Lydforstærker klasser

Mange har sikkert hørt, at moderne forstærkere kan tilhøre forskellige klasser. Men folk, der er langt fra akustiske systemer og tekniske egenskaber ved lydudstyr, kan næppe forestille sig, hvad der gemmer sig bag bogstavbetegnelserne.

I vores anmeldelse vil vi fortælle dig mere om, hvad klasserne af forstærkere er, hvad de er, og hvordan du vælger den optimale model.

Forstærkerens klasse er værdien af ​​udgangssignalet, ved hvilket det drives af det sinusformede indgangssignal i funktionskredsløbet under en driftscyklus og ændres som følge af denne påvirkning. Klassificeringen af ​​forstærkere i klasser afhænger af linearitetsparametrene for den tilstand, der bruges til at forstærke de indkommende signaler fra kategorier med øget nøjagtighed med ret reduceret effektivitet til fuldstændig ikke-lineær. I dette tilfælde er nøjagtigheden af ​​lydgengivelsen af ​​signalet ikke så stor, men effektiviteten er ret høj. Alle andre klasser af forstærkere er en slags mellemmodeller mellem disse to grupper.

Alle klasser af forstærkere kan konventionelt opdeles i to undergrupper. Den første omfatter de klassiske kontrollerede modeller af klasse A, B samt AB og C. Deres kategori bestemmes af parameteren for deres ledningsevne i en bestemt sektion af udgangssignalet. Således er betjeningen af ​​den indbyggede transistor ved udgangen placeret i midten mellem "off" og "on".

Den anden kategori af enheder omfatter mere moderne modeller, som betragtes som de såkaldte switching-klasser - disse er modellerne D, E, F samt G, S, H og T.

Disse forstærkere bruger pulsbreddemodulation såvel som digitale kredsløb til kontinuerligt at konvertere signalet mellem helt slukket og helt tændt. Som en konsekvens er der en kraftig exit i mætningsområdet.

Vi vil tale om forskellige klasser af forstærkere mere detaljeret.

Klasse A-modeller er mest udbredt på grund af deres enkle design. Dette skyldes flere parametre for forvrængning af indgangssignalet og følgelig den høje lydkvalitet sammenlignet med alle andre kategorier af forstærkere. Modeller i denne kategori er kendetegnet ved høj linearitet sammenlignet med andre.

Klasse A-forstærkere bruger typisk en enkelt version af transistorer i deres arbejde. Den er forbundet til den grundlæggende emitterkonfiguration for de to halvdele af signalet, så germaniumtransistoren uvægerligt vil passere gennem den, selvom der ikke er noget fasesignal. Dette betyder, at scenen ved udgangen ikke vil passere fuldstændigt ind i signalafskærings- og mætningsområdet. Den har sit eget offsetpunkt omtrent i midten af ​​lastlinjen. Denne struktur fører til det faktum, at transistoren simpelthen ikke aktiveres - dette betragtes som en af ​​dens grundlæggende ulemper.

Da klasse A-enheder er single-ended og fungerer i den lineære zone af alle specificerede kurver, passerer én output-enhed gennem hele 360 ​​grader, i hvilket tilfælde kategori A-enheden fuldt ud svarer til den aktuelle kilde.

Da forstærkere i denne kategori fungerer, som vi allerede har sagt, i det ultralineære område, skal DC-forspændingen indstilles korrekt. - dette vil sikre korrekt drift og give en lydstrøm med en effekt på 24 watt. Men på grund af det faktum, at udgangsenheden altid er i slukket tilstand, leder den kontinuerligt strøm, og dette skaber betingelser for et konstant tab af strøm i hele strukturen. Denne funktion fører til frigivelse af en stor mængde varme, mens deres effektivitet er ret lav - mindre end 40%, hvilket gør dem upraktiske, når det kommer til en slags kraftfulde akustiske systemer. Udover, på grund af installationens øgede tomgangsstrøm, skal strømforsyningen have passende dimensioner og filtreres så meget som muligt, ellers kan lyden fra forstærkeren og tredjepartsbrummen ikke undgås. Det var disse mangler, der førte til, at producenterne fortsatte med at arbejde på forstærkere i en mere effektiv kategori.

Klasse B-forstærkere er designet af fabrikanter til at løse problemerne med lav effektivitet og overophedning forbundet med den tidligere kategori. I deres arbejde bruger kategori B-modeller et par ekstra transistorer, normalt bipolære. Deres forskel er, at for begge halvdele af signalet er udgangsfronten bygget i henhold til et push-pull-kredsløb, så hver transistorenhed giver kun forstærkning af halvdelen af ​​udgangssignalet.

Der er ingen grundlæggende forspændingsstrøm på DC-niveau i forstærkere af denne klasse, da dens hvilestrøm er nul, derfor er DC-effektparametre normalt små. Følgelig er dens effektivitet meget højere end enhederne A. På samme tid når signalet er positivt, driver den positiv-forspændte transistor det, mens det negative forbliver slukket. På samme måde, i det øjeblik, hvor inputsignalet bliver negativt, slukkes det positive, og den negativt forspændte transistor aktiveres tværtimod og giver den negative halvdel af signalet. Som et resultat bruger transistoren under sin drift kun 1/2 cyklus i den positive eller negative halvcyklus af det indkommende signal.

Dette push-pull design er omkring 45-60 % mere effektivt end klasse A forstærkere. Problemerne med modeller af denne type er, at de giver betydelig forvrængning på tidspunktet for lydsignalets passage på grund af den "døde zone" af transistorer i indgangsspændingskorridoren med værdier fra -0,7 V til +0,7 V .

Som alle ved fra fysikkurset, skal basisemitteren give en spænding på omkring 0,7 V, for at den bipolære transistor kan starte fuld ledningsføring. Så længe denne spænding ikke overstiger dette mærke, vil udgangstransistoren ikke bevæge sig til tændt position. Det betyder, at halvdelen af ​​signalet, der går ind i 0,7 V-korridoren, vil begynde at blive gengivet unøjagtigt. Dette gør derfor kategori B-enheder praktisk talt uegnede til brug i akustiske præcisionsinstallationer.

Til for at overvinde disse forvrængninger blev der skabt såkaldte klasse AB-kompromisanordninger.

Denne model er en slags tandemdesign af kategori A og kategori B. I dag betragtes type AB-forstærkere som en af ​​de mest almindelige designmuligheder. Efter princippet om deres drift er de lidt ligesom kategori B-produkter, med den eneste undtagelse, at begge transistorenheder kan lede et signal på samme tid nær skæringspunktet for oscillogrammerne. Dette eliminerer fuldstændigt alle signalforvrængningsproblemerne fra den tidligere gruppe B-forstærker.Forskellen er, at et par transistorer har en ret lav forspænding, typisk 5 til 10 % af hvilestrømmen. I dette tilfælde forbliver den ledende enhed tændt længere end tiden for en halv cyklus, men samtidig er den meget mindre end den fulde cyklus af inputsignalet.

Det er sikkert at sige det type AB-enheden betragtes som et fremragende kompromis mellem klasse A- og klasse B-modeller med hensyn til effektivitet og linearitet.og mens konverteringseffektiviteten af ​​lydsignalet er ca. 50 %.

Designet af C-klasse enhederne har maksimal effektivitet, men samtidig ret dårlig linearitet sammenlignet med alle andre kategorier. C-klasse forstærkeren er ret mærkbart forspændt, så indgangsstrømmen går til nul og forbliver på dette niveau i mere end 1/2 cyklus af det indkommende signal. På dette tidspunkt er transistoren i standbytilstand for at slukke den.

Disse designfunktioner gør det umuligt at bruge forstærkere i højttalersystemer. Som regel har disse modeller fundet deres anvendelsesområde i højfrekvente generatorer såvel som i visse versioner af radiofrekvensforstærkere, hvor strømimpulser, der udsendes ved udgangen, omdannes til sinusformede bølger med en given frekvens.

Forstærkeren i kategori D refererer til to-kanals ikke-lineære pulsmodeller, de kaldes også PWM-forstærkere.

I langt de fleste lydsystemer fungerer udgangstrinene i enten klasse A eller AB. I integrerede forstærkere i gruppe D er effekttabet af linjeindgangene betydelig selv i tilfælde af deres maksimale komplette, næsten ideelle implementering. Dette giver modeller i D-klassen en betydelig fordel inden for de fleste anvendelsesområder på grund af minimal varmeudvikling, reduceret vægt og dimensioner af enheden og følgelig reducerede produktomkostninger, mens batterilevetiden i sådanne modeller er øget sammenlignet med modeller af andre designs.

Klasse F forstærker. Disse modeller giver øget effektivitet, deres effektivitet er omkring 90%.

Klasse G forstærker. Denne forstærker er faktisk et avanceret højlinearitetsdesign af AB klasse TDA baseenheden. Modeller i denne kategori kan automatisk skifte mellem forskellige elledninger, hvis parametrene for det indkommende signal ændres. Sådan omskiftning reducerer i høj grad strømforbruget og reducerer følgelig strømforbruget forårsaget af varmetab.

Klasse I forstærker. Sådanne modeller har et par sæt ekstra outputenheder. Før de tændes, er de placeret i en push-pull-konfiguration. Den første enhed skifter den positive del af signalet, og den anden er ansvarlig for at skifte den negative del, svarende til kategori B-forstærkere. Hvis der ikke er noget lydsignal ved indgangen, eller hvis signalet når nulgennemgangspunktet, skiftemekanismen tænder og slukker samtidig med hovedcyklussen.

Klasse S forstærker. Denne klasse af forstærkere er klassificeret som en ikke-lineær koblingsmekanisme. Ved mekanismen i deres arbejde ligner de en del forstærkere i kategori D. En sådan forstærker konverterer analoge indgangssignaler til digitale og forstærker dem mange gange. For at øge udgangseffekten er omskifterens digitale signal normalt enten helt tændt eller helt slukket, så effektiviteten af ​​sådanne enheder kan være 100%.

Klasse T forstærker. En anden mulighed for en digital forstærker. I dag vinder sådanne modeller mere og mere popularitet på grund af tilstedeværelsen af ​​mikrokredsløb, der tillader digital behandling af det indkommende signal, såvel som indbyggede flerkanals 3D-lydforstærkere. Denne effekt er tilvejebragt af et design, der gør det muligt at konvertere analoge signaler til højere digital-type PWM-lyde. Designet af Klasse C-enhederne kombinerer egenskaberne af et lavt forvrængningssignal svarende til AV-kategorien, samtidig med at effektiviteten bevares på niveau med Klasse D-modellerne.

Til at begynde med, lad os dvæle ved, hvordan forstærkeren fungerer i princippet. Du vil sikkert blive overrasket, men faktisk forstærker fabriksforstærkeren ikke noget. Faktisk, mekanismen for dens drift ligner driften af ​​den enkleste kran: du drejer håndtaget, og vandet fra vandforsyningen begynder at hælde, stærkere eller svagere, og hvis du drejer det, vil flowet blive blokeret. I forstærkere foregår alle processer på samme måde. Fra det kraftige strømforsyningsmodul løber der strøm gennem højttaleren, der er tilsluttet enheden. I dette tilfælde overtages udtagets funktion af transistorer - ved udgangen styres graden af ​​deres lukning og åbning af signalet, der passerer til forstærkeren. Ud fra præcis hvordan denne kran fungerer, det vil sige hvordan udgangstransistorerne fungerer, og klassen af ​​forstærkere bestemmes.

Hvis vi taler om AB-enheder, kan transistorer i dem have den ubehagelige egenskab at åbne og lukke uforholdsmæssigt i forhold til de signaler, der ankommer til dem. Dermed bliver deres arbejde uændret. Vende tilbage til analogien med vandhanen - du kan dreje håndtaget på vandhanen, men vandet vil først strømme svagt, og så pludselig vil strømmen pludselig stige.

Af denne grund transistorer af kategori AB skal holdes i en let åben tilstand, selvom der ikke er noget signal. Dette er nødvendigt, så de begynder at arbejde med det samme og ikke venter, indtil signalet når et vist niveau - kun i dette tilfælde vil forstærkeren være i stand til at gengive lyd med minimal forvrængning. I praksis betyder det, at noget af den nyttige energi går til spilde. Forestil dig bare, at du tænder for alle vandhanerne i lejligheden, så vil der løbende strømme et lille dryp vand ud af dem. Som et resultat overstiger effektiviteten af ​​sådanne modeller ikke 50-70%, det er den lave effektivitet, der er den største ulempe ved AV-klasseforstærkerne.

Hvis vi taler om D-klasse enheder, så er princippet om deres drift absolut det samme: de har deres egne udgangstransistorer, der kan tænde og slukke. Således reguleres strømmens passage gennem højttalerne forbundet til dem, men signalet styrer allerede deres åbning, som ved sin konfiguration er meget langt fra den indkommende.

Sådan føres signalet til udgangstransistorerne på klasse D-enheder. I dette tilfælde vil de fungere helt anderledes: enten lukke helt eller åbne uden nogen mellemværdier. Det betyder, at effektiviteten af ​​sådanne modeller kan være tæt på 100%.

Selvfølgelig er det for tidligt at sende sådanne signaler til lydsystemer, først skal det vende tilbage til standardkonfigurationen. Dette kan gøres ved hjælp af en udgangsdrossel såvel som en kondensator - efter behandling af dem dannes et forstærket signal ved udgangen, som i sin form fuldstændigt gentager indgangen. Det er ham, der transmitteres til talerne.

Den største fordel ved D-klasse enheder er den øgede effektivitet. og dermed et mere skånsomt energiforbrug

I lang tid troede man det til tilslutning af højttalersystemer af høj kvalitet vil AB-forstærkerne være den optimale løsning... Modeller af kategori D gav konverteringen af ​​det indkommende signal til et pulserende signal med en reduceret frekvens, som et resultat, det gav kun god lyd i subwoofer-tilstand.I dag har teknologien taget et stort skridt fremad, og i dag findes der allerede højhastighedstransistorer, der kan åbne og lukke næsten øjeblikkeligt, der er en hel del D-klasse bredbåndsenheder i butikkerne.

Disse modeller er beregnet til brug ikke kun med subwoofere, men også med moderne højttalersystemer af alle typer. For de muligheder, hvor høj effekt ikke er påkrævet, giver det mening at købe en ret kompakt forstærker.

Så hvis du har plads nok til at tilslutte højttaleren, så kan du godt vælge en AV-klasse model. I flere årtiers eksistens har disse modellers kredsløb været veludviklet, de giver en ret god lydkvalitet, og i tilfælde af et nedbrud kan du nemt reparere dem på det nærmeste servicecenter.

Hvis området til lydinstallation er begrænset, bør du se nærmere på bredbåndsmodellerne i gruppe D. Med de samme effektparametre som AV-klassens produkter er de meget mindre og lettere, desuden opvarmes de mindre, og nogle modeller tillader endda at installere dem hemmeligt med mindst mulig interferens.

For tilslutning af subwoofere sætter D-klassen den maksimale fordel, da bastoneblokken er det mest energikrævende frekvensområde - i dette tilfælde er produktets effektivitet af fundamental betydning, og her er der simpelthen ingen konkurrenter til D-klassens produkter.

I denne video kan du tydeligere sætte dig ind i klasserne af lydforstærkere.