Klasser Av Ljudförstärkare: Klassificering - D, A, B, C, AB M.fl. Ultra-linjärt Och Digitalt. Vilken Klass är Bättre?

2024 Författare: Beatrice Philips | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 05:21

Säkert har många hört att moderna förstärkare kan tillhöra olika klasser. Människor som är långt ifrån akustiska system och tekniska egenskaper hos ljudutrustning kan dock knappt föreställa sig vad som döljer sig bakom bokstavsbeteckningarna.

I vår recension kommer vi att prata mer detaljerat om vilka klasser av förstärkare är, vad de är och hur man väljer den optimala modellen.

Klassificering

Förstärkarens klass är värdet på utsignalen vid vilken den drivs av den sinusformiga insignalen i funktionskretsen under en driftscykel och ändras som ett resultat av detta inflytande. Klassificeringen av förstärkare i klasser beror på linearitetsparametrarna för det läge som används för att förstärka inkommande signaler från kategorier med ökad noggrannhet med ganska reducerad effektivitet till helt olinjär . I det här fallet är noggrannheten för ljudåtergivning av signalen inte så stor, men effektiviteten är ganska hög. Alla andra klasser av förstärkare är någon form av mellanliggande modeller mellan dessa två grupper.

Första gruppen

Alla klasser av förstärkare kan villkorligt delas in i två undergrupper. Den första inkluderar de klassiskt kontrollerade modellerna av klasserna A, B, samt AB och C . Deras kategori bestäms av parametern för deras konduktivitet i ett visst avsnitt av utsignalen. Således är driften av den inbyggda transistorn vid utgången belägen i mitten mellan "av" och "på".

Andra gruppen

Den andra kategorin av enheter inkluderar mer moderna modeller, som anses vara de så kallade omkopplingsklasserna - dessa är modellerna D, E, F, liksom G, S, H och T.

Dessa förstärkare använder pulsbreddsmodulering samt digitala kretsar för att kontinuerligt konvertera signalen mellan helt av och helt på . Som en konsekvens finns det en kraftfull utgång i mättnadsområdet.

Beskrivning av populära klasser

Vi kommer att prata mer om olika klasser av förstärkare.

MEN

Klass A -modeller används mest på grund av deras enkla design. Detta beror på flera parametrar för förvrängningen av insignalen och följaktligen den höga ljudkvaliteten i jämförelse med alla andra kategorier av förstärkare. Modeller i denna kategori kännetecknas av hög linjäritet jämfört med andra.

Normalt använder klass A -förstärkare en enda version av transistorer i sitt arbete . Den är ansluten till den grundläggande emitterkonfigurationen för de två halvorna av signalen så att germaniumtransistorn alltid kommer att passera genom den även om det inte finns någon fassignal. Detta betyder att vid utgången kommer scenen inte helt att passera in i signalavstängnings- och mättnadsområdet. Den har sin egen förskjutningspunkt ungefär i mitten av lastlinjen. Denna struktur leder till att transistorn helt enkelt inte aktiveras - detta anses vara en av dess grundläggande nackdelar.

För att en enhet ska kunna klassificeras som tillhörande denna klass måste nollbortströmmen i utgångssteget vara lika med eller till och med överskrida lastströmgränsen för att säkerställa maximal utsignal.

Eftersom enheter i klass A är enkla och fungerar i den linjära zonen för alla angivna kurvor, passerar en utgångsenhet hela 360 grader, i vilket fall kategori A-enheten helt motsvarar den aktuella källan.

Eftersom förstärkare i denna kategori fungerar, som vi redan har sagt, i den ultralinjära regionen måste DC-förspänningen vara korrekt inställd .- detta säkerställer korrekt drift och ger en ljudström med en effekt på 24 watt. På grund av det faktum att utmatningsanordningen alltid är avstängd, leder den kontinuerligt ström, och detta skapar förutsättningar för en konstant förlust av effekt i hela strukturen. Denna funktion leder till utsläpp av en stor mängd värme, medan deras effektivitet är ganska låg - mindre än 40%, vilket gör dem opraktiska när det gäller någon form av kraftfulla akustiska system. Förutom, på grund av den ökade obelastningsströmmen för installationen måste strömförsörjningen ha lämpliga dimensioner och filtreras så mycket som möjligt, annars kan ljudet från förstärkaren och tredje parts brumning inte undvikas . Det var dessa brister som fick tillverkarna att fortsätta arbeta med förstärkare i en mer effektiv kategori.

I

Förstärkare i klass B har utformats av tillverkare för att hantera de låga effektivitets- och överhettningsproblemen som är förknippade med den tidigare kategorin. I sitt arbete använder kategori B -modeller ett par ytterligare transistorer, vanligtvis bipolära . Deras skillnad är att för båda halvorna av signalen är utmatningsfronten byggd enligt en push-pull-krets, så varje transistoranordning ger förstärkning av endast hälften av utsignalen.

Det finns ingen grundläggande DC -förspänningsström i förstärkare av denna klass, eftersom dess vilande ström är noll, därför är DC -effektparametrar vanligtvis små. Följaktligen är dess effektivitet mycket högre än enheterna A. Samtidigt när signalen är positiv, driver den positivt förspända transistorn den, medan den negativa förblir av . På samma sätt, när ingångssignalen blir negativ, stängs den positiva av och den negativt förspända transistorn, tvärtom, aktiveras och ger den negativa halvan av signalen. Som ett resultat spenderar transistorn under sin drift 1/2 cykel endast i den inkommande signalens positiva eller negativa halvcykel.

Följaktligen kan alla transistoranordningar i denna kategori endast passera genom en del av utsignalen, medan de är i ett tydligt alternativ.

Denna push-pull-design är cirka 45-60% effektivare än klass A-förstärkare. Problemen med modeller av denna typ är att de ger betydande snedvridningar vid tidpunkten för ljudsignalen på grund av "dödzonen" för transistorer i korridoren för ingångsspänningar med värden från -0,7 V till +0,7 V.

Som alla vet från fysikkursen måste basemitern ge en spänning på cirka 0,7 V för att den bipolära transistorn ska kunna starta full kabeldragning. Så länge denna spänning inte överskrider denna markering, kommer utgångstransistorn inte att flytta till på -läget. Detta innebär att hälften av signalen som går till 0,7 V -korridoren kommer att börja reproduceras felaktigt. Följaktligen gör detta kategori B -apparater praktiskt taget olämpliga för användning i precisionsakustiska installationer.

För det för att övervinna dessa snedvridningar skapades så kallade klass AB-kompromissanordningar.

AB

Denna modell är en slags tandemdesign av kategori A och kategori B. Idag anses typ AB -förstärkare vara ett av de vanligaste designalternativen. Enligt principen för deras användning är de lite som kategori B -produkter, med det enda undantaget att båda transistoranordningarna kan leda en signal samtidigt nära skärningspunkten för oscillogrammen . Detta eliminerar fullständigt alla signalförvrängningsproblem hos den tidigare grupp B -förstärkaren. Skillnaden är att ett par transistorer har en ganska låg förspänning, vanligtvis 5 till 10% av den vilande strömmen. I detta fall förblir den ledande anordningen längre än tiden för en halvcykel, men samtidigt är den mycket mindre än insignalens hela cykel.

Det är säkert att säga det typ AB -enheten anses vara en utmärkt kompromiss mellan klass A- och klass B -modeller när det gäller effektivitet och linjäritet .och medan konverteringseffektiviteten för ljudsignalen är cirka 50%.

MED

Utformningen av C-klassens enheter har maximal effektivitet, men samtidigt ganska dålig linjäritet jämfört med alla andra kategorier. Förstärkaren i C-klass är ganska märkbart partisk, så ingångsströmmen går till noll och stannar där i mer än 1/2 cykel av den inkommande signalen . För närvarande är transistorn i vänteläge för att stänga av den.

Denna form av förspänning hos transistorn ger enhetens största effektivitet, dess effektivitet är cirka 80%, men samtidigt introducerar den ganska betydande ljudförvrängningar i utsignalen.

Dessa designfunktioner gör det omöjligt att använda förstärkare i högtalarsystem . Som regel har dessa modeller hittat sitt användningsområde i högfrekvensgeneratorer, liksom i vissa versioner av radiofrekvensförstärkare, där strömpulser som avges vid utgången omvandlas till sinusformade vågor med en given frekvens.

D

Förstärkaren i kategori D hänvisar till tvåkanaliga olinjära pulsmodeller, de kallas också PWM-förstärkare.

I de allra flesta ljudsystem fungerar utgångsstegen antingen i klass A eller AB . I integrerade förstärkare i grupp D är effektförlusten hos linjeingångarna betydande även när det gäller deras maximala fullständiga, nästan idealiska implementering. Detta ger D-klassmodeller en betydande fördel inom de flesta tillämpningsområden på grund av minimal värmegenerering, minskad vikt och dimensioner på enheten och följaktligen minskade produktkostnader, medan batterilivslängden i sådana modeller ökar i jämförelse med modeller av andra mönster.

Som regel är dessa högspänningsmodeller, de är konstruerade för en tavla på 10 000 watt.

Övrig

Förstärkare i klass F . Dessa modeller ger ökad effektivitet, deras effektivitet är cirka 90%.

Klass G förstärkare . Denna förstärkare är i själva verket en förbättrad höglinjär design av basklassen AB på TDA. Modeller i denna kategori kan automatiskt växla mellan olika kraftledningar om parametrarna för den inkommande signalen ändras. Sådan omkoppling minskar kraftigt energiförbrukningen och minskar därmed strömförbrukningen som orsakas av värmeförlust.

Klass I förstärkare . Sådana modeller har ett par uppsättningar extra utmatningsenheter. Innan de slås på finns de i en push-pull-konfiguration. Den första enheten växlar den positiva delen av signalen, och den andra är ansvarig för att byta den negativa delen, som förstärkare i kategori B. I frånvaro av en ljudsignal vid ingången eller om signalen når nollpunkten, kommer kopplingsmekanismen slås på och av samtidigt som huvudcykeln.

Klass S -förstärkare . Denna klass av förstärkare klassificeras som en olinjär omkopplingsmekanism. När det gäller deras driftsmekanism liknar de något som förstärkare i kategori D. En sådan förstärkare omvandlar analoga insignaler till digitala och förstärker dem många gånger. För att öka uteffekten är vanligtvis den digitala signalen från kopplingsanordningen antingen helt på eller helt av, så effektiviteten hos sådana enheter kan vara 100%.

Förstärkare i klass T . Ett annat alternativ för en digital förstärkare. Idag blir sådana modeller mer och mer populära på grund av närvaron av mikrokretsar som möjliggör digital behandling av den inkommande signalen, liksom inbyggda flerkanaliga 3D-ljudförstärkare. Denna effekt tillhandahålls av en design som gör att analoga signaler kan konverteras till högre digitala PWM -ljud. Utformningen av klass C -enheter kombinerar egenskaperna hos en låg distorsionssignal som liknar AV -kategorin, samtidigt som effektiviteten bibehålls på nivå med klass D -modellerna.

Hur bestäms?

Till att börja med, låt oss bo på hur förstärkaren fungerar i princip. Visst kommer du att bli förvånad, men faktiskt förstärker fabriksförstärkaren ingenting. Faktiskt, mekanismen för dess drift liknar driften av den enklaste kranen: du vrider handtaget och vattnet från vattentillförseln börjar hälla, starkare eller svagare, och om du vrider det blockeras flödet. I förstärkare sker alla processer på samma sätt. Från den kraftfulla strömförsörjningsmodulen flödar ström genom högtalaren som är ansluten till enheten. I detta fall övertas kranens funktion av transistorer - vid utgången styrs graden av stängning och öppning av signalen som passerar till förstärkaren. Från hur exakt denna kran fungerar, det vill säga hur utgångstransistorerna fungerar och klassen av förstärkare bestäms.

Om vi talar om AB -enheter kan transistorer i dem ha den obehagliga egenskapen att öppna och stänga oproportionerligt mycket till signalerna som kommer till dem. Således blir deras arbete oförändrat. Återgå till analogin med kranen - du kan vrida på kranens handtag, men vattnet rinner först svagt och sedan plötsligt kommer flödet att plötsligt öka.

Av denna anledning kategori AB -transistorer måste hållas öppna även om det inte finns någon signal . Detta är nödvändigt för att de ska börja arbeta omedelbart och inte vänta tills signalen når en viss nivå - bara i detta fall kommer förstärkaren att kunna återge ljud med minimal distorsion. I praktiken innebär detta att en del av den användbara energin går till spillo. Föreställ dig att du öppnar alla vattenkranar i lägenheten, och ett litet vattendropp kommer kontinuerligt att rinna ut ur dem. Som ett resultat överstiger effektiviteten hos sådana modeller inte 50-70%, det är den låga effektiviteten som är den största nackdelen med förstärkare i AV-klassen.

Om vi pratar om enheter i D-klass, är principen för deras användning absolut densamma: de har sina egna utgångstransistorer som kan slås på och av. Således regleras passagen av ström genom de högtalare som är anslutna till dem, men signalen styr redan deras öppning, som med sin konfiguration är mycket långt från den inkommande.

Så här matas signalen till utgångstransistorerna i klass D -enheter. I det här fallet kommer de att fungera helt annorlunda: antingen stänga helt eller öppna utan några mellanvärden. Detta innebär att effektiviteten hos sådana modeller kan vara nära 100%.

Naturligtvis är det för tidigt att skicka sådana signaler till ljudsystem, först bör den återgå till standardkonfigurationen. Detta kan göras med hjälp av en utgångsdrossel, liksom en kondensator - efter bearbetning bildas en förstärkt signal vid utgången, som helt upprepar insignalen i dess form. Det är han som överförs till högtalarna.

Den största fördelen med D-klassens enheter är den ökade effektiviteten . och därmed mer skonsam energiförbrukning

Länge trodde man det För anslutning av högkvalitativa högtalarsystem blir AB-förstärkarna den optimala lösningen … Modeller i kategori D gav konverteringen av den inkommande signalen till en pulsad signal med reducerad frekvens, vilket resulterade i att det gav bra ljud endast i subwooferläge. Numera har tekniken tagit ett stort steg framåt, och idag finns det redan höghastighetstransistorer som kan öppna och stänga nästan omedelbart, det finns ganska många bredbandsenheter i D-klass i butiker.

Dessa modeller är avsedda att användas inte bara med subwoofers, utan också med moderna högtalarsystem av alla slag. För de alternativ där hög effekt inte krävs är det vettigt att köpa en ganska kompakt förstärkare.

Om du har tillräckligt med utrymme för att ansluta högtalaren kan du mycket väl välja en AV-modell. Under flera decenniers existens har kretsarna för dessa modeller utvecklats väl, de ger en ganska bra ljudkvalitet, och vid ett haveri kan du enkelt reparera dem på närmaste servicecenter.

Om området för ljudinstallation är begränsat bör du titta närmare på bredbandsmodellerna i grupp D . Med samma effektparametrar som produkterna i AV-klassen är de mycket mindre och lättare, dessutom värms de upp mindre, och vissa modeller tillåter dem även att installeras i hemlighet med minsta störning.

För anslutning av subwoofers sätter D-klassen den maximala fördelen , eftersom bastonblocket är det mest energiförbrukande frekvensområdet-i detta fall är produktens effektivitet av grundläggande betydelse, och i detta finns det helt enkelt inga konkurrenter till D-klassens produkter.

I den här videon kan du tydligare bekanta dig med klasserna av ljudförstärkare.