Oudioversterker is 'n algemene term wat gebruik word om 'n stroombaan te beskryf wat 'n weergawe van sy insetsein produseer en versterk. Nie alle omsettertegnologieë is egter dieselfde nie aangesien hulle volgens hul konfigurasies en werkswyses geklassifiseer word.
In elektronika word klein versterkers algemeen gebruik omdat hulle in staat is om 'n relatief klein insetsein, soos vanaf 'n sensor soos 'n musiekspeler, in 'n baie groter uitsetsein te versterk om 'n aflos, lamp of luidspreker aan te dryf, ens.
Daar is baie vorme van elektroniese stroombane wat as versterkers geklassifiseer word, van operasionele en klein sein-omskakelaars tot groot puls- en kragomsetters. Die klassifikasie van 'n toestel hang af van die grootte van die sein, groot of klein, sy fisiese konfigurasie, en hoe die insetstroom verwerk word, dit wil sê die verhouding tussen die insetvlak en die stroom wat in die las vloei.
Device Anatomy
Oudiofrekwensieversterkers kan as 'n eenvoudige boks gesien wordof 'n blok wat 'n toestel bevat, soos 'n bipolêre, VOO- of operasionele sensor, wat twee inset- en twee uitsetterminale het (grond is algemeen). Boonop is die uitsetsein baie groter as gevolg van sy omskakeling op die toestel.
'n Ideale seinversterker sal drie hoofeienskappe hê:
- Insetimpedansie, of (R IN).
- Uitsetweerstand, of (R UIT).
- Gain, of (A).
Maak nie saak hoe kompleks die versterkerkring is nie, 'n algemene blokmodel kan gebruik word om die verwantskap van hierdie drie eienskappe te demonstreer.
Algemene konsepte
Klankversterkers van hoë geh alte kan in werkverrigting verskil. Elke tipe het 'n digitale of analoog omskakeling. Kodes is gestel om hulle te skei.
Die groter verskil tussen inset- en uitsetseine word omskakeling genoem. Versterking is 'n maatstaf van hoeveel 'n versterker 'n insetsein "transformeer". Byvoorbeeld, as daar 'n insetvlak van 1 volt en 'n uitsetvlak van 50 volt is, sal die omskakeling 50 wees. Met ander woorde, die insetsein is 50 keer ontwikkel. 'n Oudiofrekwensieversterker doen presies dit.
Die omskakelingsberekening is bloot die verhouding van die uitset gedeel deur die inset. Hierdie stelsel het nie eenhede as sy verhouding nie, maar in elektronika word die simbool A algemeen gebruik vir wins. Die omskakeling word dan eenvoudig bereken as "uitset gedeel deur inset".
kragomskakelaars
Vergrootglas kleinDaar word algemeen na 'n seinversterker verwys as 'n "spanning"-versterker omdat dit geneig is om 'n klein inset na 'n veel groter uitsetspanning om te skakel. Soms word 'n toestelkring benodig om 'n motor- of luidsprekerkrag aan te dryf, en vir hierdie tipe toepassings, waar hoë skakelstrome betrokke is, word kragomsetters benodig.
Soos die naam aandui, is die hooftaak van 'n kragversterker (ook bekend as 'n groot seinversterker) om krag aan 'n las te verskaf. Dit is die produk van spanning en stroom wat toegepas word op 'n las met 'n uitsetkrag groter as die insetseinvlak. Met ander woorde, die omsetter verhoog die krag van die luidspreker, dus word hierdie tipe blokstroombaan in die eksterne stadiums van oudio-omsetters gebruik om die luidsprekers aan te dryf.
Bedryfsbeginsel
Die oudioversterker werk op die beginsel om die GS-krag wat van die kragtoevoer getrek word om te skakel in 'n WS-spanningsein wat aan die las voorsien word. Alhoewel die omskakeling hoog is, is die doeltreffendheid van die GS-kragtoevoer na die WS-spanning-uitsetsein oor die algemeen laag.
'n Ideale blok gee die toestel 'n doeltreffendheid van 100% of ten minste sal die krag IN gelyk wees aan die krag UIT.
Klasafdeling
As gebruikers al ooit na die spesifikasie van oudiokragversterkers gekyk het, het hulle dalk toerustingklasse opgemerk, gewoonlik aangedui deur die letter oftwee. Die mees algemene bloktipes wat vandag in verbruikershuisoudio gebruik word, is A-, A/B-, D-, G- en H-waardes.
Hierdie klasse is nie eenvoudige klassifikasiestelsels nie, maar beskrywings van versterkertopologie, dit wil sê hoe hulle op die kernvlak funksioneer. Terwyl elke tipe versterker sy eie stel sterk- en swakpunte het, bly hul werkverrigting (en hoe die finale eienskappe gemeet word) dieselfde.
Dit is om die golfvorm wat deur die voor-eenheid gestuur word om te skakel sonder om interferensie of ten minste so min vervorming as moontlik in te voer.
Klas A
In vergelyking met ander klasse oudiokragversterkers wat hieronder beskryf sal word, is Klas A-modelle relatief eenvoudige toestelle. Die bepalende beginsel van werking is dat alle transducer-uitsetblokke deur 'n volledige 360-grade seinsiklus moet gaan.
Klas A kan ook verdeel word in enkel-einde en druk-trek versterkers. Druk/trek verskil van die hoofverduideliking hierbo deur uitsettoestelle in pare te gebruik. Terwyl beide toestelle 'n volle 360-grade-siklus hardloop, sal een toestel die meeste van die las dra tydens die positiewe deel van die siklus, terwyl die ander meer van die negatiewe siklus sal dra.
Die grootste voordeel van hierdie stroombaan is verminderde vervorming in vergelyking met enkel-einde ontwerpe, aangesien selfs orde skommelinge uitgeskakel word. Daarbenewens is Klas A-druk-trek-ontwerpe minder sensitief vir geraas.
As gevolg van die positiewe eienskappe wat met Klas A-uitvoering geassosieer word, word dit as die goue standaard vir klankgeh alte in baie akoestiese toepassings beskou. Hierdie ontwerpe het egter een belangrike nadeel – doeltreffendheid.
Vereiste vir Klas A-transistor-oudioversterkers om alle uitsettoestelle te alle tye aan te hê. Hierdie aksie lei tot 'n aansienlike verlies aan energie, wat uiteindelik in hitte omgeskakel word. Dit word verder vererger deur die feit dat Klas A-ontwerpe relatief hoë vlakke van russtroom vereis, wat die hoeveelheid stroom is wat deur die uitsettoestelle vloei wanneer die versterker geen uitset lewer. Werklike wêrelddoeltreffendheidsyfers kan in die orde van 15-35% wees, met enkelsyfers moontlik deur hoogs dinamiese bronmateriaal te gebruik.
Klas B
Terwyl al die uitsetmeganismes in 'n klas A oudioversterker 100% van die tyd neem om te werk, gebruik die klas B-eenhede druk-trekkringe sodat slegs die helfte van die uitsettoestelle te eniger tyd gelei word.
Die een helfte dek die +180 grade gedeelte van die golfvorm terwyl die ander helfte die -180 grade gedeelte dek. As gevolg hiervan is Klas B-versterkers aansienlik meer doeltreffend as hul Klas A-eweknieë, met 'n teoretiese maksimum van 78.5%. Gegewe die relatief hoë doeltreffendheid, is Klas B in sommige professionele PA-omskakelaars sowel as sommige tuisbuisversterkers gebruik. Ten spyte van hulleduidelike sterkte, die kanse om 'n klas B-blok vir 'n huis te bekom is feitlik nul. 'n Ondersoek van die oudioversterker het die oorsaak hiervan gewys, bekend as oorkruisvervorming.
Die probleem met latensie in oorhandiging tussen toestelle wat die positiewe en negatiewe dele van die golfvorm verwerk, word as beduidend beskou. Dit spreek vanself dat hierdie vervorming in voldoende hoeveelhede hoorbaar is, en hoewel sommige Klas B-ontwerpe in hierdie verband beter as ander was, het die Klas B min erkenning van skoonklinkende entoesiaste gekry.
Klas A/B
Die buisklankversterker kan in baie konsertlokale gevind word. Dit het hoë werkverrigting en word nie oorverhit nie. Boonop is die modelle baie goedkoper as baie digitale blokke. Maar daar is ook afwykings. So 'n module werk dalk nie met alle oudioformate nie. Daarom is dit beter om toerusting as deel van 'n algemene seinverwerkingskompleks te gebruik.
Klas A/B kombineer die beste van elke toesteltipe om 'n eenheid te skep sonder die nadele van een van die twee. Met hierdie kombinasie van voordele oorheers klas A/B-versterkers grootliks die verbruikersmark.
Die oplossing is eintlik redelik eenvoudig in konsep. Waar klas B 'n druk-trek-toestel gebruik met elke helfte van die uitsetstadium wat 180 grade gelei, verhoog klas A/B-meganismes dit tot ~181-200 grade. So, daar isbaie minder geneig om 'n "skeur" in die lus te hê, en daarom daal die oorkruisvervorming tot die punt waar dit nie saak maak nie.
Valve oudio-kragversterkers kan hierdie steuring baie vinniger absorbeer. Danksy hierdie eienskap kom die klank baie skoner uit die toestel. Modelle van hierdie kenmerke word dikwels gebruik om die klank van akoestiese en elektriese kitare te transformeer.
Dit is genoeg om te sê dat Klas A/B sy belofte nakom en maklik beter as suiwer Klas A-konstrukte presteer teen ~50-70% werklike wêreldprestasie. Werklike vlakke hang natuurlik af van hoeveel die versterker verreken is, sowel as programmateriaal en ander faktore. Dit is ook opmerklik dat sommige Klas A/B-ontwerpe 'n stap verder gaan in hul strewe om oorkruisvervorming uit te skakel deur in suiwer Klas A-modus tot 'n paar watt krag te werk. Dit gee 'n mate van doeltreffendheid op lae vlakke, maar verseker dat die versterker nie in 'n oond verander wanneer 'n groot hoeveelheid krag toegepas word nie.
Klasse G en H
Nog 'n paar ontwerpe wat ontwerp is om doeltreffendheid te verbeter. Uit 'n tegniese oogpunt word nóg klas G nóg klas H versterkers amptelik erken. In plaas daarvan is dit variasies op die Klas A/B-tema wat onderskeidelik busspanningskakeling en busmodulasie gebruik. In elk geval, in lae aanvraag toestande, gebruik die stelsel 'n laer busspanning as 'n soortgelyke klas A/B versterker, wat aansienlikverminder kragverbruik. Wanneer hoëkragtoestande voorkom, verhoog die stelsel die busspanning dinamies (d.w.s. skakel oor na die hoëspanningsbus) om hoë amplitude-oorgange te hanteer.
Daar is ook foute. Die belangrikste onder hulle is die hoë koste. Die oorspronklike netwerkskakelkringe het bipolêre transistors gebruik om die uitsetstrome te beheer, wat kompleksiteit en koste bygedra het. Hoë kwaliteit buis klank frekwensie versterkers van hierdie tipe is algemeen, hoewel die prys begin by 50 duisend roebels. Die blok word beskou as 'n professionele tegniek om op die verhoog te werk of in 'n ateljee op te neem. Daar is probleme met transistors. Onder langdurige belading kan sommige van hulle misluk.
Vandag word die prys dikwels tot 'n mate verlaag deur hoëstroom-MOSFET's te gebruik om gidse te kies of te verander. Die gebruik van MOSFET's verbeter nie net doeltreffendheid en verminder hitte nie, maar vereis ook minder onderdele (gewoonlik een toestel per draad). Benewens die koste van busskakeling, die modulasie self, is dit ook opmerklik dat sommige klas G-versterkers meer uitsettoestelle gebruik as 'n tipiese klas A/B-ontwerp.
Een paar toestelle sal in tipiese A/B-modus werk, aangedryf deur die laespanning-rails. Intussen is die ander een op bystand om as 'n spanningsversterker te dien, wat slegs geaktiveer word na gelang van die situasie. Weerstaan hoë vragte slegs klasse G en H,geassosieer met kragtige versterkers, waar die verhoogde doeltreffendheid vrugte afwerp. Kompakte ontwerpe kan ook klas G/H-topologieë gebruik in teenstelling met A/B, aangesien die vermoë om na laekragmodus oor te skakel beteken dat hulle met 'n effens kleiner heatsink kan wegkom.
Klas D
Hierdie tipe toestel laat jou toe om jou eie modulêre stelsels te skep. Met behulp van die toerusting vind 'n hoë geh alte verwerking van die hele uitgaande stroom plaas. Die ontwerp van klankfrekwensie-kragversterkers laat jou toe om jou eie multimediastelsel vir werk of vermaak te skep. Daar is egter 'n paar nuanses hier. Daar word dikwels verkeerdelik na verwys as digitale versterking, klas D-omsetters is 'n waarborg van eenheidsdoeltreffendheid en behaal winste van meer as 90% in werklike toetsing.
Eers is dit die moeite werd om te oorweeg hoekom dit klas D is as "digitale versterking" verkeerd is. Dit was net die volgende letter in die alfabet, met die C-klas wat in oudiostelsels gebruik word. Nog belangriker, hoe 90%+ doeltreffendheid bereik kan word. Terwyl al die voorheen genoemde versterkerklasse een of meer uitsettoestelle het wat voortdurend aktief is selfs wanneer die omsetter eintlik in bystandmodus is, skakel klas D-eenhede dit vinnig af en aan. Dit is baie gerieflik en maak dit moontlik om die module net op die regte oomblikke te gebruik.
Byvoorbeeld, die berekening van klas T klankversterkers, watTripath se klas D-implementering, anders as die basiese toestel, gebruik skakelfrekwensies van die orde van 50 MHz. Uitsettoestelle word gewoonlik deur polswydtemodulasie beheer. Dit is wanneer vierkantgolwe van verskillende breedtes gegenereer word deur 'n modulator wat 'n analoog sein vir terugspeel aanbied. Met streng beheer van uitsettoestelle op hierdie manier, is 100% doeltreffendheid teoreties moontlik (hoewel natuurlik nie in die regte wêreld haalbaar is nie).
Delf in die wêreld van klas D klankversterkers, kan jy ook melding vind van analoog en digitaal beheerde modules. Hierdie beheerblokke het 'n analoog insetsein en 'n analoog beheerstelsel, gewoonlik met 'n mate van terugvoerfoutkorreksie. Aan die ander kant gebruik digitale omskakelingsklas D-versterkers digitale beheer, wat die kragstadium omskakel sonder foutbeheer. Hierdie besluit vind ook goedkeuring, volgens die resensies van baie kopers. Die pryssegment is egter baie hoër hier.
Oudioversterkernavorsing het getoon dat analoog-gedrewe klas D 'n werkverrigtingvoordeel bo digitale analoog het, aangesien dit tipies laer uitsetimpedansie (weerstand) en verbeterde vervormingsprofiel bied. Dit verhoog die aanvanklike waardes van die stelsel by sy maksimum las.
Die parameters van die oudiofrekwensieversterkers is baie hoër as dié van die basiese modelle. Dit moet verstaan word dat sulke berekeninge slegs nodig is vir die skep van musiek in die ateljee. Vir gewone kopers, hierdiekenmerke kan oorgeslaan word.
Gewoonlik 'n L-kring (induktor en kapasitor) wat tussen die versterker en luidsprekers geplaas is om die geraas wat met klas D-werking geassosieer word, te verminder. Die filter is van groot belang. Swak ontwerp kan doeltreffendheid, betroubaarheid en klankgeh alte in die gedrang bring. Daarbenewens het terugvoer na die uitsetfilter sy voordele. Alhoewel ontwerpe wat op hierdie stadium nie terugvoer gebruik nie, hul reaksie op 'n spesifieke impedansie kan instel, wanneer sulke versterkers 'n komplekse las het (d.i. 'n luidspreker eerder as 'n weerstand), kan die frekwensierespons aansienlik verskil na gelang van die las op die luidspreker. Terugvoer stabiliseer hierdie probleem deur 'n gladde reaksie op komplekse vragte te verskaf.
Op die ou end het die kompleksiteit van Klas D klankversterkers sy voordele. Doeltreffendheid en as gevolg daarvan minder gewig. Aangesien relatief min energie aan hitte bestee word, word baie minder energie benodig. As sodanig word baie klas D-versterkers gebruik in samewerking met geskakelde modus kragbronne (SMPS). Soos die uitsetstadium, kan die kragtoevoer self vinnig aan- en afgeskakel word om spanning te reguleer, wat lei tot verdere doeltreffendheidswins en die vermoë om gewig te verminder bo tradisionele analoog/lineêre kragbronne.
In totaal kan selfs kragtige klas D-versterkers net 'n paar kilogram weeg. Die nadeel van SMPS-kragbronne in vergelyking met tradisionele lineêre bronne isdat eersgenoemde gewoonlik nie veel kopruimte het nie.
Toetse en talle toetse van klas D oudioversterkers met lineêre kragbronne in vergelyking met SMPS-modules het getoon dat dit wel die geval is. Wanneer twee versterkers gegradeerde krag hanteer het, maar een met 'n lineêre kragtoevoer, kon hoër dinamiese kragvlakke produseer. SMPS-ontwerpe word egter meer algemeen en jy kan verwag om beter volgende generasie Klas D-eenhede te sien wat soortgelyke vorms in winkels gebruik.
Vergelyking van die doeltreffendheid van klasse AB en D
Hoewel die doeltreffendheid van 'n Klas A/B-getransistoriseerde oudiokragversterker toeneem namate die maksimum uitsetkrag genader word, handhaaf Klas D-ontwerpe hoë doeltreffendheid oor die meeste bedryfsreekse. Gevolglik neig doeltreffendheid en klankgeh alte toenemend na die laaste blok.
Gebruik een transducer
Wanneer dit behoorlik geïmplementeer word, kan enige van die bogenoemde blokke buite klas B die basis vorm van 'n hoëtrouheidsversterker. Afgesien van potensiële werkverrigtingslaggate (wat hoofsaaklik 'n ontwerpbesluit eerder as klasspesifiek is), is bloktipe seleksie grootliks 'n kwessie van koste teenoor doeltreffendheid.
In vandag se mark oorheers die eenvoudige Klas A/B klankversterker, en met goeie rede. Dit werk baie goed, is relatief goedkoop, en sydoeltreffendheid is redelik voldoende vir lae kragtoepassings (>200W). Natuurlik, soos omskakelaarvervaardigers probeer om die koevert te druk met byvoorbeeld die 1000W Emotiva XPR-1 monoblok, wend hulle hulle tot G/H- en D-klasontwerpe om te verhoed dat hul versterkers gedupliseer word as stelsels wat in staat is om toerusting vinnig op te warm. Intussen is daar aan die ander kant van die mark klas A-aanhangers wat die gebrek aan doeltreffendheid van die toestel kan vergewe in die hoop op 'n skoner klank.
Resultaat
Omskakelingsklasse is immers nie noodwendig so belangrik nie. Natuurlik is daar werklike verskille, veral wat koste, versterkerdoeltreffendheid en dus gewig betref. Natuurlik is 500W klas A-toestelle 'n slegte idee, tensy die gebruiker natuurlik 'n kragtige verkoelingstelsel het. Aan die ander kant bepaal verskille tussen klasse nie klankkwaliteit nie. Op die ou end kom dit neer op die ontwikkeling en implementering van jou eie projekte. Dit is belangrik om te verstaan dat transducers slegs een toestel is wat deel van die oudiostelsel is.
