkonných DCM tranzistorů pro výběr nebo změnu vodítek. Použití tranzistorů MDN umístěných na místě nejen zvyšuje účinnost a snižuje vytápění, ale také vyžaduje méně detailů (obvykle jedno zařízení na jeden proud). Kromě nákladů na přechod na pneumatiky modulace je také třeba poznamenat, že některé třídy G zesilovače používat více výstupních zařízení, než je typická konstrukce class A /B Jeden pár zařízení bude pracovat v typickém režimu A /B, napájeném pneumatikami s nízkým napětím. Mezitím je druhý v rezervě, aby působil jako zesilovač napětí, který je aktivován pouze v závislosti na situaci. Udržujte vysoké zatížení pouze třídy G a H, spojené s výkonnými zesilovači, kde se zvyšuje efektivita sama o sobě. Kompaktní konstrukce mohou na rozdíl od A /B používat také topologii třídy G /H, protože přepnutí do režimu nízké spotřeby znamená, že zvládnou trochu menší radiátor.

Třída D

Tento typ zařízení umožňuje vytvářet vlastní modulární systémy. Pomocí zařízení je vysoce kvalitní zpracování celého výstupního proudu. Navrhování zesilovačů pro výkon zvukové frekvence vám umožňuje vytvořit vlastní multimediální systém pro práci nebo zábavu. Ale tady jsou jeho nuance. Často mylně nazývané digitální zesílení, převodníky třídy D představují záruku účinnosti jednotky a v reálných testech se dosahují koeficientů přesahujících 90%. Za prvé, musíte pochopit, proč to jeoznačuje třídu D, pokud je "digitální zisk" nesprávný. Byl to jen další písmeno v abecedě, s třídou C, používanou v audiosystému. Ještě důležitější je dosažení efektivity 90% +. Zatímco všechny výše uvedené třídy zesilovačů mají jedno nebo více výstupních zařízení, která jsou vždy aktivní, i když je konvertor skutečně v pohotovostním režimu, bloky třídy D se rychle stávají stavemi "vypnuto" a "zapnuto". Je to docela pohodlné a dovoluje vám používat modul pouze v těch správných okamžicích. Například výpočet zesilovačů tříd frekvence T, který je implementací třídy D vyvinutý firmou Tripath, používá na rozdíl od základního zařízení spínací frekvenci přibližně 50 MHz. Výstupní zařízení jsou obvykle řízena modulací šíře impulzů. Toto je, když obdélníkové vlny různých šířek jsou generovány modulátorem, který představuje analogový signál pro reprodukci. Při přísné kontrole výstupních zařízení tímto způsobem je teoreticky možná 100% účinnost (i když je to samozřejmě nedosažitelné v reálném světě). Prohloubení do světa zesilovače třídy D naleznete také odkazy na analogově a digitálně řízené moduly. Tyto řídicí jednotky mají analogový vstupní signál a analogový řídicí systém, obvykle s určitým stupněm korekce chyb zpětné vazby. Na druhou stranu, zesilovače digitální konverze třídy D používají digitální řízení, které mění úroveň výkonu bez kontroly chyb. Toto řešení je také nalezenoSchválení podle recenzí mnoha zákazníků. Cenový segment je však mnohem vyšší. Výzkum frekvenčního zesilovače ukázal, že analogově řízená třída D má ve srovnání s digitálním analogem výhodu, jelikož obvykle nabízí nižší výstupní impedanci (odpor) a zlepšený profil zkreslení. To zvyšuje výstupní hodnoty systému při jeho maximálním zatížení. Parametry zesilovačů frekvence zvuku jsou mnohem vyšší než u základních modelů. Za to stojí za pochopení, že takové výpočty jsou potřebné pouze k vytvoření hudby ve studiu. Pro běžné zákazníky je možné tyto vlastnosti přeskočit. Jedná se obvykle o L-řetězec (induktor a kondenzátor) umístěný mezi zesilovačem a reproduktory, aby se snížil hluk spojený s prací třídy D. Filtr je velmi důležitý. Špatná konstrukce může ohrozit efektivitu, spolehlivost a kvalitu zvuku. Navíc zpětné vazby poté, co výstupní filtr má své výhody. I když konstrukce, které nepoužívají zpětnou vazbu na tomto místě, může nastavit jejich reakce na konkrétní impedance, kdy tyto zesilovače jsou komplexní zátěže (tj, reproduktor, ne odpor), frekvenční charakteristika se může významně měnit v závislosti na zatížení na reproduktoru. Zpětná vazba tento problém stabilizuje a zajišťuje hladkou odezvu na složité zatížení. Nakonec složitost elektrických zvukových frekvencí zesilovače třídy D má své výhody. Účinnost a tím i menší váha. Protože je relativníMalá energie se vynakládá na teplo, je zapotřebí mnohem menší energie. Proto se ve spojení s impulsními napájecími zdroji (SMPS) používá mnoho zesilovačů třídy D. Stejně jako výstupní stupeň může být samotný zdroj energie rychle zapnut a vypnut pro regulaci napětí, což vede k dalšímu zlepšení účinnosti a ke snížení hmotnosti oproti tradičním analogovým /lineárním napájecím zdrojům. Celkově mohou i výkonné zesilovače třídy D vážit jen pár kilo. Nedostatek napájení SMPS ve srovnání s tradičními lineárními zdroji spočívá v tom, že bývalý výrobek obvykle nemá velkou dynamickou zásobu. Testy a početné testování DFE třídy D s lineárními napájecími zdroji ve srovnání s moduly SMPS ukázaly, že tomu tak je. Když dva zesilovače pracují s nominálním výkonem, jeden s lineárním zdrojem energie by mohl vytvořit vyšší úrovně dynamického výkonu. Nicméně návrh SMPS se stává stále rozšířenější a v obchodech můžete očekávat větší kvalitní bloky třídy D nové generace s podobnými formami.

Srovnání účinnosti tříd AB a D

Ačkoliv účinnost frekvenčního zesilovače na tranzistorech třídy A /B se zvyšuje, když se přiblížíme k maximálnímu výstupnímu výkonu, konstrukce třídy D podporují vysokou účinnost většiny provozních rozsahů. Výsledkem je, že účinnost a kvalita zvuku se stále více opírá o druhoubloku

Použití jednoho převodníku

Při správné implementaci libovolného z výše uvedených bloků mimo třídu B může být základem zesilovače s vysokou přesností. Vedle potenciálních chyb výkonu (které jsou primárně výsledkem rozhodnutí o návrhu, které nejsou ve své třídě obsaženy), volba blokového typu je z velké části záležitostí nákladů ve srovnání s efektivitou. Na dnešním trhu dominuje jednoduchý frekvenční zesilovač třídy A /B a je zde dobrý důvod. Funguje velmi dobře, poměrně levně a jeho výkon je zcela vyhovující pro aplikace s nízkým výkonem (> 200 W). Samozřejmě, jak výrobci se snaží posunout hranice měniče napájení, například za použití monoblokové Emotiva XPR-1 výkon 1000 W, se vztahují na strukturální třídy G /H a D, aby se zamezilo dvojímu jejich použití jako zesilovače systémy, které se mohou rychle teplo techniky. Mezitím na druhé straně trhu jsou fanoušci třídy A, kteří mohou odpustit nedostatek výkonu zařízení v naději, že čistší zvuk.

Výsledek

Kategorie konvertorů nejsou nutně tak důležité. Samozřejmě existují skutečné rozdíly, zejména pokud jde o cenu, účinnost zesilovače a následně i váhu. Samozřejmě, že technologie třída A 500 watt - špatný nápad, samozřejmě, v případě, že uživatel má výkonný chladící systém. Na druhou stranu rozdíly mezi třídami neurčují kvalitu zvuku. Nakonec jde o návrh a realizaci vlastních projektů. Je důležité si uvědomit, že spotřebitelé jsou jen jedenzařízení, které je součástí audiosystému.