Clase De Amplificatoare De Sunet: Clasificare - D, A, B, C, AB și Altele. Ultra-liniar și Digital. Care Clasă Este Mai Bună?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 05:56

Cu siguranță mulți au auzit că amplificatoarele moderne pot aparține unor clase diferite. Cu toate acestea, persoanele care sunt departe de sistemele acustice și de caracteristicile tehnice ale echipamentelor de sunet cu greu își pot imagina ce se ascunde în spatele denumirilor literelor.

În recenzia noastră, vom vorbi mai detaliat despre care sunt clasele de amplificatoare, care sunt acestea și despre cum să alegeți modelul optim.

Clasificare

Clasa amplificatorului este valoarea semnalului de ieșire la care este acționat de semnalul de intrare sinusoidală din circuitul funcțional în timpul unui ciclu de funcționare și se modifică ca urmare a acestei influențe. Clasificarea amplificatoarelor în clase depinde de parametrii de liniaritate ai modului utilizat pentru a amplifica semnalele de intrare din categorii cu o precizie crescută cu o eficiență destul de redusă la complet neliniară . În acest caz, acuratețea reproducerii sunetului semnalului nu este atât de mare, dar eficiența este destul de mare. Toate celelalte clase de amplificatoare sunt un fel de modele intermediare între aceste două grupuri.

Primul grup

Toate clasele de amplificatoare pot fi împărțite condiționat în două subgrupuri. Primul include modelele clasice controlate din clasele A, B, precum și AB și C . Categoria lor este determinată de parametrul conductivității lor într-o anumită secțiune a semnalului de ieșire. Astfel, funcționarea tranzistorului încorporat la ieșire este situată la mijloc între „oprit” și „pornit”.

Al doilea grup

A doua categorie de dispozitive include modele mai moderne, care sunt considerate așa-numitele clase de comutare - acestea sunt modelele D, E, F, precum și G, S, H și T.

Acești amplificatori utilizează modulația lățimii impulsurilor, precum și circuitele digitale pentru a converti continuu semnalul între complet oprit și complet pornit . În consecință, există o ieșire puternică în regiunea de saturație.

Descrierea claselor populare

Vom vorbi despre diferite clase de amplificatoare în detaliu.

DAR

Modelele din clasa A sunt cele mai utilizate pe scară largă datorită simplității lor de design. Acest lucru se datorează mai multor parametri ai distorsiunii semnalului de intrare și, în consecință, calității ridicate a sunetului în comparație cu toate celelalte categorii de amplificatoare. Modelele din această categorie se caracterizează prin liniaritate ridicată în comparație cu altele.

De obicei, amplificatoarele de clasă A utilizează o singură versiune de tranzistoare în activitatea lor . Este conectat la configurația de bază a emițătorului pentru cele două jumătăți ale semnalului, astfel încât tranzistorul de germaniu să treacă invariabil prin el, chiar dacă nu există semnal de fază. Aceasta înseamnă că la ieșire, etapa nu va trece complet în regiunea de întrerupere a semnalului și de saturație. Are propriul său punct de deplasare aproximativ la centrul liniei de încărcare. Această structură duce la faptul că tranzistorul pur și simplu nu se activează - acesta este considerat unul dintre dezavantajele sale de bază.

Pentru ca un dispozitiv să fie clasificat ca aparținând acestei clase, curentul zero fără sarcină în etapa de ieșire trebuie să fie egal sau chiar să depășească limita curentului de încărcare pentru a asigura semnalul maxim de ieșire.

Deoarece dispozitivele din clasa A sunt cu un singur capăt și funcționează în zona liniară a tuturor curbelor specificate, un dispozitiv de ieșire trece prin 360 de grade, caz în care dispozitivul din categoria A corespunde în totalitate sursei curente.

Deoarece amplificatoarele din această categorie funcționează, așa cum am spus deja, în regiunea ultra-liniară, polarizarea DC trebuie setată corect .- acest lucru va asigura o funcționare corectă și va oferi un flux sonor cu o putere de 24 de wați. Cu toate acestea, datorită faptului că dispozitivul de ieșire este întotdeauna în starea oprită, acesta conduce în mod continuu curent, ceea ce creează condiții pentru o pierdere constantă de putere în întreaga structură. Această caracteristică duce la eliberarea unei cantități mari de căldură, în timp ce eficiența lor este destul de redusă - mai puțin de 40%, ceea ce le face impracticabile atunci când vine vorba de un fel de sisteme acustice puternice. În afară de, datorită curentului fără sarcină crescut al instalației, sursa de alimentare trebuie să aibă dimensiunile adecvate și să fie filtrată cât mai mult posibil, altfel sunetul amplificatorului și zumzetul terților nu pot fi evitați . Aceste neajunsuri au determinat producătorii să continue să lucreze la amplificatoare într-o categorie mai eficientă.

ÎN

Amplificatoarele de clasa B au fost proiectate de producători pentru a aborda problemele de eficiență scăzută și supraîncălzire asociate categoriei anterioare. În activitatea lor, modelele din categoria B utilizează o pereche de tranzistoare suplimentare, de obicei bipolare . Diferența lor este că pentru ambele jumătăți ale semnalului, fața de ieșire este construită conform unui circuit push-pull, astfel încât fiecare dispozitiv cu tranzistor asigură amplificarea doar a jumătății semnalului de ieșire.

În amplificatoarele din această clasă nu există un curent de polarizare de nivel DC de bază, deoarece curentul său de repaus este zero, prin urmare parametrii de putere DC sunt de obicei mici. În consecință, eficiența sa este mult mai mare decât cea a dispozitivelor A. În același timp când semnalul este pozitiv, tranzistorul cu tendințe pozitive îl acționează, în timp ce negativul rămâne oprit . În mod similar, în momentul în care semnalul de intrare devine negativ, pozitivul este oprit, iar tranzistorul polarizat negativ, dimpotrivă, este activat și oferă jumătatea negativă a semnalului. Ca rezultat, tranzistorul, în timpul funcționării sale, petrece 1/2 ciclu numai în semiciclul pozitiv sau negativ al semnalului de intrare.

În consecință, orice dispozitiv de tranzistor din această categorie poate trece doar printr-o parte a semnalului de ieșire, în timp ce se află într-o alternanță clară.

Acest design push-pull este cu aproximativ 45-60% mai eficient decât amplificatoarele de clasă A. Problemele cu modelele de acest tip sunt că dau distorsiuni semnificative în momentul trecerii semnalului audio din cauza „zonei moarte” a tranzistoarelor pe coridorul tensiunilor de intrare cu valori de la -0,7 V la +0,7 V.

După cum știe toată lumea din cursul de fizică, emițătorul de bază trebuie să dea o tensiune de aproximativ 0,7 V pentru ca tranzistorul bipolar să înceapă cablarea completă. Atâta timp cât această tensiune nu depășește acest semn, tranzistorul de ieșire nu se va deplasa în poziția pornit. Aceasta înseamnă că jumătate din semnalul care merge spre coridorul de 0,7 V va începe să fie reprodus inexact. În consecință, acest lucru face ca dispozitivele din categoria B să fie practic improprii pentru utilizarea în instalații acustice de precizie.

Pentru asta pentru a depăși aceste distorsiuni, au fost create așa-numitele dispozitive de compromis de clasă AB.

AB

Acest model este un fel de design în tandem din categoria A și categoria B. Astăzi, amplificatoarele de tip AB sunt considerate una dintre cele mai comune opțiuni de proiectare. Prin principiul funcționării lor, acestea seamănă puțin cu produsele din categoria B, cu singura excepție că ambele dispozitive cu tranzistoare pot conduce un semnal în același timp în apropierea punctului de intersecție al oscilogramelor . Acest lucru elimină complet toate problemele de distorsiune a semnalului amplificatorului precedent din grupul B. Diferența este că o pereche de tranzistoare are o tensiune de polarizare destul de scăzută, de obicei 5-10% din curentul de repaus. În acest caz, dispozitivul conductor rămâne pornit mai mult decât timpul unui semiciclu, dar în același timp este mult mai mic decât ciclul complet al semnalului de intrare.

Este sigur să spunem asta dispozitivul de tip AB este considerat un compromis excelent între modelele din clasa A și clasa B în ceea ce privește eficiența și liniaritatea .și, în timp ce eficiența de conversie a semnalului audio este de aproximativ 50%.

CU

Proiectarea unităților din clasa C are o eficiență maximă, dar în același timp liniaritate destul de slabă în comparație cu toate celelalte categorii. Amplificatorul din clasa C este destul de vizibil, astfel încât curentul de intrare ajunge la zero și rămâne acolo mai mult de 1/2 ciclu al semnalului primit . În acest moment, tranzistorul este în modul de așteptare pentru al opri.

Această formă de polarizare a tranzistorului oferă cea mai mare eficiență a dispozitivului, eficiența sa este de aproximativ 80%, dar în același timp introduce distorsiuni de sunet destul de semnificative în semnalul de ieșire.

Aceste caracteristici de proiectare fac imposibilă utilizarea amplificatoarelor în sistemele de difuzoare . De regulă, aceste modele și-au găsit aria de utilizare în generatoarele de înaltă frecvență, precum și în anumite versiuni de amplificatoare de radiofrecvență, unde impulsurile de curent emise la ieșire sunt convertite în unde sinusoidale cu o anumită frecvență.

D

Amplificatorul din categoria D se referă la modele cu impulsuri neliniare cu două canale, acestea fiind numite și amplificatoare PWM.

În marea majoritate a sistemelor audio, etapele de ieșire funcționează fie în clasa A, fie în AB . În amplificatoarele integrate ale grupului D, disiparea puterii intrărilor de linie este semnificativă chiar și în cazul implementării lor maxime complete, aproape ideale. Acest lucru oferă modelelor din clasa D un avantaj semnificativ în majoritatea domeniilor de aplicare datorită generării minime de căldură, greutății și dimensiunilor reduse ale dispozitivului și, în consecință, costului redus al produselor, în timp ce durata de viață a bateriei în astfel de modele este crescută în comparație cu modelele de alte modele.

De regulă, acestea sunt modele de înaltă tensiune, sunt proiectate pentru o placă de 10.000 de wați.

Alte

Amplificator clasa F . Aceste modele oferă o eficiență sporită, eficiența lor este de aproximativ 90%.

Amplificator clasa G . Acest amplificator este, de fapt, un design îmbunătățit de înaltă liniaritate al dispozitivului de bază AB din TDA. Modelele din această categorie pot comuta automat între diferite linii de alimentare în cazul unei modificări a parametrilor semnalului de intrare. O astfel de comutare reduce semnificativ consumul de energie și, în consecință, reduce consumul de energie cauzat de pierderile de căldură.

Amplificator clasa I . Astfel de modele au câteva seturi de dispozitive de ieșire suplimentare. Înainte de pornire, acestea sunt amplasate într-o configurație push-pull. Primul dispozitiv comută partea pozitivă a semnalului, iar al doilea este responsabil pentru comutarea părții negative, precum amplificatoarele din categoria B. În absența unui semnal audio la intrare sau dacă semnalul atinge punctul de trecere zero, mecanismul de comutare pornește și se oprește în același timp cu ciclul principal.

Amplificator clasa S . Această clasă de amplificatoare este clasificată ca un mecanism de comutare neliniară. În ceea ce privește mecanismul lor de funcționare, acestea sunt oarecum similare cu amplificatoarele din categoria D. Un astfel de amplificator convertește semnalele analogice de intrare în cele digitale, amplificându-le de multe ori. Astfel, pentru a crește puterea de ieșire, de obicei semnalul digital al dispozitivului de comutare este fie complet pornit, fie complet oprit, astfel încât eficiența acestor dispozitive poate fi de 100%.

Amplificator de clasa T . O altă opțiune pentru un amplificator digital. Astăzi, astfel de modele câștigă din ce în ce mai multă popularitate datorită prezenței microcircuitelor care permit procesarea digitală a semnalului de intrare, precum și a amplificatoarelor de sunet 3D multicanal încorporate. Acest efect este asigurat de un design care permite transformarea semnalelor analogice în sunete PWM digitale superioare. Designul dispozitivelor de clasa C combină caracteristicile unui semnal de distorsiune redusă similar cu categoria AV, menținând în același timp eficiența la nivelul modelelor de clasă D.

Cum se determină?

Pentru început, să ne gândim la modul în care funcționează amplificatorul în principiu. Cu siguranță vei fi surprins, dar de fapt amplificatorul din fabrică nu amplifică nimic. De fapt, mecanismul funcționării sale seamănă cu funcționarea celei mai simple macarale: răsuciți mânerul și apa din alimentarea cu apă începe să se verse, mai puternică sau mai slabă, iar dacă o răsuciți, debitul va fi blocat. În amplificatoare, toate procesele au loc în același mod. Din puternicul modul de alimentare, curentul circulă prin difuzorul conectat la dispozitiv. În acest caz, funcția robinetului este preluată de tranzistoare - la ieșire, gradul de închidere și deschidere a acestora este controlat de semnalul care trece la amplificator. Din modul în care funcționează exact această macara, adică modul în care funcționează tranzistoarele de ieșire și se determină clasa amplificatoarelor.

Dacă vorbim despre dispozitive AB, atunci tranzistoarele din ele pot avea proprietatea neplăcută de a se deschide și închide în mod disproporționat față de semnalele care ajung la ele. Astfel, munca lor devine neschimbată. Revenind la analogia cu robinetul - puteți roti mânerul robinetului, dar apa va curge slab la început și apoi brusc debitul va crește brusc.

Din acest motiv tranzistoarele din categoria AB trebuie menținute deschise chiar dacă nu există semnal . Acest lucru este necesar pentru a începe să funcționeze imediat și să nu aștepte până când semnalul atinge un anumit nivel - doar în acest caz amplificatorul va putea reproduce sunetul cu o distorsiune minimă. În practică, aceasta înseamnă că o parte din energia utilă este irosită. Imaginați-vă doar că porniți toate robinetele de apă din apartament și un mic firicel de apă va curge continuu din ele. Drept urmare, eficiența unor astfel de modele nu depășește 50-70%, eficiența scăzută este principalul dezavantaj al amplificatoarelor din clasa AV.

Dacă vorbim despre dispozitive din clasa D, atunci principiul funcționării lor este absolut același: au propriile tranzistori de ieșire care se pot activa și opri. Astfel, trecerea curentului prin difuzoarele conectate la acestea este reglementată, dar semnalul controlează deja deschiderea lor, care prin configurația sa este foarte departe de cea primită.

Acesta este modul în care semnalul este alimentat la tranzistoarele de ieșire ale dispozitivelor de clasă D. În acest caz, ele vor funcționa complet diferit: fie închise în totalitate, fie deschise fără valori intermediare. Aceasta înseamnă că eficiența unor astfel de modele poate fi aproape de 100%.

Desigur, este prea devreme pentru a trimite astfel de semnale către sistemele audio, mai întâi ar trebui să revină la configurația standard. Acest lucru se poate face prin intermediul unui sufocator de ieșire, precum și al unui condensator - după procesarea acestora, la ieșire se formează un semnal amplificat, care repetă complet semnalul de intrare în forma sa. El este cel care se transmite vorbitorilor.

Principalul avantaj al dispozitivelor din clasa D este eficiența sporită . și, în consecință, un consum mai ușor de energie

Multă vreme s-a crezut că pentru conectarea sistemelor de difuzoare de înaltă calitate, amplificatoarele AB vor fi soluția optimă … Modelele din categoria D au dat conversia semnalului de intrare într-un semnal pulsat cu o frecvență redusă, ca urmare, a dat sunet bun numai în modul subwoofer. În zilele noastre, tehnologia a făcut un mare pas înainte și astăzi există deja tranzistoare de mare viteză care se pot deschide și închide aproape instantaneu, există destul de multe dispozitive de bandă largă din clasa D în magazine.

Aceste modele sunt destinate utilizării nu numai cu subwoofere, ci și cu sisteme moderne de difuzoare de toate tipurile. Pentru acele opțiuni în care nu este necesară o putere mare, este logic să achiziționați un amplificator destul de compact.

Astfel, dacă aveți suficient spațiu pentru a conecta difuzorul, atunci puteți alege un model de clasă AV. De câteva decenii de existență, circuitele acestor modele au fost bine dezvoltate, oferă o calitate a sunetului destul de bună și, în cazul unei defecțiuni, le puteți repara cu ușurință la cel mai apropiat centru de service.

Dacă suprafața pentru instalarea sunetului este limitată, atunci ar trebui să aruncați o privire mai atentă la modelele de bandă largă din grupa D . Cu aceiași parametri de putere ca produsele din clasa AV, acestea sunt mult mai mici și mai ușoare, în plus, se încălzesc mai puțin, iar unele modele chiar le permit să fie instalate în secret cu cea mai mică interferență.

Pentru conectarea subwooferelor, clasa D stabilește avantajul maxim , deoarece blocul de tonuri de bas este cel mai consumator de energie - în acest caz, eficiența produsului este de o importanță fundamentală, iar în acest caz pur și simplu nu există concurenți la produsele din clasa D.

În acest videoclip, vă puteți familiariza mai clar cu clasele de amplificatoare de sunet.