Różnorodność standardów stosowanych do pomiaru mocy wyjściowej wzmacniacza i mocy głośników może być myląca. Oto wzmacniacz blokowy renomowanej firmy o mocy 35 W na kanał, a tutaj tani zestaw stereo z naklejką 1000 W.
Takie porównanie wywoła oczywiste zdumienie wśród potencjalnego nabywcy. Czas zwrócić się do standardów ...
Standardy zasilania (DIN, RMS, PMPO)
Moc znamionowa - moc w środkowym położeniu regulatora głośności wzmacniacza, przy której pozostałe parametry urządzenia odpowiadają podanym w opisie technicznym.
W Europie stosowane są dwa parametry mocy - nominalne i sinusoidalne. Znajduje to odzwierciedlenie w tytułach systemy akustyczne i symbole głośników. Co więcej, jeśli wcześniej używana była głównie moc nominalna, teraz jest ona częściej sinusoidalna. Na przykład głośniki 35AC zostały później oznaczone jako S-90 (moc znamionowa 35 W, moc sinusoidalna 90 W)
Moc sinusoidalna - moc, z jaką wzmacniacz lub głośnik może działać przez długi czas z rzeczywistym sygnałem muzycznym bez uszkodzeń fizycznych. Zwykle 2-3 razy wyższa niż nominalna.
Zachodnie standardy są szersze, zazwyczaj DIN, RMS i PMPO.
HAŁAS - w przybliżeniu odpowiada mocy sinusoidalnej - to moc, z jaką wzmacniacz lub głośnik może pracować przez długi czas z sygnałem szumu różowego bez uszkodzeń fizycznych.
RMS (znamionowa maksymalna sinusoidalna) - Maksymalna (ograniczająca) moc sinusoidalna - moc z jaką wzmacniacz lub głośnik może pracować przez godzinę z rzeczywistym sygnałem muzycznym bez uszkodzeń fizycznych. Zwykle od 20 do 25 procent wyższy niż DIN.
PMPO (Peek Music Power Output) - Moc muzyczna (skandaliczna :-)) - moc, jaką głośnik głośnika może wytrzymać przez 1-2 sekundy przy sygnale niskiej częstotliwości (około 200 Hz) bez fizycznego uszkodzenia. Zwykle 10 do 20 razy DIN.
Z reguły poważni zachodni producenci wskazują moc swoich produktów w DIN, a producenci tanich centrów muzycznych i głośniki komputerowe w PMPO.
Cechy norm opisujących moc w inżynierii dźwięku
Wiele osób musiało czasem pomyśleć o tym, co dokładnie oznacza moc, w takiej czy innej formie, podaną w paszportach systemów akustycznych i sprzętu wzmacniającego dźwięk. Zaskakująco mało materiałów na ten temat znajduje się w Internecie iw mediach drukowanych, są też jasne odpowiedzi na pytania.
Międzynarodowe standardy
RMS (średnia kwadratowa) Czy wartość skuteczna mocy jest ograniczona przez określone zniekształcenia harmoniczne.
Moc mierzona jest sygnałem sinusoidalnym o częstotliwości 1 kHz przy osiągnięciu 10% THD. Oblicza się go jako iloczyn wartości skutecznej napięcia i prądu przy równoważnej ilości ciepła generowanego przez prąd stały. Oznacza to, że ta moc jest liczbowo równa pierwiastkowi kwadratowemu z iloczynu kwadratów uśrednionych wartości napięcia i prądu.
W przypadku sygnału sinusoidalnego wartość skuteczna jest mniejsza od wartości amplitudy o współczynnik V2 (x 0,707). Na ogół jest to wartość wirtualna, termin „rms”, ściśle mówiąc, może być stosowany do napięcia lub prądu, ale nie do mocy. Dobrze znanym analogiem jest wartość skuteczna (wszyscy ją znają dla sieci prądu przemiennego - są to te same 220 V).
Spróbuję wyjaśnić, dlaczego ta koncepcja nie jest zbyt pouczająca, jeśli chodzi o opisanie właściwości dźwięku.
Moc RMS wytwarza pracę. Oznacza to, że ma to sens w elektrotechnice. I niekoniecznie odnosi się do sinusoidy. W przypadku sygnałów muzycznych lepiej słyszymy dźwięki głośne niż słabe. A na narządy słuchu bardziej wpływają wartości amplitudy niż wartości skuteczne. Oznacza to, że głośność nie jest równoważna mocy. Dlatego wartości rms mają sens w mierniku elektrycznym, ale wartości amplitudy w muzyce. Jeszcze bardziej populistycznym przykładem jest pasmo przenoszenia. Spadki odpowiedzi częstotliwościowej są mniej zauważalne niż szczyty. Oznacza to, że głośne dźwięki są bardziej pouczające niż ciche, a średnia wartość będzie miała niewiele do powiedzenia. Tak więc standard RMS był jedną z najbardziej nieudanych prób opisania parametrów sprzętu nagłaśniającego, które nie odzwierciedlają głośności jako wielkości.
We wzmacniaczach i akustyce również ten parametr ma w istocie bardzo ograniczone zastosowanie - wzmacniacz, który wytwarza 10% zniekształcenia nie przy maksymalnej mocy (gdy występuje przesterowanie, ograniczając amplitudę wzmacnianego sygnału przy powstawaniu określonych zniekształceń dynamicznych), nadal wygląda. Aż do osiągnięcia maksymalnej mocy zniekształcenia wzmacniacze tranzystorowena przykład często nie przekraczają setnych części procenta, a jeszcze wyżej gwałtownie rosną (tryb awaryjny). Wiele głośników jest już w stanie zepsuć się podczas długotrwałej pracy przy takim poziomie zniekształceń. W przypadku bardzo taniego sprzętu wskazywana jest inna wartość - PMPO, parametr zupełnie bez znaczenia i nie znormalizowany przez nikogo, co oznacza, że \u200b\u200bchińscy przyjaciele mierzą to tak, jak chce Bóg. Dokładniej u papug, a każda z osobna. Wartości PMPO często przekraczają wartości nominalne do współczynnika 20.
PMPO (szczytowa moc muzyczna) - szczytowa krótkotrwała moc muzyczna, wartość, która oznacza maksymalną osiągalną szczytową wartość sygnału niezależnie od zniekształceń w ogóle przez minimalny okres czasu (zwykle dla 10 mS, ale na ogół nie jest znormalizowana). Jak wynika z opisu, parametr jest jeszcze bardziej wirtualny i bez znaczenia w praktycznym zastosowaniu. Radziłbym nie traktować tych wartości poważnie i nie kierować się nimi. Jeśli skusiłeś się na zakup sprzętu o parametrach mocy wymienionych tylko jako PMPO, jedyną radą jest samodzielne wysłuchanie i ustalenie, czy jest to dla Ciebie odpowiednie, czy nie.
DIN 45500 - zbiór ogólnie przyjętych norm IEEE, które w bardziej niezawodny sposób opisują różne charakterystyki wzmacniania dźwięku przez sprzęt.
MOC DIN - wartość mocy wyjściowej przy rzeczywistym obciążeniu (dla wzmacniacza) lub dostarczonej (do głośnika) mocy, ograniczonej zniekształceniami nieliniowymi. Mierzone przez doprowadzenie sygnału 1 kHz do wejścia urządzenia przez 10 minut. Moc mierzona jest przy 1% THD (zniekształcenia harmoniczne). Ściśle mówiąc, istnieją inne rodzaje pomiarów, na przykład DIN MUSIC POWER, który opisuje moc sygnału muzycznego. Zwykle podana wartość muzyczna DIN jest wyższa niż ta podana jako DIN.
Normy krajowe
Moc znamionowa - wartość jest sztuczna, pozostawia swobodę wyboru producentowi. Wywoływacz ma swobodę wskazania wartości mocy znamionowej odpowiadającej najkorzystniejszej wartości zniekształceń harmonicznych. Zwykle wskazywana moc była dostosowywana do wymagań GOST dla klasy złożoności wykonania z najlepszą kombinacją zmierzonych charakterystyk. Wskazany zarówno dla głośników, jak i wzmacniaczy. Czasami prowadziło to do paradoksów - gdy zniekształcenia typu „step” występujące we wzmacniaczach w klasie AB przy niskich poziomach głośności, poziom zniekształceń mógł się zmniejszyć, gdy moc wyjściowa sygnału wzrosła do nominalnej. W ten sposób osiągnięto rekordową charakterystykę nominalną w paszportach wzmacniacza, przy wyjątkowo niskim poziomie zniekształceń przy wysokiej nominalnej mocy wzmacniacza. Natomiast największa statystyczna gęstość sygnału muzycznego leży w zakresie amplitudy 5-15% maksymalnej mocy wzmacniacza. Prawdopodobnie dlatego rosyjskie wzmacniacze Zostały zauważalnie utracone przez ucho na rzecz zachodnich, którzy mogli mieć optymalne zniekształcenia przy średnich poziomach głośności, podczas gdy w ZSRR panował wyścig o minimum zniekształceń harmonicznych, a czasem intermodulacyjnych za wszelką cenę przy jednym nominalnym (prawie maksymalnym) poziomie mocy.
Moc szumów paszportowych — energia elektrycznaograniczone wyłącznie przez termiczne i uszkodzenie mechaniczne (na przykład: ślizganie się zwojów cewki drgającej na skutek przegrzania, przepalenie przewodów w miejscach zgięć lub lutowania, zerwanie przewodów giętkich itp.), gdy przez obwód korygujący przez 100 godzin pojawia się różowy szum.
Maksymalna moc krótkotrwała - moc elektryczną, którą głośniki mogą wytrzymać bez uszkodzeń (sprawdzone, czy nie stukają) przez krótki okres czasu. Jako sygnał testowy używany jest szum różowy. Sygnał jest podawany do głośnika przez 2 sekundy. Testy przeprowadza się 60 razy w odstępie 1 minuty. Ten rodzaj mocy pozwala ocenić krótkotrwałe przeciążenia, które głośnik może wytrzymać w sytuacjach, które pojawiają się podczas pracy.
Maksymalna moc długoterminowa - moc elektryczna, którą głośniki wytrzymają bez uszkodzeń przez 1 min. Testy powtarza się 10 razy w odstępie 2 minut. Sygnał testowy jest taki sam. Maksymalna moc długotrwała jest określona przez naruszenie wytrzymałości cieplnej głośników (pełzanie zwojów cewki głosowej itp.).
Ogólna terminologia
Różowy szum - grupa sygnałów o charakterze losowym i jednolitej gęstości widmowej rozkładu częstotliwości, zmniejszająca się wraz ze wzrostem częstotliwości ze spadkiem o 3 dB na oktawę w całym zakresie pomiarowym, przy zależności poziomu średniego od częstotliwości w postaci 1 / f. Szum różowy ma stałą (w czasie) energię w dowolnej części pasma częstotliwości.
biały szum - grupa sygnałów o charakterze losowym oraz jednorodnym i stałym rozkładzie częstotliwości widmowych. Biały szum ma tę samą energię w każdym zakresie częstotliwości.
Oktawa - muzyczne pasmo częstotliwości, którego stosunek skrajnych częstotliwości wynosi 2.
Energia elektrycznab jest mocą rozproszoną na równoważnym oporze omowym, równą wielkości nominalnej rezystancji elektrycznej prądu przemiennego, przy napięciu równym napięciu na zaciskach prądu przemiennego. To znaczy na rezystancji, która naśladuje rzeczywiste obciążenie w tych samych warunkach.
Nominalny moc wyjściowa - moc wyjściowa wzmacniacza, przy której poziom zniekształceń nie przekracza określonej wartości zadanej. Do normalnej pracy głośnika wymagana jest moc wyjściowa co najmniej 30 mW; do sondowania pomieszczenia średniej wielkości 100 ... 200 mW, do głośnej reprodukcji dźwięku na świeżym powietrzu 0,6 ... 0,8 W. Maksymalną moc dla wzmacniacza niskiej częstotliwości zasilanego z baterii ogniw można uznać za moc 2 ... 4 W. Przy większej mocy wyjściowej najbardziej pojemne elementy 343 i 373 psują się bardzo szybko, w ciągu zaledwie kilku godzin pracy. Impedancja obciążenia wzmacniacza to impedancja głośnika, dla którego został zaprojektowany wzmacniacz. Obciążenie jest małe potężne wzmacniacze, stosowane w odbiornikach przenośnych, to głośniki, które wykorzystują głowice dynamiczne bezpośredniego promieniowania o rezystancji cewki 4 ... 10 Ohm, rzadziej 16 Ohm. W odbiornikach przenośnych stosowane są głowice o mocy nominalnej do 2 W i impedancji 4 Ohm. Zwykle wzmacniacz basowy dobrze współpracuje z dynamiczną głowicą, której impedancja nie jest niższa niż impedancja wyjściowa wzmacniacza. Na przykład, jeśli wzmacniacz jest zaprojektowany dla głowicy dynamicznej 8 Ohm, będzie dobrze współpracował z głowicami dynamicznymi 10 i 16 Ohm. Ale gdy rezystancja obciążenia spada, wydajność wzmacniacza gwałtownie się pogarsza. Zniekształcenia sygnału, wzrost poboru prądu, przegrzanie tranzystorów i mikroukładów. Dlatego nie zaleca się zmniejszania rezystancji obciążenia poniżej dopuszczalnej wartości nominalnej. Wymieniając jedną głowicę na drugą, należy pamiętać, że moc wyjściowa wzmacniacza LF przy stałym napięciu zasilania jest odwrotnie proporcjonalna do rezystancji obciążenia. Oznacza to, że jeśli zamiast głowicy o rezystancji 8 omów zostanie zainstalowana inna o rezystancji 16 omów, to moc wyjściowa wzmacniacza zmniejszy się o połowę. Nominalna czułość (lub po prostu czułość) to napięcie sygnału na wejściu wzmacniacza wymagane do uzyskania znamionowej mocy wyjściowej na jego wyjściu. Najprostsze wzmacniacze basowe mają czułość 10 ... 20 mV. Wzmacniacz o takiej czułości wystarczy do głośnej pracy dowolnego z opisanych w książce odbiorników. Ale nadal lepiej jest mieć wzmacniacz z marginesem wzmocnienia, o czułości 3 ... 5 mV. Dzięki takiemu wzmacniaczowi odbiornik może zapewnić głośnikowy odbiór sygnałów z odległych stacji. Ale wzrost czułości pociąga za sobą wzrost liczby używanych tranzystorów lub mikroukładów, kondensatorów, rezystorów i, co jest najbardziej nieprzyjemne dla początkujących radioamatorów, trudność w ustaleniu i taką wadę, jak skłonność do samowzbudzenia. Aby go wyeliminować, konieczne jest wprowadzenie filtrów w obwodzie zasilania stopni, co dodatkowo komplikuje konstrukcję. Dlatego w tej książce tylko najbardziej proste wzmacniacze Moc LF, która wykorzystuje niewielką liczbę tranzystorów, mikroukładów i innych części. Napięcie (i polaryzacja) zasilacza jest jedną z ważnych cech wzmacniacza. Praktyka radioamatorów pokazuje, że w większości przypadków cisza zmontowany wzmacniacz lub jego awaria bezpośrednio po włączeniu zasilania najczęściej wiąże się albo ze złą polaryzacją zasilania, albo z nadmiernym napięciem zasilania. Najczęściej w prostych projektach amatorskich stosuje się akumulatory o napięciu 9 V, rzadziej 3, 4,5, 6, 12 V. W niektórych przypadkach biegun ujemny akumulatora jest podłączony do wspólnego przewodu, aw innych - do dodatniego.
WZMACNIACZ LF NA TRZECH TRANZYSTORACH
Rys. 34 przedstawia schemat prostego wzmacniacza basowego, w którym można zastosować zasilacz o napięciu 4,5 lub 9 V.Przy rezystancji obciążenia 10 Ohm i napięciu zasilania 4,5 V nominalna moc wyjściowa wynosi 70 ... 80 mW , a gdy napięcie wzrośnie do 9 V 120 ... 150 mW. Wzmacniacz wykorzystuje tranzystory małej mocy germanowe o niskiej częstotliwości.Postać: 34
Stopień tranzystora VI - przedwzmacniacz sygnał prądowy i napięciowy oraz tranzystory V3 i V4 są wzajemnie symetrycznymi popychaczami emitera i wzmacniają prąd sygnału. Początkowe przemieszczenie oparte na tranzystorach V3 i V4 powstały ze spadku napięcia na diodzie V2, zawarty w obwodzie kolektora tranzystora VI szeregowo z rezystorem obciążającym R2. Początkowe odchylenie do bazy tranzystora VI przechodzi przez rezystor R1. Ta metoda polaryzacji jest najprostsza, ale wymaga bardzo dokładnego doboru rezystora. RL Rezystancja tego rezystora jest określona przez napięcie zasilania i współczynnik przenoszenia prądu podstawy tranzystora VI. Na schemacie napięcie polaryzacji i ocena rezystora R1 a inne elementy dla źródła 4,5 V są wskazane bez nawiasów, a dla źródła dziewięciowoltowego - w nawiasach. Dynamiczna głowa W 1podłączony między punktem połączenia emiterów tranzystorów V3 i V4 i wspólny punkt kondensatorów tlenkowych C2, SZ.Takie włączenie głowicy i kondensatorów nazywa się mostkiem, jego główną zaletą jest brak prądowych przeciążeń tranzystorów po włączeniu zasilania. Podczas normalnej pracy wzmacniacza stałe napięcie na emiterach tranzystorów V3 i V4 (napięcie „punkt środkowy”) powinno być równe połowie napięcia zasilania. Taki rozkład napięcia zasilania uzyskuje się poprzez dobór rezystora R1. Prąd spoczynkowy przy braku sygnału na wejściu wzmacniacza jest wskazany na schemacie. Jeśli występuje znaczne odchylenie (3 - 4 razy) prądu spoczynkowego od określonej wartości, należy to skorygować dobierając rezystor R2 i ponownie, jeśli to konieczne, rezystor R1. Tranzystory zastosowane we wzmacniaczu muszą mieć współczynnik przenoszenia prądu bazowego większy niż 40 ... 50. Można również zastosować tranzystory o niższym współczynniku przenoszenia, ale zmniejszy to czułość i zmniejszy nominalną moc wyjściową wzmacniacza. Do zasilania wzmacniacza można wykorzystać trzy lub sześć elementów 316 lub 343, 377 w zależności od dostępności wolnego miejsca w wybranej obudowie. Przy napięciu zasilania 4,5 V wygodnie jest stosować akumulator 3336L, do małych konstrukcji z napięciem zasilania 9 V - akumulator Krona-VTse. Płytka drukowana wzmacniacza może być wydrukowana lub zamontowana. Na rowie. 35 przedstawia widok płytki drukowanej wykonanej z getinaxu lub PCB o grubości 1 ... 1,5 mm. Kondensatory tlenkowe są typu K50-6. Wybierając kondensatory, należy upewnić się, że ich napięcie znamionowe nie jest mniejsze niż napięcie początkowe źródła zasilania. Pożądane jest wybranie kondensatorów w celu zwiększenia mocy wyjściowej przy niższych częstotliwościach C2i SZo pojemności dwukrotnie większej niż wskazano na schemacie. Układ płytki drukowanej pozwala również na użycie kondensatora C1typy K50-3, K50-12 z końcówkami, dla których przewidziano dwa dodatkowe punkty. Podczas montażu części wzmacniacza należy zadbać o odpowiednią polaryzację kondensatorów tlenkowych, diody i zasilania. Zaleca się kilkakrotne sprawdzenie poprawności instalacji przed włączeniem zasilania.
Postać: 35
Postać: 36
Jeżeli polaryzacja załączania kondensatorów tlenkowych, diody i akumulatora zasilacza jest odwrócona, wzmacniacz można montować na tranzystorach MP38B (VI), MP38A (V3) i MP41A (V4). Tryb i wartości znamionowe w tym przypadku pozostają niezmienione, z wyjątkiem rezystora R1 - powinno wynosić 68 kΩ (150 kΩ). Parametry wzmacniacza pozostają praktycznie niezmienione.WZMACNIACZ LF NA CZTERECH TRANZYSTORACH
Na rys. 36 przedstawia obwód wzmacniacza basowego z czterema tranzystorami. Tranzystory końcowe V5 i V6 zawiera german o średniej mocy, co umożliwia uzyskanie mocy znamionowej do 0,7 W przy rezystancji obciążenia 8 Ω i napięciu zasilania 9 V. Gdy napięcie zasilania wzrośnie do 12 V, moc wyjściowa osiągnie 1,5 W. Czułość wzmacniacza wynosi około 3 mV. Tranzystory VI i V2 stanowią przedwzmacniacz. Oba tranzystory są krzemowe. Takie połączenie tranzystorów krzemowych i germanowych zapewnia lepszą stabilność wzmacniacza podczas wahań temperatury. Tranzystory germanowe w przedwzmacniaczu nie pracują zadowalająco w temperaturach powyżej 30 ° C. Wzmacniacz posiada dwie diody stabilizujące V3 i V4 w obwodzie polaryzacji tranzystorów końcowych. Aby wyeliminować możliwe samowzbudzenie z powodu pasożytniczego sprzężenia zwrotnego przez zasilacz, odchylenie do podstawy tranzystora VI dostarczane przez filtr odsprzęgający R4 do1. Aktualny rezystor stabilizujący R6 podłączony do punktu środkowego łańcucha tranzystorów V5 i V6, a nie do wspólnego przewodu, jak w poprzednim wzmacniaczu. Pozwala to na automatyczne utrzymanie stałego napięcia na wyjściu wzmacniacza równym połowie napięcia zasilacza. Kondensator bocznikowy C4podłączony do wspólnego przewodu przez rezystor R7, co zwiększa stabilność wzmacniacza na samowzbudzenie przy wyższych częstotliwościach. W celu zwiększenia mocy wyjściowej i czułości wzmacniacza zastosowano układ kompensacji prądu wejściowego przekaźników emitera, podobnie jak w odbiorniku zgodnie z obwodem na rys. 22. Osiąga się to dzięki temu, że część napięcia wyjściowego wzmacniacza przechodzi przez kondensator C5wprowadzone do obwodu wejściowego tranzystorów V5 i V6 przez rezystor R8, część obciążenia kolektora tranzystora V2.
Postać: 37
Na rys. 36, bprzedstawia wariant układu opisywanego wzmacniacza, w którym odwrócona jest struktura wszystkich tranzystorów. W takim przypadku wymagana jest zmiana polaryzacji wszystkich kondensatorów tlenkowych, diod i akumulatorów zasilających. Widok płytki drukowanej i rozmieszczenie na niej części pokazano na ryc. 37. Płytka jest równie odpowiednia dla obu opcji obwodów. Jeśli części są w dobrym stanie, a instalacja nie zawiera błędów, wzmacniacz zaczyna działać natychmiast. Tryb wszystkich tranzystorów jest ustawiany automatycznie przez dopasowanie jednego rezystora R3. W przypadku braku tranzystorów GT402 i GG404 można je zastąpić odpowiednio MP42B i MP38B. Ale jednocześnie napięcie zasilania nie powinno przekraczać 9 V, a rezystancja cewki głosowej głowicy powinna wynosić 10 lub 16 omów. Moc wyjściowa nie przekroczy 200 mW.WZMACNIACZ LF NA MIKROPRZEWODZIE I DWÓCH TRANZYSTORACH
Na rys. 38, zaschemat jest pokazany, a na rys. 38, b- rysunek płytki drukowanej wzmacniacza LF pod względem parametrów zbliżonych do poprzedniego wzmacniacza. Tutaj przedwzmacniacz sygnału zmontowano na układzie scalonym A1.Dodatkowo w porównaniu z poprzednio opisanymi wzmacniaczami obciążenie jest podłączone do wyjścia stopnia końcowego poprzez pojedynczy kondensator C4,i kondensator SZaC omija akumulator GBL Założenie sprowadza się do doboru rezystorów R4 w ogólnym obwodzie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Powinien być taki, aby z jednej strony czułość nie była poniżej normy, az drugiej zniekształcenia sygnału były ledwo zauważalne.
Postać: 38
WZMACNIACZ LF NA K174UN4 IC
Na rys. 39, a obwód wzmacniacza LF jest przedstawiony na tylko jednym zintegrowanym mikroukładzie K174UN4A lub K174UN4B. Przy napięciu zasilania 9 V wzmacniacz na K174UN4A rozwija moc wyjściową do 0,7 W przy rezystancji obciążenia 4 Ohm, a na K174UN4B - około 0,5 W. Czułość w obu przypadkach wynosi 20 ... 30 mV. Rysunek płytki wzmacniacza pokazano na rys. 39, ur. Kucie ogranicza się do wyboru rezystora R1 w pętli sprzężenia zwrotnego, jak w poprzednim wzmacniaczu. Wzmacniacz ten działa dobrze, gdy napięcie zasilania spadnie do 6 V.Aby usprawnić pracę wzmacniacza przy rozładowanym akumulatorze, zaleca się zwiększenie kondensatora SZdo 500 μF.WZMACNIACZ LF NA K174UN7 IC
Na rys. 40, zapokazuje obwód wzmacniacza basowego zmontowanego na mikroukładzie K174UN7. Jest w stanie zapewnić moc znamionową do 1 W przy rezystancji obciążenia 4 omy. Przy obciążeniu 8 omów znamionowa moc wyjściowa osiąga 0,6 wata. Czułość wzmacniacza 15 ... 30 mV.
Postać: 39
Jak widać na schemacie, wzmacniacz ten zawiera znacznie więcej załączników niż poprzedni, co wynika z konieczności skorygowania trybu pracy wzmacniacza za pomocą tego mikroukładu. Zwiększenie mocy wyjściowej do 1 W wymaga dokładniejszego ustawienia trybu DC tranzystorów końcowych wzmacniacza. Osiąga się to poprzez wybór rezystora R4. Właściwy tryb odpowiada wartości napięcia DC na pinie 12 mikroukłady wskazane na schemacie. Rezystor R5 mogą być wykonane niezależnie od drutu o wysokiej rezystancji. Barwę dźwięku można nieznacznie zmienić, wybierając kondensator C4.Aby poprawić jakość pracy wzmacniacza, zaleca się zainstalowanie kondensatora K50-6 o pojemności 500 lub 1000 μF przy napięciu 15 V, który omija zasilanie AC. Ten kondensator wydłuży żywotność baterii i zmniejszy zniekształcenia sygnału podczas pracy z dużą głośnością. Rysunek płytki drukowanej wzmacniacza pokazano na ryc. 40, b.Jakość działania dowolnego wzmacniacza basowego zależy nie tylko od niego samego, ale także od źródła sygnału i głośnika. Głośnik zwyczajowo nazywa się zespołem składającym się z dynamicznej głowicy promieniowania bezpośredniego i jego konstrukcji akustycznej, co oznacza obudowę (skrzynkę) ze wszystkimi dodatkowymi częściami i zespołami. Jakość dźwięku programów dźwiękowych zależy w dużej mierze od prawidłowego doboru głowicy do głośnika.
Postać: 40
Oczywiście korzystanie z głośnika jest znacznie wygodniejsze niż odbiornika ze słuchawkami. Dodając do prostych odbiorników opisanych w pierwszej części książki wzmacniacz basowy i dynamiczną głowicę, otrzymamy pełnoprawny radioodbiornik głośnomówiący. Nasza branża produkuje wiele typów głowic dynamicznych o mocy nominalnej od setnych wata do kilkudziesięciu watów. W przypadku radiotelefonów kieszonkowych i przenośnych, które lubią początkujący radioamatorzy, odpowiednie są głowice o mocy znamionowej do 2 watów. Stół 10 przedstawia charakterystykę głowic dynamicznych o mocy od 0,025 do 2 W. Co musisz wiedzieć, wybierając lub wymieniając głowicę dynamiczną? Przede wszystkim konieczne jest, aby moc znamionowa głowicy była co najmniej większa niż znamionowa moc wyjściowa wzmacniacza basowego. Stwierdzono, że użycie głowicy o mocy wyższej niż wymagana minimalna pomaga zredukować zniekształcenia dźwięku. Innym ważnym czynnikiem jest odporność głowicy na prąd stały - przypomnijmy, że każdy wzmacniacz basowy jest zaprojektowany do pracy z określoną rezystancją obciążenia. Konieczne jest również uwzględnienie średniego ciśnienia wytwarzanego przez głowę, gdy przyłożona zostanie do niej moc 100 mW. Im wyższe średnie ciśnienie w głowicy, tym głośniej będzie brzmiał odbiornik, a głośność będzie wzrastać wprost proporcjonalnie do kwadratu standardowego średniego ciśnienia. Na koniec należy wziąć pod uwagę rozmiar i wagę głowy. Jeśli odbiornik jest przenośny, możesz użyć głowic o mocy znamionowej do 1 ... 2 W. Ale w przypadku odbiorników kieszonkowych wybór jest znacznie węższy.BEZPOŚREDNIE ODBIORNIKI WZMACNIACZA GŁOŚNEGO
W skład odbiornika głośnikowego ze wzmocnieniem bezpośrednim wchodzą: antena magnetyczna, wzmacniacz RF, detektor, wzmacniacz basowy z regulacją głośności, głośnik i bateria. Strukturalnie można go zmontować w postaci oddzielnych bloków, co daje możliwość skomponowania odbiornika z różnych węzłów do testowania i wspólnej pracy, ale korzystanie z takiego odbiornika nie jest do końca wygodne. Dlatego zwykle starają się połączyć wszystkie węzły w jednym ciele. Schemat blokowy odbiornika przedstawiono na rys. 41.Tablica 10
Głowice do bezpośredniego promieniowania| Dynamiczna głowa | Moc znamionowa, W. | Robocze pasmo częstotliwości. Hz | Średnie ciśnienie akustyczne. Rocznie | Pełna rezystancja (prąd stały). Om | Wymiary, mm | Waga, |
| 0,025GD-2 | 450...3150 | |||||
| 0,05GD-1 | 450...3150 | |||||
| 0,1GD-3 | 450...3150 | 6,5 (5,2) | ||||
| 0,1GD-6 | 450... 31 60 | |||||
| 0,1GD-8 | 450.. .31 60 | |||||
| 0,1GD-9 | 450... 3160 | |||||
| 0,1GD-12 | 450...3150 | |||||
| 0,1GD-13 | 450... 3160 | |||||
| 0,2GD-1 | 450...3150 | |||||
| 0,25GD-1 | 31 5.. .3550 | |||||
| 0,25GD-2 | 315...3550 | |||||
| 0,25GD-9 | 300...3000 | |||||
| 0,25 gd-1o | 315...5000 | |||||
| 0,25GD-19 | 31 5... 5000 | |||||
| 0,5GD-2 | 100...6000 | 5,5 (4,4) | ||||
| 0,5GD-10 | 150...7000 | 5,0 (4,4) | ||||
| 0.5GD.11 | 150...7000 | 5.0 (4,4) | ||||
| 0,5GD-12 | 150...7000 | |||||
| 0,5GD-14 | 250...3500 | 102 X50 | ||||
| 0.5 DG-15 | I50 ... 7000 | |||||
| 0,5GD-17 | 250..-5000 | |||||
| 0,5GD-20 | 315...5000 | |||||
| 0,5GD-21 | 315...5000 | |||||
| 0,5GD-28 | 250...5000 | |||||
| 0.5GD.ZO | 125... 10000 | 16 (14,4) | ||||
| 0,5GD-31 | 125...10000 | 16 (14,4) | 122X80X40 | |||
| 1GD-4A | 100... 10000 | 150X100X58 | ||||
| 1GD-4B | 100... 10000 | 150X100X58 | ||||
| 150... 6000 | 6,5 (5,2) | |||||
| 100... 6000 | 6,5 (5,2) | |||||
| 150.. .6000 | 124X63X50 | |||||
| 200...6000 | ||||||
| 200... 10000 | 6,5 (5,2) | 156X98X56 | ||||
| 1GD-10 | 120...7000 | 6,5 (5,2) | 156X98X48 | |||
| 1GD-11 | 150... 6000 | 6,5 (5,2) | 126X46X126 | |||
| 1GD-12 | 200...10000 | 5,0 (4,5) | 156X98X41 | |||
| 1GD-14 | 150...10000 | 5,0 (4,5) | ||||
| 1GD-17 | 100...10000 | 5,0 (4 GBP) | ||||
| 1GD-18 | 100...10000 | 6,5 (5,2) | 196X98X48 | |||
| 1GD-19 | 100...10000 | 6,5 (5,2) | 156X98X44 | |||
| 1GD-20 | 150...7000 | 6,5 (5,2) | 156X98X60 | |||
| 1GD-28 | 100...10000 | 6,5 (5,2) | 156X98X41 | |||
| 1GD-30 | 120... 7000 | 6.5 (5,2) | ||||
| 1GD-35 | 200...6300 | |||||
| 1GD-36 | 100...12500 | 100X160X37 | ||||
| 1GD-37 | 140... 10000 | 160X100X37 | ||||
| 1GD-39 | 200...6300 | |||||
| 1GD-40 | 100...10000 | 160X96X50 | ||||
| 2GD-40 | 100... 10000 | 160X96X50 |
Postać: 41
Jak widać na rys. 41, nowym elementem jest regulator głośności przeznaczony do ustawiania napięcia sygnału na wejściu wzmacniacza LF, przy którym zapewniony jest wymagany poziom dźwięku odbiornika! Zastanówmy się nad urządzeniem i możliwymi opcjami regulacji głośności. Regulator głośności składa się ze zmiennego rezystora R1, w połączeniu z wyłącznikiem zasilania S1, i przejściowy kondensator odsprzęgający C1. Ponieważ kondensatory przejściowe są często dostarczane na wyjściu detektora i wejściu wzmacniacza LF, możliwe są różne opcje włączania regulacji głośności. W regulatorze można pozostawić oba kondensatory blokujące (rys. 42) lub tylko jeden (kondensator C2).W tym przypadku rezystor zmienny R2 regulator głośności służy jednocześnie jako obciążenie detektora.
Postać: 42
Oba warianty regulacji głośności mają w przybliżeniu taką samą kontrolę, ale są między nimi pewne różnice. Czyli regulacja głośności zgodnie ze schematem na rys. 42 pozwala na najprostsze połączenie wyjścia detektora dowolnego odbiornika z wejściem dowolnego wzmacniacza LF.Nie ma znaczenia na jakiej konstrukcji są zamontowane tranzystory zarówno odbiornika, jak i wzmacniacza LF - są one „odsprzęgane” prądem stałym. Obecność dwóch kondensatorów złączowych dodatkowo daje bardzo ważną zaletę - poziom różnego rodzaju szumów i szelestów regulacyjnych, które często spotyka się w regulatorach z jednym kondensatorem złączowym, zostaje znacznie obniżony. Wynika to z faktu, że w pierwszej wersji na rezystor zmienny działa tylko napięcie przemienne, aw drugiej jest również napięcie stałe od strony detektora. Jest to stałe napięcie, które może być pierwotną przyczyną szumu podczas obracania pokrętła rezystora zmiennego regulatora. Do regulacji głośności produkowane są specjalne rezystory zmienne w połączeniu z przełącznikami mocy. Najwygodniejsze dla odbiorników są rezystory zmienne SPZ-4V o rezystancji 6,8, 10 i 15 kOhm z odbiorników „Al-pinist”, „Souvenir” i inne, zawarte w katalogach Soyuzposyltorg. Do odbiorników kieszonkowych najlepiej nadają się miniaturowe rezystory zmienne SDR - najlepiej nadają się komputery firmy Sokol, Neiva i inne odbiorniki o wartościach 4,7, 6,8, 10 i 15 kOhm. Te rezystory są dostarczane z gotowym plastikowym uchwytem. Tworząc obwód odbiornika bezpośredniego wzmocnienia głośnikowego, można wybrać dowolną z opcji regulacji głośności, ale polaryzacja zasilania torów HF i LF musi być taka sama. Niespełnienie tego wymogu może prowadzić do awarii tranzystorów odbiornika.
Ryc.43
Postać: 44
Postać: 45
Obudowę odbiornika najlepiej używać od ręki, z przenośnego lub kieszonkowego odbiornika komercyjnego. W szczególności w sprzedaży detalicznej oraz w Soyuzposyltorg znajdują się plastikowe etui na takie radia jak Alpinist-407, Alpinist-418, Selga-405. Na rys. 43 przedstawia zdjęcia zewnętrznych obudów tych odbiorników. Dla odbiornika w obudowie „Alpinista-407” można zaoferować dwie możliwości wykonania płytki drukowanej. Korpus jest przeznaczony do montażu głowicy 0,5GD-30 lub 0,5GD-31. Na rys. Rysunek 44 przedstawia rozmieszczenie odbiorników na poziomej płycie montażowej, która jest przymocowana od dołu do zdejmowanego panelu ze skalą strojenia. Do napędzania jednostki KPE używany jest mechanizm noniusza składający się z dysku 2, piłowane ze szkła organicznego o grubości 3 ... 4 mm, nić jedwabna lub nylonowa 5 ze sprężyną naciągową 4 i osi napędowej 6 z kołem pasowym. Nić owija się wokół dwóch rolek prowadzących 1, pomiędzy którymi znajduje się waga. Strzałka jest przymocowana do nici - wskaźnik 3 ustawienia. Skala strojenia odbiornika dość ściśle odpowiada podziałce na górnym panelu korpusu odbiornika. Rysunek 45 przedstawia wariant umieszczenia odbiorników na pionowym panelu montażowym, którego mocowanie jest przystosowane do otworów montażowych znajdujących się w obudowie. Regulator głośności oraz oś pokrętła strojenia znajdują się na górnym panelu amplitunera.
Postać: 46
Postać: 47
Obudowa amplitunera Alpinist-418 jest wygodniejsza do montażu odbiorników amatorskich. Na rys. 46 przedstawia konstrukcję płyty montażowej zamontowanej pionowo w obudowie odbiornika. Tutaj wszystkie części i zespoły, z wyjątkiem akumulatora i głowicy dynamicznej, znajdują się na jednej płycie.
Postać: 48
Na rys. 47 przedstawia widok płytki drukowanej zainstalowanej w korpusie odbiornika Selga-405. Baterią zasilającą w tej wersji odbiornika mogą być „korony-VT”. Ta płyta jest najprostsza w konstrukcji z trzech rozważanych, ale jej wymiary są małe i nie pozwalają na umieszczenie na niej skomplikowanych wzmacniaczy RF i LF.
Postać: 49
Poprzednie wersje odbiornika wykorzystywały wzmacniacze HF i LF na osobnych płytkach. Ta konstrukcja wymaga więcej miejsca niż pojedyncza płytka odbiorcza. 48 przedstawia schemat odbiornika złożonego z węzłów zgodnie ze schematem na ryc. 24 i 34, a oraz na ryc. 49 to rysunek płytki drukowanej tego odbiornika. Na rys. 50 przedstawia obwód odbiornika bezpośredniego wzmocnienia na mikroukładzie K2ZhA372, który wzmacnia sygnał RF, wykrywa go i wzmacnia przy niskiej częstotliwości. Odbiornik zasilany jest z dwóch elementów 316, obciążeniem jest mikrotelefon MT-2 lub MT-4 lub głowica 0.1GD-12. Rysunek płytki drukowanej z umieszczonymi na niej częściami pokazano na ryc. 51. Na rys. 52 przedstawia schemat odbiornika zamontowanego na trzech mikroukładach. Wzmacniacz HF wykorzystuje A1 i A2,i dalej A3wzmacniacz LF jest wykonany zgodnie ze schematem na ryc. 39, a. Rysunek PCB odbiornika pokazano na rys. 53. Ostatnie dwa projekty pozwalają na pewne odbieranie programów lokalnych potężnych stacji radiowych, ponieważ ich czułość wynosi 20 ... 30 mV / m.
Postać: pięćdziesiąt
Postać: 51
Postać: 52
Postać: 53
WNIOSEK
Proste odbiorniki opisane w książce nie zapewniają odbioru bardzo odległych stacji radiowych o małej mocy. Ale te odbiorniki umożliwiają czytelnikowi przestudiowanie i opanowanie podstaw technologii tranzystorowej, technologii odbioru radiowego oraz samodzielne wykonanie działających urządzeń z niewielkiej liczby dostępnych komponentów radiowych. Oczywiście po zebraniu kilku prostych odbiorników nie poprzestaniesz na tym. Podejmiesz się produkcji bardziej złożonych i doskonałych konstrukcji. W tym celu należy odwołać się do innej literatury, na przykład do archiwum czasopisma „Radio” lub do literatury, której wykaz znajduje się na końcu książki. Autorowi można tylko życzyć czytelnikom tej książki powodzenia w opanowaniu projektowania nowoczesnego sprzętu.BIBLIOGRAFIA
1. Borisov V. G. Odbiornik blokowy początkującego radioamatora. - M .: Energy, 1975. - 64p. 2. Borisov VG Warsztat początkującego krótkofalowca. - wyd. - M .: DOSAAF, 1983. 3. Borisov VG Koło radiotechniczne i jego praca. - M .: Radio i komunikacja, 1983. - 104s. ... 4. Vasiliev VA Radio amatorzy o tranzystorach. - wyd. - M .: DOSAAF, 1973. - 240p. 5. Ivanov B. S Pomoc w kręgu radiowym. - M .: Radio i komunikacja. - 128 pkt. 6. Likhachev VD - Praktyczne obwody na wzmacniaczach operacyjnych. - M .: DOSAAF, 1981. - 80s. 7. Muzyka 3. N. Wrażliwość odbiorników radiowych na przyrządy półprzewodnikowe. - M .: Radio i komunikacja, 1981. - 168 str. 8. Przyrządy półprzewodnikowe. Diody, tyrystory, urządzenia optoelektroniczne: Podręcznik / A. V. Bayukov, A. B. Gitsevich, A. A. Zajcew i inni; Ed. N.N. Goryunova. - M .: Energoizdat, 1982. - 744 str. 9. Przyrządy półprzewodnikowe. Tranzystory: odniesienie / V. A. Aronov, A. V. Bayukov, A. A. Zajcew i inni; Pod. wyd. N.N. Goryunova. - M .: Wydawnictwo Energo, 1982. - 904 str. 10. Rezystory: podręcznik / Yu. N. Andreev, A. I. Antonyan, D. M. Ivanov i inni; Ed. I. I. Chetvertkova. - M .: Energoizdat, 1981. - 352 str. 11. Informator dotyczący układów scalonych / B. V. Tarabrin, S. JB. Yakubovsky, N. A. Barkanov i inni; Ed. B.V. Tarabrina. - wyd. 2, Rev. i dodaj. - M .: Energiya, 1980. - 816 str. 12. Frolov V. V. Radioamatorska technologia. - M .: DOSAAF, 1975. - 134 str.Przedmowa O tranzystorach i układach scalonych Zasada działania i układ tranzystorów Klasyfikacja tranzystorów Zamienność tranzystorów Układy scalone Najprostsze odbiorniki Odbiornik 2-V-0 Budowa odbiornika Uzupełnienie odbiornika o tranzystor polowy Odbiornik 3-V-0 z tranzystorami bipolarnymi Odbiornik z dwoma tranzystorami ze sprzężeniem bezpośrednim Odbiornik z dwoma tranzystorami ze sprzężeniem pojemnościowym Odbiornik z trzema tranzystorami z detektorem przeciwsobnym Odbiornik dwupasmowy z trzema tranzystorami Odbiornik z trzema tranzystorami jeden mikroukład Wzmacniacze niskich częstotliwości Wzmacniacz LF na trzech tranzystorach Wzmacniacz LF na czterech tranzystorach Wzmacniacz LF na mikroukładzie i na dwóch tranzystorach Wzmacniacz LF na mikroukładzie K174UN4 Wzmacniacz LF na mikroukładzie K174UN7 Odbiorniki bezpośredniego wzmocnienia w głośnikach Wniosek Odniesienia
BBK 32.849.9
B19 UDC 621.396.62 Redakcja: Belkin B.G., Biryukov S.A., Bondarenko V.M., Borisov V.G., Genish-ta E.N., Gorokhovsky A.V., Elyashkevich S.A., Zherebtsov I.P. ., Korol'kov V.G., Polyakov V.T., Smirnov A.D., Tarasov F.I., Frolov O.P., Khotuntsev Yu.L., Chistyakov N.I. Recenzent V.G. Biblioteka radiowa Borysowa Vasiliev VA V19 Odbiorniki początkującego krótkofalowca. - M.: Radio i komunikacja, 1984. - 80 str., Ill. (Biblioteka radiowa masowa; wydanie 1072). 40 tys.Opisano zasadę działania, projektowanie, wytwarzanie i tworzenie prostych amatorskich projektów radiowych odbiorników z bezpośrednim wzmocnieniem, wzmacniaczy niskiej częstotliwości do nich i odbiorników z bezpośrednim wzmacnianiem głośnikowym, których powtórzenie można zastosować dla dostępnych części i zespołów o szerokim zastosowaniu. Podano praktyczne zalecenia dotyczące doboru części i opcji ich ewentualnej wymiany. Dla początkujących radioamatorów.
BBK 32.849.9 6F2.9
2402020000-185 b--------------88-84 046(01)-84VLADIMIR ALEKSEEVICH VASILIEV
POCZĄTKUJĄCE AMATORSKIE ODBIORNIKI RADIOWE
Redaktor L.N. Lomakin.
Redaktor wydawniczy I. N. Suslova
Edytor sztuki N. S. Sheiya.
Redaktor techniczny I. L. Tkachenko
Korektor 3.G. Galushkina
W komplecie 17.04.84 Podpisano do druku 28.06.84 T-15044 Format 60x90 1/16 Papier typograficzny N 3 Skład literacki Druk wysoki Conv. wydrukować l. 5,0 konw. cr.-Ott. 5,375 Uch.-ed. l. 5.34 Nakład 200 000 egzemplarzy (Pierwsza roślina: 1 - 100 000 kopii) Wyd. N 20202 Nr zamówienia 673 Cena 40 k. Wydawnictwo sRadio i komunikacja ”. 101000 Moskwa. Poczta, P.O. Box 693 Drukarnia Cennika. 125438, Moskwa, autostrada Pakgauznoe, 1 OCR Pirat
Określenie znamionowej mocy wyjściowej wymaga zastosowania generatora LF ( 400 lub 1000 Hz), woltomierz AC i miernik zniekształceń harmonicznych. Ponadto musisz znać wartość impedancji obciążenia Zн wzmacniacz na częstotliwości 400 Hz... Jeśli wzmacniacz działa na jednym głośniku, to jako Zн możliwe jest wzięcie rezystancji cewki drgającej na prąd stały, zwiększonej o 20% .
Jeśli do tego samego uzwojenia transformatora wyjściowego jest podłączonych kilka głośników, określa się całkowitą impedancję ich cewek głosowych, a wynik jest również mnożony przez 1,2 ... Jeżeli głośniki są podłączone do różnych uzwojeń, to ich rezystancje należy przeliczyć na jedno z uzwojeń, na końcach którego ma być monitorowane napięcie wyjściowe, i dodać zgodnie z zasadą równoległej rezystancji. Jeśli istnieją głośniki wysokotonowe połączone kondensatorami odcinającymi niższe częstotliwości, to nie należy ich brać pod uwagę.
Postać: 1. Schemat połączeń do określenia znamionowej mocy wyjściowej
Czysty sygnał sinusoidalny o częstotliwości 400 lub 1000 Hz jest podawany na wejście wzmacniacza niskiej częstotliwości (do gniazd odbiorczych odbiornika nadawczego) z wysokiej jakości generatora pomiarowego o niskiej częstotliwości ze współczynnikiem zniekształceń nieliniowych Kn już nie 0,5-1% ... Napięcie tego sygnału jest sukcesywnie zwiększane, cały czas określając wartość Kn na wyjściu testowanego wzmacniacza. Gdy Kn osiągnie wartość określoną dla urządzenia tej klasy, napięcie na obciążeniu mierzone jest za pomocą woltomierza Uout i obliczyć znamionową moc wyjściową ze wzoru:
Znamionową moc wyjściową można również określić na podstawie charakterystyki zniekształceń harmonicznych, której konstrukcja została opisana poniżej. Jeśli value Kn, przy której znamionowa moc wyjściowa badanej aparatury powinna być nieznana, to można ją przyjąć jako równą 10% .
W przypadku braku miernika zniekształceń trudno jest określić nominalną moc wyjściową, ale przy pewnym przybliżeniu dla wzmacniaczy sprawnych można założyć, że średnio przy Kn \u003d 10% moc wyjściowa jest 60% od maksymalnej możliwej mocy. Tak więc, określając najwyższą moc wyjściową przy znanym wysokim napięciu wyjściowym, możemy przyjąć moc znamionową równą 0,6 tej granicy.
Normalna moc wyjściowa
Jego wartość obliczana jest z otrzymanej wartości znamionowej mocy wyjściowej Dąsać się
Rnorm \u003d 0,1 Pout
Przy normalnej mocy wyjściowej napięcie obciążenia wynosi 0,316 mierzone przy znamionowej mocy wyjściowej. Ten poziom wyjściowy określa większość cech jakościowych wzmacniaczy i odbiorników.
Charakterystyka zniekształceń harmonicznych
Zniekształcenia harmoniczne są określane przy użyciu tego samego zestawu przyrządów, co znamionowa moc wyjściowa ( rys.2 ).
- Generator LF
- Wzmacniacz niskiej częstotliwości
- Miernik zniekształceń harmonicznych
- Miernik mocy
Istnieją dwa rodzaje takich charakterystyk: zależność całkowitego zniekształcenia harmonicznego Kn od mocy wyjściowej R oraz zależność współczynnika zniekształcenia nieliniowego Kn od częstotliwości (pomiary są przeprowadzane w normalnym trybie mocy wyjściowej). Uzyskanie charakterystyk obu typów przedstawiono w rys.2 .
Nieliniowe zniekształcenia można również ocenić na podstawie odczytów oscyloskopu, przemiatając na jego ekranie napięcie uzyskane na wyjściu wzmacniacza, gdy ostatnie oscylacje sinusoidalne są podawane na wejście z generatora dźwięku ( rys.3 ). We wszystkich badaniach oscylograficznych należy najpierw sprawdzić na oscyloskopie kształt oscylacji dostarczanych z generatora, tak aby w przypadku awarii generatora nie przypisać zniekształcenia krzywej prądu badanej aparaturze.
Postać: 3. Zastosowanie oscyloskopu do badania zniekształceń nieliniowych
Badanie zniekształceń nieliniowych w zależności od częstotliwości sygnału należy przeprowadzić, gdy regulatory tonów są ustawione w położeniach zapewniających największą jednorodność odpowiedzi częstotliwościowej.
Usunięcie charakterystyki amplitudowej wzmacniacza basowego
Usunięcie tej cechy ( rys.4 ) umożliwia również ocenę zniekształceń nieliniowych, ale nie wymaga użycia nieliniowego miernika zniekształceń.
Postać: 4. Przyjmowanie charakterystyki amplitudowej
Charakterystyka amplitudy wyraża zależność napięcia wyjściowego od napięcia wejściowego i jest usuwana przy częstotliwości sygnału 400 lub 1000 Hz... Punkt, w którym kończy się prosta odnoga skierowana do góry, ogranicza obszar napięcia wyjściowego, w którym zniekształcenia harmoniczne są niskie. Podczas usuwania charakterystyki amplitudowej regulator głośności jest ustawiony na pozycję o najwyższym wzmocnieniu.
Biorąc odpowiedź częstotliwościową
Biorąc odpowiedź częstotliwościową wyjaśnia rys.5 ... W takim przypadku regulator głośności powinien być ustawiony na najwyższą głośność, a regulatory tonów - na przejście przez pełne pasmo częstotliwości.
Postać: 5. Usunięcie odpowiedzi częstotliwościowej ULF
Ustawiając częstotliwość generatora dźwięku 400 lub 1000 Hznapięcie doprowadzane na wejście wzmacniacza jest dobierane przez regulator poziomu generatora tak, aby na wyjściu wzmacniacza uzyskiwana była normalna moc wyjściowa, woltomierz na wyjściu powinien wskazywać napięcie:
gdzie Dąsać się - znamionowa moc wyjściowa przy Kn \u003d 10%.
Mierząc moc wyjściową generatora dźwięku, zauważają, jaki poziom sygnału był wymagany. Utrzymując ten poziom, generator jest przebudowywany w zakresie częstotliwości od 20-30 Hz przed 15-20 kHz i zwróć uwagę, jak zmienia się napięcie na wyjściu wzmacniacza przy różnych częstotliwościach. Na podstawie uzyskanych danych budowany jest wykres, wzdłuż którego osi poziomej wykreślane są częstotliwości, a wzdłuż osi pionowej - napięcia wyjściowe lub moce ( rys.5 ).
Dość często skaluje się oś pionową w decybelach, a poziom przy częstotliwości 400 lub 1000 Hz oznaczają zero, z niego są tworzone dodatnie wartości poziomów + dBi dół - ujemny - dB... Aby określić skuteczność regulatorów tonów, podobnie charakterystykę częstotliwości przyjmuje się w skrajnych i kilku pośrednich położeniach tych elementów sterujących.
Szerokość pasma częstotliwości
Szerokość pasma jest zwykle mierzona na poziomie -6 dBczyli przy dwukrotnym osłabieniu wzmocnienia skrajnych częstotliwości napięcia w porównaniu ze wzmocnieniem na częstotliwości 400 lub 1000 Hz... Łatwo jest określić na podstawie odpowiedzi częstotliwościowej wzmacniacza. Na rys.5 oznaczony literą P..
Czułość wzmacniacza
Czułość wzmacniacza (czułość odbiornika z gniazd phono) jest określana przez napięcie sygnału przy częstotliwości 400 lub 1000 Hz, które należy podać na wejście wzmacniacza LF, aby uzyskać znamionową moc wyjściową ( rys.6 ).
Postać: 6. Pomiar czułości ULF lub odbiornika (z gniazd pickup)
Napięcie to wynosi zwykle dziesiąte lub nawet setne części wolta, aw niektórych przypadkach - jednostki miliwoltów, a wtedy trudno jest je bezpośrednio zmierzyć. W tym przypadku napięcie jest podawane na wejście wzmacniacza za pomocą dokładnego dzielnika napięcia składającego się ze znanych rezystancji lub przez transformator obniżający napięcie o znanym współczynniku transformacji, a napięcie jest mierzone przed dzielnikiem lub transformatorem. Wiedząc, ile razy zmniejsza się napięcie podawane na wejście wzmacniacza, łatwo jest określić czułość wzmacniacza.
Podczas pomiaru czułości regulator głośności powinien być ustawiony na najwyższą głośność, a regulatory tonów - na pełną szerokość pasma. Napięcie wyjściowe zgodne ze znamionową mocą wyjściową powinno wynosić:
Charakterystyka regulacji głośności
Charakterystyka regulacji siły głosu wyraża zależność wzmocnienia wzmacniacza od kąta obrotu gałki siły głosu. Zwykle dobre regulatory głośność ma bardzo szeroki zakres zmian wzmocnienia i nie ma możliwości usunięcia ich charakterystyki przy stałym napięciu wejściowym. Dlatego w praktyce, zmieniając położenie regulatora głośności, jednocześnie zmienia się napięcie podawane z generatora LF, utrzymując niezmienione (normalne) napięcie wyjściowe wzmacniacza.
Uzyskane w ten sposób wartości napięcia wejściowego dla różnych położeń regulatora głośności są następnie przeliczane na decybele przyjmując jako 0 dB napięcie wejściowe w pozycji maksymalnego wzmocnienia. Wartości w decybelach obliczone dla pozostałych punktów są przyjmowane ze znakiem minus i krzywą typu pokazanego na rys. 7a .
Postać: 7. Charakterystyka regulacji głośności
- za - zależność tłumienia od kąta obrotu
b - charakterystyka głośności (dla czterech położeń regulatora głośności).
Pomiary są przeprowadzane z częstotliwością 400 lub 1000 Hz... Jeśli regulacja głośności jest głośno kompensowana, to dla każdej z jej wybranych pozycji charakterystyka częstotliwościowa jest usuwana, a wszystkie uzyskane charakterystyki są nanoszone na jedną siatkę współrzędnych, przesuwając je względem siebie o wielkość tłumienia podaną przez kontrolkę przy częstotliwości 1000 Hz (rys. 7b ). Przyjmując charakterystykę kompensacji głośności, regulatory tonów są wstępnie ustawione na takie pozycje, w których odpowiedź częstotliwościowa odpowiadająca maksymalnemu wzmocnieniu ma najdłuższy odcinek (charakterystyka 0 dB na rys. 7b ).
- Podstawowe testy odbiorników AM
VC. Labutin. „Księga mistrza radia”. 1964 rok
Ryc.1. Pierwsza trioda Lee Dee Forest
Ryc.2. Siatka kontrolna, anoda i katoda bezpośredniego ogrzewania w triodzie Li Di Forest
Ryc.3. Budowa pierwszego tranzystora Bardeen-Brattain
Już w XIX wieku pojawiło się zapotrzebowanie na urządzenia zdolne do znacznego zwiększenia mocy sygnałów elektrycznych, związane z wynalezieniem telegrafu i radia.
Na początku XX wieku wynaleziono metodę przetwarzania sygnału akustycznego na elektryczny, polegającą na zdolności miału węglowego do zmiany oporu elektrycznego pod wpływem drgań. W 1903 roku specjaliści Bell Telephone Company zbudowali pierwszy telefon, aw 1911 roku uruchomiono pierwszą linię telefoniczną między Nowym Jorkiem a Chicago.
Wkrótce stało się jasne, że sygnały elektryczne potrzebują dużej mocy do przesyłania informacji na duże odległości.
Era wzmacniaczy mocy rozpoczęła się już w 1912 roku, kiedy to Western Electric Corporation wypuściło pierwszy wzmacniacz telefoniczny. Było to możliwe dzięki Lee Dee Forest. W 1906 r. Eksperymentował z diodą próżniową, w wyniku czego za pomocą elektrody pośredniej uzyskał sposób kontrolowania prądu płynącego w lampie.
Wzmacniacze lampowe rozwijały się dynamicznie w pierwszej połowie XX wieku. To właśnie w tym czasie dzięki wzmacniaczom lampowym gitary elektryczne weszły na „wielką scenę” i pojawiło się wiele nowych muzycznych trendów. Tak zaczął się „romans lampy i muzyki”.
W grudniu 1947 r. W Bell Laboratories „narodził się” tranzystor, mały półprzewodnikowy element półprzewodnikowy. Podobnie jak trioda lampowa, tranzystor miał możliwość kontrolowania wielkości przepływającego prądu kolektora przy niewielkim prądzie bazowym. Innymi słowy, tranzystor mógłby służyć do wzmacniania sygnałów elektrycznych.
Tranzystor punktowy Bardeena i Brattaina był delikatnym urządzeniem składającym się z dwóch blisko rozmieszczonych metalowych styków dociśniętych do kryształu germanu. Pierwsze tranzystory były skrajnie niedoskonałe - miały wysoki poziom szumów, znaczną zmienność parametrów i niską niezawodność. „Na początku wydajność tranzystora mogła się zmienić, jeśli ktoś zatrzasnął drzwi” - napisał lider zespołu Jack Morton w artykule Fortune z 1953 roku.
W przeciwieństwie do lamp, których rozwój zatrzymał się dość szybko, tranzystory zostały szybko ulepszone. W 1954 roku Morris Tanenbaum stworzył pierwszy tranzystor krzemowy, aw 1955 roku tranzystor krzemowy o grubości 1 mikrona z podstawą dyfuzyjną, działający na częstotliwościach powyżej 100 MHz. Już w 1961 roku Fairchild Semiconductor Corporation, pod kierownictwem Roberta Noyce'a (przyszłego założyciela Intela), zaadaptowało te technologie krzemowe do stworzenia pierwszych komercyjnych układów scalonych.
Nowoczesne elementy półprzewodnikowe również wykonane są na bazie krzemu, mają doskonałe właściwości, nieco gorsze od triod lampowych. A pod względem danych eksploatacyjnych - gabarytów, wagi, niezawodności i żywotności - znacznie je przewyższają.
Tranzystory czy lampy?
Ryc.4. Nowoczesny tranzystor
Ryc.5. Nowoczesna lampa
W całej historii wzmacniaczy mocy częstotliwość dźwięku opracowano ogromną liczbę rozwiązań obwodów.
Jak pokazuje praktyka, poprawnie stosowane wzmacniacze tranzystorowe są obiektywne specyfikacja techniczna znacznie lepszy od lampy. Niemniej jednak wielu ekspertów woli wzmacniacze lampowe, pomimo ich wygórowanych kosztów.
Aby przewidzieć różnicę w brzmieniu wzmacniaczy lampowych i tranzystorowych, konieczne jest rozważenie na poziomie fizycznym różnic między tranzystorami i lampami.
| Wskaźniki | Lampa - trioda | Tranzystor polowy | Tranzystor bipolarny | |||
| Typ przewodności | Elektroniczne (przez próżnię) | Elektroniczne lub dziurkowe (przez kanał w krysztale krzemu) | Elektroniczne lub dziurkowe (przez 2 bariery: emiter - podstawa i podstawa - kolektor) | |||
| Nieliniowość wejściowa | Jest nieobecny | Brakuje basu | Proporcjonalna do prądu kolektora i wynika z nieliniowości charakterystyki I - V baza - emiter | |||
| Nieliniowość wyjściowa | Proporcjonalnie do trzeciego pierwiastka prądu anodowego | Proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego prądu drenu | Proporcjonalnie do prądu kolektora | |||
| Czułość termiczna | Jest nieobecny | Prąd i nachylenie drenu zależą od chwilowej temperatury kryształu | Prąd i wzmocnienie kolektora zależą od chwilowej temperatury kryształu | |||
| Impedancja wyjściowa | Połowa oporu obciążenia | Generalnie większa odporność na obciążenia | Większa odporność na obciążenia | |||
Tranzystor bipolarny różni się od lampy wrażliwością cieplną głównych parametrów, większą nieliniowością charakterystyk wejściowych i wyjściowych. Ponadto lampa przewyższa tranzystor pod względem wygody dopasowania jej impedancji wewnętrznej do impedancji głośnika. Tranzystor polowy zajmuje środkową pozycję między tranzystorem bipolarnym a lampą triodową.
Na pierwszy rzut oka zaleca się stosowanie lamp jako elementów wzmacniających. Mimo pozornej oczywistości ta decyzja nie jest wyważona.
Z pomocą tranzystorów przychodzi sztuczka z obwodami - „ujemne sprzężenie zwrotne” (OOS). Prawie wszystkie wzmacniacze mocy podlegają lokalnym i ogólnym sprzężeniom zwrotnym. Linearyzują wzmacniacz, zmniejszają jego impedancję wyjściową, poszerzają zakres częstotliwości, czynią jego pracę stabilną i niezależną od wahań temperatury kryształu. W rezultacie wzmacniacze tranzystorowe mają doskonałe właściwości techniczne. Dodatkowo zastosowanie tranzystorów bipolarnych i polowych zapewnia wyższą wydajność, wagę i wymiary oraz co ważne znacznie niższy koszt.
Nie zapominaj jednak, że każde zjawisko ma zarówno pozytywne, jak i negatywne strony. Zniekształcenia intermodulacyjne w sygnale wyjściowym, jego rozchodzenie się w czasie i niszczenie „obrazu fazowego” - cena za zastosowanie ujemnego sprzężenia zwrotnego. Obecność nawet niewielkich produktów intermodulacyjnych wyższych rzędów w sygnale muzycznym powoduje, że słuchacz czuje się „metalicznie” i „szorstko”. Najczęściej dźwięk ten charakteryzowany jest jako nienaturalny. Obfitość reaktywności w etapy wzmacniające prowadzi do „wielościeżkowej” propagacji sygnału i niszczenia fazy.
Rozmycie sygnału spowodowane jest tym, że poprzez pętlę sprzężenia zwrotnego jest on wielokrotnie zwracany na wejście stopnia wzmacniacza. W rezultacie na wyjściu, oprócz samego sygnału, występuje wiele odpowiedzi opóźnionych w czasie i poza fazą. Czas rozmycia sygnału dla ogólnego sprzężenia zwrotnego może wynosić do 100 ms lub więcej. W rezultacie najbardziej zauważalną konsekwencją ogólnego efektu NF na dźwięk jest pogorszenie dynamiki i osłabienie energii dźwięku muzycznego.
Należy zauważyć, że we wzmacniaczu tranzystorowym nie można obejść się bez sprzężenia zwrotnego, ponieważ aby zapewnić nawet skromne wartości zniekształceń nieliniowych i akceptowalną impedancję wyjściową, wzmacniacz tranzystorowy musi mieć co najmniej głębokie lokalne sprzężenie zwrotne. Lokalne sprzężenie zwrotne jest lepsze niż ogólne i zapewnia mniejsze opóźnienie i krótszy okres wymywania. Zastosowanie wysokiej jakości tranzystorów „dźwiękowych” pozwala odrzucić ogólne OOS i uzyskać od wzmacniacza „klarowność”, „przejrzystość”, „dynamizm” i „energię” odtwarzania.
Ryc.6. Nowoczesne wzmacniacze mocy lampowe i tranzystorowe
Lampowe wzmacniacze mocy z OOS, z powodów podanych powyżej, praktycznie nie są używane. Niemniej jednak mają też element pogarszający jakość dźwięku - transformator wyjściowy, który ma dopasować impedancję wyjściową wzmacniacza i impedancję obciążenia. Ale szkoda z OOS okazuje się być większa niż w przypadku użycia transformatora wyjściowego.
Powód „naturalnego” dźwięku wzmacniacz lampowy tkwi w jego „genialnej” prostocie. Co więcej, jego koszt może sięgać kilkuset tysięcy dolarów. Ze względu na wysoki koszt, niską wydajność i niską moc wyjściową, lampowe wzmacniacze audio są dziś przedmiotem zainteresowania tylko prawdziwych koneserów muzyki i zajmują zaszczytne miejsce tylko wśród innych urządzeń Hi-End w studiach dźwiękowych. Wzmacniacze tranzystorowe są szeroko stosowane, ponieważ charakteryzują się wysoką niezawodnością, dużą mocą wyjściową i łatwością użytkowania.
Obecnie Arcam, AMC, BOW Technologies, Cary, Denon, Inter-M, Marshall, Marantz, Onkyo, Perreaux, Pioneer, Sony, Yamaha itp. Są uważani za wiodących producentów wzmacniaczy mocy audio.
Charakterystyka wzmacniacza
Antoine de Saint-Exupery w swoim słynnym dziele „Mały Książę” trafnie zauważył jedną interesującą ludzką cechę: „Dorośli bardzo kochają liczby. Kiedy mówisz im, że masz nowego przyjaciela, nigdy nie pytają o najważniejszą rzecz. Nigdy nie powiedzą: „Jaki jest jego głos? W jakie gry lubi grać? Czy łapie motyle? " Pytają: „Ile on ma lat? Ilu ma braci? Ile on waży? Ile zarabia jego ojciec? " A potem wyobrażają sobie, że rozpoznali tę osobę. Kiedy mówisz dorosłym: „Widziałem piękny dom z różowej cegły z pelargoniami w oknach i gołębiami na dachu”, nie wyobrażają sobie tego domu. Należy im powiedzieć: „Widziałem dom za sto tysięcy franków”. A potem wołają: „Co za piękność!” ...
Wybierając wzmacniacz mocy, kupujący często popełniają podobny błąd, wierząc, że parametry techniczne wskazane w paszporcie pozwolą im zrozumieć, jakiego dźwięku można oczekiwać od zakupionego wzmacniacza. Chodzi o to, że główne parametry nie oddają „charakteru” wzmacniacza, choćby dlatego, że zostały zmierzone w wyrafinowanych warunkach laboratoryjnych i generalnie mogą być niewiarygodne. Wzmacniacze o takich samych parametrach mogą brzmieć inaczej. A zdarza się, że wzmacniacz o najgorszej charakterystyce gra znacznie lepiej. Można przypuszczać, że zjawiska te są związane głównie z subiektywnym postrzeganiem pola dźwiękowego przez różne osoby. Jednak bardziej poprawne jest założenie, że jeśli istnieją różnice z tymi samymi „liczbami”, oznacza to, że po prostu zapomnieli o czymś zmierzyć. W rezultacie okazuje się, że ocena wzmacniacza na podstawie jego głównych cech jest taka sama, jak ocena osoby tylko na podstawie jej parametrów fizycznych. Dlatego konieczne jest dokonanie z pozoru błahej poprawki do powyższego stwierdzenia - „w paszporcie każdego wzmacniacza mocy jest wiele cech, które pozwalają zrozumieć, jakiego„ dźwięku ”nie powinniśmy się po nim spodziewać” ...
Główne cechy wzmacniacza mocy audio to:
- moc wyjściowa
- Zakres częstotliwości;
- Stosunek sygnału do szumu;
- Współczynnik dumpingu (lub współczynnik tłumienia).
Dodatkowo można wskazać:
- Współczynnik zniekształceń intermodulacyjnych;
- Szybkość narastania napięcia wyjściowego;
- Cross-talk.
Oczywiście paszport zawiera również ważne cechy wydajności:
- Napięcie zasilania;
- Maksymalny pobór mocy;
- Waga;
- Wymiary.
moc wyjściowa
Ryc.7. Wykres zależności współczynnika zniekształceń harmonicznych od mocy wyjściowej wzmacniacza pracującego w klasie AB
Parametr ten ma wiele odmian i metod pomiarowych, a niektórzy producenci używają go do celów reklamowych, celowo nie określając warunków, w jakich mierzono moc wyjściową. Dlatego kupujący jest zakłopotany porównując w sklepie maleńkie centrum muzyczne z naklejką 2x1000W i potężnym wzmacniaczem mocy o imponujących wymiarach, o charakterystyce 30 W na kanał.
W przypadku wzmacniaczy domowych zastosowano głównie charakterystyki takie jak nominalna i maksymalna moc wyjściowa:
Moc znamionowa - moc wyjściowa wzmacniacza przy zadanym współczynniku zniekształceń nieliniowych.
Ta technika pomiarowa daje pewną swobodę wyboru producentowi, który ma swobodę określenia wartości mocy znamionowej odpowiadającej najkorzystniejszej wartości zniekształceń harmonicznych. Powszechnie wiadomo jednak, że we wzmacniaczach pracujących w klasie AB przy niskich poziomach mocy wyjściowej, np. 1W, poziom zniekształceń może osiągać ogromne wartości. Może się znacznie zmniejszyć tylko wtedy, gdy moc wyjściowa zostanie zwiększona do wartości nominalnej. Rekordowe charakterystyki nominalne zostały wskazane w paszportach krajowych producentów, z wyjątkowo niskim poziomem zniekształceń przy wysokiej nominalnej mocy wzmacniacza. Natomiast największa statystyczna gęstość sygnału muzycznego leży w zakresie amplitudy 5-15% wartości maksymalnej. Prawdopodobnie dlatego radzieckie wzmacniacze zauważalnie utracone przez ucho u ludzi Zachodu, których optymalne zniekształcenia mogą występować przy średnich poziomach głośności. W ZSRR toczył się wyścig o minimalne zniekształcenia harmoniczne, a czasem intermodulacyjne za wszelką cenę przy jednym, nominalnym (prawie maksymalnym) poziomie mocy.
Maksymalna moc - moc wyjściowa wzmacniacza o nieznormalizowanym współczynniku zniekształceń nieliniowych.
Ten parametr jest jeszcze mniej informacyjny niż moc znamionowa i charakteryzuje jedynie margines bezpieczeństwa wzmacniacza - zdolność do pracy długi czas gdy wejście jest przeciążone.
Wśród zagranicznych najczęściej stosowanymi charakterystykami są RMS, PMPO i DIN POWER:
RMS (Root Mean Squared) - średnia kwadratowa mocy przy znormalizowanym całkowitym zniekształceniu harmonicznym. Zwykle pomiar jest wykonywany przy 1 kHz, gdy THD wynosi 10%.
Wskaźnik ten został zapożyczony z elektrotechniki i, ściśle mówiąc, nie nadaje się do opisu właściwości dźwięku. W sygnałach muzycznych osoba słyszy głośne dźwięki lepiej niż słabe, ponieważ wartości amplitudy wpływają na narząd słuchu, a nie na średnią kwadratową. Zatem średnia wartość niewiele powie.
Standard RMS był jedną z nieudanych prób opisu parametrów sprzętu nagłaśniającego i ma bardzo ograniczone zastosowanie - trzeba szukać wzmacniacza, który wytwarza 10% zniekształceń, a nie przy maksymalnej mocy. Dopóki nie zostanie osiągnięta maksymalna moc, zniekształcenia często nie przekraczają setnych części procenta, a następnie gwałtownie rosną.
PMPO (Peak Music Power Output) - maksymalna osiągalna wartość szczytowa sygnału niezależnie od zniekształceń w minimalnym okresie czasu (zwykle 10 mS).
Jak wynika z opisu, parametr PMPO jest wirtualny i bez znaczenia w praktycznym zastosowaniu. Jednak jest to bardzo częste w opisach wzmacniaczy, wprowadzając w błąd wielu nabywców. W tym zakresie można tylko narzekać na brak ujednoliconych obowiązkowych norm pomiaru mocy wyjściowej i nieuczciwość producentów. 100 W PMPO często reprezentuje tylko 3 W mocy nominalnej przy 1% THD.
MOC DIN - wartość mocy oddawanej przy rzeczywistym obciążeniu przy znormalizowanym współczynniku zniekształceń nieliniowych. Pomiary są przeprowadzane w ciągu 10 minut przy użyciu sygnału 1 kHz po osiągnięciu 1% THD.
Ten parametr najlepiej charakteryzuje moc wyjściową wzmacniacza. Czasami znajduje się w paszporcie wzmacniacza pod oznaczeniem IEJA. Jego wariant IHF określa moc wyjściową przy 0,1% THD.
Ściśle mówiąc, istnieje wiele innych rodzajów pomiarów, na przykład DIN MUSIC POWER, który opisuje moc sygnału muzycznego, a nie sinusoidalnego. Ostatnio, ze względu na brak jednego standardu, producenci próbują wskazać moc wyjściową w połączeniu z innymi charakterystykami, przy których jest mierzona. Na przykład,
650 W (8 Ω, 20-20 000 Hz, 0,1% THD)
750 W (8 Ω, 1000 Hz, 0,1% THD)
Biorąc pod uwagę fakt, że sygnał muzyczny ma dużą częstotliwość i zakres dynamiki, bardziej poprawne jest mierzenie za pomocą sygnałów muzycznych. I wskaż nie moc znamionową, ale wykres zależności współczynnika zniekształceń harmonicznych od mocy wyjściowej.
Można dodać, że każdy wzmacniacz projektowany jest na określoną rezystancję obciążenia. Jednak może się różnić, a karty katalogowe wskazują podstawowe parametry dla każdego dopuszczalnego oporu.
Obecnie produkowane są wzmacniacze o mocy znamionowej od jednostek do kilku tysięcy watów. Godnymi przedstawicielami potężnych wzmacniaczy są Inter-M V-3000, Q-3300 (2x1650 W przy obciążeniu 2 Ω na kanał) oraz V-4000, Q-4300 (2x2100 W przy obciążeniu 2 Ω na kanał). Pomimo dużej mocy wyjściowej, są one dopasowane do standardowego sprzętu 19 ”, mają tylko 88 mm wysokości i ważą mniej niż 12 kg.
zakres częstotliwości
Ryc.8. Przykład wykresu zależności znormalizowanego wzmocnienia od częstotliwości sygnału.
Prawie każdy nowoczesny wzmacniacz mocy audio jest w stanie wzmocnić sygnały daleko poza słyszalnym zakresem. Dlatego nie ma sensu wskazywać zakresu częstotliwości w czystej postaci, na przykład od 5 do 100 kHz.
Przeznaczenie wzmacniacza mocy częstotliwości audio (jeśli nie ma specjalnego przeznaczenia, np wzmacniacz gitarowy) - powstanie na wyjściu sygnału elektrycznego o kształcie dokładnie powtarzającym sygnał wejściowy, ale o dużej mocy. Ponieważ sygnał muzyczny, nawet jeśli jest tworzony przez jeden instrument muzyczny, jest daleki od harmonicznych, nie wystarczy zminimalizować nieliniowy współczynnik zniekształceń we wzmacniaczach, aby uzyskać wysokiej jakości reprodukcję dźwięku. Konieczne jest, aby charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe i fazowo-częstotliwościowe wzmacniacza były absolutnie poziome w zakresie słyszalnych częstotliwości od 16 do 20000 Hz. W praktyce nie można tego osiągnąć, a system głośników ma charakterystykę częstotliwościową z bardziej znaczącymi spadkami i wzrostami.
zakres częstotliwości Wskazuje na to znormalizowana nierównomierność charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej, wyrażona w wartościach względnych. Najbardziej udane modele wzmacniaczy mają nierównomierność odpowiedzi częstotliwościowej ± 0,1 dB w zakresie od 20 do 20000 Hz. Takie doskonałe wskaźniki techniczne posiadają m.in. wzmacniacze Live firmy Inter-M - L-800, L-1400, L-1800, L-2400 i L-3000. Jeśli podczas pomiaru przyjmiemy standardową nierównomierność odpowiedzi amplitudowo-częstotliwościowej wynoszącą 3 dB, wówczas zakres częstotliwości wyniesie 10-100000 Hz.
Zniekształcenia harmoniczne
Ryc.9. Zniekształcenia harmoniczne. SOI \u003d 0,3%.
Typowe THD dla wzmacniacza Hi-Fi to 0,1%. Jednak niejednokrotnie zauważono: wzmacniacz z THD 0,001% może brzmieć gorzej niż inny z THD 0,1%. Faktem jest, że przy tak małych wartościach tego parametru trudno prześledzić zniekształcenie w postaci sygnału wyjściowego lub poczuć je na ucho. Dlatego różnica między 0,1% a 0,001% nie będzie słyszalna.
Stosunek sygnału do szumu
Stosunek sygnału do szumu definiuje się jako stosunek mocy pożądanego sygnału harmonicznego do mocy szumów wzmacniacza mocy. Ten parametr dla nowoczesnych urządzeń do izolacji akustycznej przekracza 100 dB. Oznacza to, że poziom szumów wzmacniacza jest 10 miliardów razy mniejszy niż pożądanego sygnału muzycznego. Można śmiało powiedzieć, że obecnie ten parametr jest dla producenta jedynie powodem do dumy. Nie ma to znaczenia dla użytkownika. Kto może wyczuć różnicę między SNR 95 a 100 dB ?!
Współczynnik dumpingu (współczynnik tłumienia)
Tłumienie zależy nie tylko od impedancji wyjściowej wzmacniacza i głośnika. Należy pamiętać, że zdolność do pochłaniania energii zwracanej przez głośnik zależy od indukcyjności filtra oraz impedancji złączy i kabla, do którego podłączone są głośniki.
Minimalną wartość współczynnika tłumienia można uznać za 20, dobrą - 200-400. Współczesne wzmacniacze high-end mają wartość 200 i więcej.
Współczynnik zniekształceń intermodulacyjnych
Należy zwrócić uwagę, że nie ma jednolitych standardów pomiaru zniekształceń intermodulacyjnych, a wyniki pomiarów w znacznym stopniu zależą od poziomów sygnałów wejściowych i ich częstotliwości. Najczęściej IMD nie jest wskazany tylko dlatego, że nie wiadomo, jak go zmierzyć. Niemniej jednak ten parametr jest najbardziej obiecujący przy ocenie nieliniowych właściwości wzmacniacza mocy.
Szybkość narastania mocy wyjściowej
Parametr ten charakteryzuje poziom zniekształceń dynamicznych występujących w wyniku ograniczenia szybkości narastania sygnału wyjściowego we wzmacniaczu, objętych głębokim sprzężeniem zwrotnym. Wprowadzenie OOS z reguły prowadzi do niestabilności wzmacniacza przy wysokich częstotliwościach. Wymusza to zastosowanie korekcji częstotliwości. Z kolei niewystarczająco wysoka częstotliwość odcięcia utworzonego filtra dolnoprzepustowego powoduje zniekształcenia dynamiczne.
Sygnał muzyczny zawsze zawiera ostre skoki poziomu, na przykład podczas gry na instrumentach perkusyjnych. Niewystarczająca szybkość narastania prowadzi do degradacji dźwięku, co powoduje utratę energii.
Crosstalk
Ten parametr określa stopień penetracji sygnału z jednego kanału do drugiego. Wysoki poziom przesłuchów prowadzi do lekkiego pogorszenia klarowności obrazu stereo. Jednak wrażliwy słuchacz od razu poczuje, że dźwięk nie daje wyobrażenia o względnym położeniu i wielkości instrumentów muzycznych, tj. brak lub niewyraźność dźwięku, obraz 3D.
Wreszcie, przy wyborze wzmacniacza zwraca się uwagę na jego wygląd i łatwość obsługi. Ze względu na subiektywność wskaźniki te nie nadają się do pomiaru i są wyrażane w postaci gwiazdek w licznych ocenach i naklejkach „Gold Design” na korpusie urządzenia. Bez wątpienia jest to również cecha charakterystyczna końcówki mocy.
Klasyfikacja wzmacniacza
Ze względu na sposób pracy z sygnałem wejściowym i zasadę budowy stopni wzmacniających, wzmacniacze częstotliwości częstotliwości audio dzielą się na:
- Analog, klasa A
- Analog, klasa B.
- Analog, klasa AB
- Analog, klasa H.
- Impulsowe i cyfrowe, klasa D.
- Cyfrowy, klasa T.
Należy zauważyć, że klas wzmacniaczy jest znacznie więcej, takich jak C, A +, SuperA, G, DLD itp. Niektóre z nich, na przykład C (kąt odcięcia mniejszy niż 90 stopni), nie są używane w UMZCH. Inne okazały się zbyt skomplikowane i drogie, więc zeszli ze sceny lub zostali wyparci przez bardziej obiecujących.
Wzmacniacze analogowe w rzeczywistości różnią się tylko kątem odcięcia sygnału wejściowego, tj. wybór tzw. „punktu pracy”.
Klasa A
Ryc.10. Kąty odcięcia dla stopni wzmacniacza klasy A, B, AB i C.
Wzmacniacze klasy A działają bez obcinania sygnału w najbardziej liniowej części charakterystyki prądowo-napięciowej elementów wzmacniających. Zapewnia to minimalne zniekształcenia harmoniczne (THD i IMD), zarówno przy mocy znamionowej, jak i przy niskich mocach.
Za to minimum trzeba zapłacić imponującym poborem mocy, wymiarami i wagą. Średnio sprawność wzmacniacza klasy A wynosi 15-30%, a pobór mocy nie zależy od mocy wyjściowej. Moc rozpraszana jest maksymalna przy niskich sygnałach wyjściowych.
Typowe wzmacniacze klasy A to tranzystor SX-25 Perreaux i lampa Cary CAD 805, cechy porównawcze które podano w tabeli:
| Specyfikacje | SX-25 Perreaux | 805 CAD Cary | ||
| Moc znamionowa | 25 W stereo (8 omów) | 50 W mono (8 omów) | ||
| nie więcej niż 0,02% | nieokreślony | |||
| 20-20000 Hz (± 0,13 dB) | 20-20000 Hz (± 0,75 dB) | |||
| Stosunek sygnału do szumu | więcej niż 100 dB | więcej niż 80 dB | ||
| Pobór energii | 210 watów | 230 watów | ||
| Waga | 2,4 kg | 36 kg | ||
| Wymiary (SxWxG) | 216 x 58 x 178 mm | 310 x 220 x 610 mm | ||
| Cena detaliczna | 28 000 rubli | 500 000 rubli | ||
Klasa B.
Ryc.11. Zasada działania wzmacniaczy, klasy A, B i C.
Elementy wzmacniające działają z odcięciem 90 stopni. Aby zapewnić taki tryb pracy wzmacniacza, obwód przeciwsobnygdy każda część obwodu wzmacnia swoją „połowę” sygnału. Głównym problemem we wzmacniaczach klasy B jest obecność zniekształceń spowodowanych stopniowym przejściem z jednej półfali do drugiej. Dlatego przy niskich poziomach sygnału wejściowego zniekształcenia nieliniowe osiągają maksimum.
Ryc.12. Zniekształcenia zwrotnicy we wzmacniaczach klasy B.
Zaletę wzmacniacza klasy B można uznać za wysoką sprawność, która teoretycznie może sięgać 78%. Zużycie energii przez wzmacniacz jest proporcjonalne do mocy wyjściowej, a przy braku sygnału na wejściu wynosi zwykle zero. Mimo wysokiej sprawności, mało kto będzie w stanie znaleźć wzmacniacze w klasie B wśród nowoczesnych modeli.
Klasa AB
Jak sama nazwa wskazuje, wzmacniacze w klasie AB to próba połączenia zalet wzmacniaczy klasy A i klasy B, tj. osiągać wysoka wydajność i akceptowalny poziom zniekształceń nieliniowych. Aby pozbyć się przejścia schodkowego przy przełączaniu elementów wzmacniających, stosuje się kąt odcięcia większy niż 90 stopni, tj. punkt pracy wybiera się na początku liniowego odcinka charakterystyki prądowo-napięciowej. Z tego powodu przy braku sygnału na wejściu elementy wzmacniające nie są blokowane i przepływa przez nie pewien prąd spoczynkowy, czasem znaczny. Z tego powodu sprawność spada i występuje niewielki problem ze stabilizacją prądu spoczynkowego, ale zniekształcenia nieliniowe są znacznie zmniejszone.
Wśród wzmacniaczy analogowych ten tryb pracy jest najbardziej powszechny.
Ryc.13. Wykresy zależności współczynnika zniekształceń nieliniowych od mocy wyjściowej wzmacniacza dla klas A, B i AB.
Ryc.14. Minimalizacja zniekształceń zwrotnicy we wzmacniaczach pracujących w klasie AB.
Typowymi przedstawicielami wzmacniaczy klasy AB są tranzystory L-1400 Inter-M i P-3500S Yamaha, których właściwości porównawcze przedstawiono w tabeli:
| Specyfikacje | L-1400 Inter-M | P-3500S Yamaha | ||
| Moc znamionowa | 450 W stereo (4 omy) | 450 W stereo (4 omy) | ||
| Zniekształcenia harmoniczne | nie więcej niż 0,03% | nie więcej niż 0,1% | ||
| Zakres odpowiedzi częstotliwościowej | 20-20000 Hz (± 0,1 dB) | 20-20000 Hz (± 0,25 dB) | ||
| Stosunek sygnału do szumu | nie mniej niż 100 dB | więcej niż 102 dB | ||
| Waga | 14,4 kg | 15 Kg | ||
| Wymiary (SxWxG) | 482 x 88 x 369 mm | 482 x 88 x 456 mm | ||
| Cena detaliczna | 16740 rubli | 19800 rubli | ||
Stopnie wyjściowe Prisma 350 Perreaux to hybryda A / AB. To techniczne rozwiązanie zapewnia moc znamionową 350 W na kanał przy obciążeniu 8 omów, zniekształcenia harmoniczne mniejsze niż 0,02%, powtarzalny zakres częstotliwości od 20 do 25000 Hz z nierównomierną charakterystyką częstotliwościową +/- 0,25 dB. Naturalnie osiągnięcie takich cech przełożyło się na wzrost wagi do 30 kg i wysokości skrzyni 19 ”do 176 mm, co odpowiada 4 jednostkom.
Tabela porównawcza wzmacniaczy pracujących w trybach A, B, AB:
| Specyfikacje | ZA | b | AB | |||
| Wydajność teoretyczna | 50 % | 78 % | zależy od trybu | |||
| Prawdziwa wydajność | 15-30 % | 50-60 % | 40-50 % | |||
| Zniekształcenie nieliniowe | mały | wysoki | średni | |||
| Pobór energii | stały | zależy od weekendu | zależy od weekendu | |||
| Stabilność termiczna | Niska | wysoki | średni | |||
Klasa H.
Ta klasa wzmacniaczy została zaprojektowana specjalnie dla pojazdów, w których występuje ograniczenie napięcia zasilającego stopnie wyjściowe. Impulsem do powstania wzmacniaczy w klasie H był fakt, że rzeczywisty sygnał dźwiękowy ma charakter pulsacyjny, a jego średnia moc jest znacznie niższa niż szczytowa. Obwód oparty jest na konwencjonalnym wzmacniaczu mostkowym klasy AB. Najważniejszym elementem jest zastosowanie specjalnego obwodu podwajającego napięcie zasilania. Głównym elementem obwodu podwajającego jest kondensator magazynujący o dużej pojemności, który jest stale doładowywany z głównego źródła zasilania. Przy szczytach mocy kondensator ten jest połączony szeregowo z głównym źródłem zasilania przez obwód sterujący. Napięcie zasilania stopnia wyjściowego wzmacniacza podwaja się na ułamek sekundy, co pozwala mu radzić sobie ze szczytami sygnału. Jednak kondensator magazynujący musi mieć wystarczającą pojemność, w przeciwnym razie deklarowana moc wyjściowa będzie dostarczana tylko przy średnich i wysokich częstotliwościach.
Pomysł przełączania napięcia zasilania znalazł zastosowanie nie tylko we wzmacniaczach samochodowych. Wzmacniacz z zasilaniem dwu- lub trójpoziomowym jest w rzeczywistości wzmacniaczem przełączającym z szeregowym kanałem analogowym, który przetwarza nadmiar energii impulsu na ciepło. Im więcej stopni ma napięcie zasilania, tym bliżej sinusoidy jest klatka schodowa na wyjściu części impulsowej wzmacniacza i tym mniej ciepła jest wytwarzane w kanale analogowym.
Wzmacniacze zbudowane z podobnymi obwodami łączą dyskretne metody wzmacniania z analogowymi i odpowiednio zajmują pozycję pośrednią między wzmacniaczami analogowymi i impulsowymi pod względem wydajności i rozpraszania ciepła. Aby zwiększyć sprawność i odpowiednio zmniejszyć wytwarzanie ciepła, wzmacniacz ten wykorzystuje dyskretne przybliżenie napięcia zasilania kanału analogowego do jego napięcia wyjściowego. Wzrost wydajności wynika ze zmniejszenia spadku napięcia na aktywnej odnodze w porównaniu ze wzmacniaczami z zasilaniem jednopoziomowym. Charakterystyczną cechą takich wzmacniaczy jest to, że przełączanie kluczowych elementów następuje wraz z częstotliwością sygnału. Filtrowanie wyższych harmonicznych realizowane jest przez część analogową wzmacniacza poprzez zamianę energii harmonicznej na ciepło we wzmacniaczach o wysokiej częstotliwości taktowania, gdy częstotliwość przełączania kluczowych elementów jest wielokrotnie wyższa niż górna częstotliwość odcięcia sygnału, a filtrowanie jest realizowane przez filtr LC. Straty cieplne części analogowej wzmacniacza są dość niskie, ale są dostatecznie kompensowane przez straty przełączania i straty na filtrze przy wysokiej częstotliwości taktowania. Istnieje optymalna liczba stopni napięcia zasilania, przy której komplikacja obwodu jest uzasadniona wzrostem sprawności i redukcją kosztów potężne tranzystory analogowa część wzmacniacza.
Wzmacniacze klasy H osiągają 83% sprawności przy 0,1% zniekształceniach harmonicznych.
Typowe wzmacniacze klasy H to L-1800, L-2400, V-3000, V-4000, Q-3300, Q-4300 Inter-M, RX-Extra 2800, RX-Extra 3000, RX-Extra 4000 Roxton, porównawcze których cechy są przedstawione w tabeli:
| Specyfikacje | Q-4300 Inter-M | RX-Extra 2800 Roxton | ||
| Moc znamionowa | 1300 W stereo (4 omy) | 1100 W stereo (4 omy) | ||
| Zniekształcenia harmoniczne | nie więcej niż 0,05% | nie więcej niż 0,1% | ||
| Zakres odpowiedzi częstotliwościowej | 20-20000 Hz (± 0,2 dB) | 20-20000 Hz (± 0,3 dB) | ||
| Stosunek sygnału do szumu | więcej niż 106 dB | nie mniej niż 100 dB | ||
| Waga | 11,7 kg | 21 kg | ||
| Wymiary (SxWxG) | 482 x 88 x 407 mm | 482 x 88 x 456 mm | ||
| Cena detaliczna | 41470 rubli | 40 800 rubli | ||
Klasa D.
Ściśle mówiąc, klasa D to nie tylko schemat konstrukcyjny czy sposób działania stopnia wyjściowego - to osobna klasa wzmacniaczy. Bardziej logiczne byłoby nazywanie ich impulsywnymi, ale historyczna nazwa „cyfrowy” jest już w nich mocno zakorzeniona. Rozważmy ogólny schemat blokowy wzmacniacza.
Ryc.15. Schemat blokowy wzmacniacza cyfrowego
Zdigitalizowany sygnał jest podawany do procesora dźwięku, który z kolei steruje półprzewodnikowymi przełącznikami mocy za pomocą PWM (modulacja szerokości impulsu). Można dodać, że sygnał PWM można uzyskać bez konwersji analogowo-cyfrowej za pomocą komparatora i generatora, na przykład sygnału piłokształtnego. Metoda ta jest również szeroko stosowana we wzmacniaczach klasy D, ale dzięki rozwojowi technologii cyfrowej stopniowo odchodzi w przeszłość. Konwersja analogowo-cyfrowa zapewnia dodatkowe możliwości przetwarzania dźwięku: od regulacji głośności i tonu po implementację efektów cyfrowych, takich jak pogłos, redukcja szumów, tłumienie sprzężeń akustycznych itp.
W przeciwieństwie do wzmacniaczy analogowych, wyjście wzmacniaczy klasy D jest prostokątne. Ich amplituda jest stała, a czas trwania („szerokość”) zmienia się w zależności od amplitudy sygnału analogowego wchodzącego na wejście wzmacniacza. Częstotliwość impulsów (częstotliwość próbkowania) jest stała iw zależności od wymagań stawianych wzmacniaczowi waha się od kilkudziesięciu do kilkuset kiloherców. Po uformowaniu impulsy są wzmacniane przez tranzystory końcowe działające w trybie kluczowym. Przetwarzanie sygnału impulsowego na analogowy następuje w filtrze dolnoprzepustowym na wyjściu wzmacniacza lub bezpośrednio w obciążeniu.
Ryc.16. Wykres zależności sprawności wzmacniaczy analogowych i cyfrowych od mocy wyjściowej.
Ryc.17. Kształt impulsu na wyjściu wzmacniaczy klasy AD i BD (przed filtrem antyaliasingowym).
Ryc.18. Wykresy zależności poziomu zniekształceń nieliniowych od mocy wyjściowej dla wzmacniaczy klasy D i T.
Ogólnie zasada działania wzmacniacza klasy D jest bardzo podobna do zasady działania zasilacza impulsowego, ale w przeciwieństwie do niego, na wyjściu, z powodu modulacji szerokości impulsu, nie powstaje napięcie stałe, ale przemienne, w kształcie odpowiadającym sygnałowi wejściowemu.
Teoretycznie sprawność takich wzmacniaczy powinna sięgać 100%, ale niestety rezystancja kanału tranzystora, choć niewielka, wciąż jest niezerowa. Niemniej jednak, w zależności od rezystancji obciążenia, sprawność wzmacniaczy tego typu może osiągnąć 90% -95%. Oczywiście przy takiej sprawności praktycznie nie występuje nagrzewanie tranzystorów wyjściowych, co pozwala na tworzenie bardzo małych i ekonomicznych wzmacniaczy. Współczynnik zniekształceń harmonicznych przy odpowiednim zaprojektowaniu filtra wyjściowego można sprowadzić do 0,01%, co jest wynikiem znakomitym. Zniekształcenia rosną wraz ze wzrostem częstotliwości sygnału i spadkiem częstotliwości próbkowania. Moc wyjściowa zależy również pośrednio od częstotliwości próbkowania - wraz ze wzrostem częstotliwości indukcyjność cewek maleje, a straty w filtrze wyjściowym maleją.
Podobnie jak wzmacniacze analogowe, wzmacniacze przełączające są podzielone na podklasy AD i BD, z podobnymi zaletami i wadami. We wzmacniaczach klasy AD, przy braku sygnału wejściowego, stopień wyjściowy nadal działa, wysyłając do obciążenia impulsy o tym samym czasie trwania. Poprawia to jakość transmisji słabych sygnałów, ale znacznie obniża ekonomię i powoduje szereg problemów technicznych. W szczególności należy zająć się tak zwanym prądem przelotowym, który występuje, gdy tranzystory wyjściowe są jednocześnie przełączane. Aby wyeliminować prąd przelotowy w stopniu wyjściowym, wprowadza się czas martwy między zamknięciem jednego tranzystora a otwarciem drugiego.
Praktyczne zastosowania znajdują się w prostszej konstrukcji: wzmacniacze klasy BD, których stopień wyjściowy przy braku sygnału generuje impulsy o bardzo krótkim czasie trwania lub jest w stanie spoczynku. Jednak we wzmacniaczach tego typu główna wada jest najbardziej wyraźna - zależność poziomu zniekształceń nieliniowych od częstotliwości próbkowania i częstotliwości sygnału. Ponadto zniekształcenia rosną przy małych sygnałach wejściowych.
Najczęściej wzmacniacze klasy D, a także klasy AB, produkowane są w wersji integralnej.
W klasie D pracują np. Wzmacniacze PA-624, PCT-610/620 Inter-M. Ich sprawność przekracza 90% przy mocy znamionowej 240 W, współczynnik zniekształceń harmonicznych dla wzmacniaczy tej klasy jest minimalny - 0,1%. Modele te są wykorzystywane w systemach ostrzegawczych i nadawczych, w których, jak wiadomo, niewiele uwagi poświęca się kwestiom uzyskania specjalnej jakości dźwięku. W profesjonalnych systemach reprodukcji dźwięku w klasie D stosowane są głównie wzmacniacze do subwooferów niskie częstotliwości ucho jest najmniej wrażliwe zniekształcenie nieliniowe sygnał.
Klasa T
Ta klasa końcówek mocy narodziła się w laboratoriach Tripath Technology i wyróżnia się wysoką sprawnością charakterystyczną dla wzmacniaczy impulsowych połączoną z wysoką jakością dźwięku.
Wykresy pokazują, że wzmacniacze klasy T są na równi z najlepszymi wzmacniaczami analogowymi. Poziom zniekształceń jest minimalny, aw widmie sygnału wyjściowego praktycznie nie ma wyższych harmonicznych.
Istotną przewagą wzmacniaczy klasy T nad zarówno analogowymi jak i tradycyjnymi wzmacniaczami cyfrowymi jest ich niskie zniekształcenia intermodulacyjne, które są mniej harmoniczne. Na przykład dla wzmacniaczy klasy AB IMD jest znacznie wyższy niż zniekształcenia harmoniczne; a dla wzmacniaczy klasy A wartości te są tego samego rzędu wielkości.
Wszystkie zalety tej klasy wzmacniaczy są wynikiem zastosowania opatentowanej technologii Digital Power Processing (TM). Należy zauważyć, że Tripath Technology przestała istnieć w związku z ostatnim światowym kryzysem finansowym i być może wcześniej tajna zasada przetwarzania sygnałów stanie się dostępna dla innych firm i znajdzie swój rozwój w nowych urządzeniach. Zasadniczo wszystko sprowadza się do dwóch połączonych ze sobą procesów - „przewidywania” (przetwarzanie predykcyjne) i „transformacji adaptacyjnej” (adaptacyjne przetwarzanie sygnałów).
Predykcja polega na śledzeniu szybkości zmian sygnału (pochodnej) i obliczaniu tej wartości na podstawie amplitudy sygnału w następnym momencie czasowym. Częściowo z tego powodu zakres dynamiki takich wzmacniaczy przekracza 100 dB.
Amplituda sygnału i szybkość jego zmiany są danymi wyjściowymi do realizacji algorytmu „transformacji adaptacyjnej”. Wzmacniacze klasy T nie mają stałej częstotliwości próbkowania - zmienia się ona w sposób ciągły do \u200b\u200b1,5 MHz zgodnie z tym algorytmem. Co więcej, zwiększenie częstotliwości próbkowania znacznie poprawia jakość dźwięku i upraszcza konstrukcję filtra wyjściowego.
Jeśli chodzi o algorytm przetwarzania sygnału Digital Power Processing (TM), można założyć, że opiera się on na jednej z odmian modulacji delta, która różni się od modulacji szerokości impulsu tym, że wykorzystuje nie wartość bezwzględną sygnału, ale jego zmianę względem poprzedniego stanu.
Wzmacniacze klasy T stały się szeroko rozpowszechnione w postaci modułów wbudowanych w elementy liniowych macierzy głośnikowych. Takie rozwiązanie zapewnia bardzo dużą niezawodność sprzętu koncertowego, niewielką wagę, prostotę i szybkość montażu. Przykładem jest macierz liniowa DVA firmy dB Technologies.
O ile wcześniej wzmacniacz był po prostu zobowiązany do niezawodnej pracy i gwarantowanej jakości dźwięku, to nowoczesne modele uzupełnia szereg funkcji serwisowych, takich jak komputerowe sterowanie wzmacniaczem, programowanie wbudowanego ogranicznika czy obecność wejścia cyfrowego. Wraz ze spadkiem kosztów interfejsów cyfrowych do transmisji sygnałów audio można spodziewać się wzrostu rynku wzmacniaczy o parametrach zdalnie sterowanych i automatycznej diagnostyce, co niewątpliwie rozszerzy możliwości tworzenia układów wzmacniających dźwięk. Biorąc pod uwagę szybki rozwój technologii cyfrowej i bazy elementów, trudno sobie nawet wyobrazić, do jakich wysokości zaprowadzi nas dalsze doskonalenie zasad budowania wzmacniaczy mocy.
W zależności od zastosowanych elementów wzmacniających, wzmacniacze mocy audio są podzielone na:
- Lampa;
- Tranzystor;
- Hybrydowy;
- Całka.
Zawartość wzmacniaczy lampowych i tranzystorowych jest dość oczywista z nazwy. Można się też domyślać hybrydowych - w stopniach wzmacniacza zastosowano kombinację elementów półprzewodnikowych i lamp. Wzmacniacze zintegrowane (zwykle klasy AB, D i T) oparte są na mikroukładach.
Według liczby niezależnych kanałów wzmacniających dźwięk można wyróżnić:
- Wzmacniacze monofoniczne (jednokanałowe);
- Wzmacniacze stereo (dwukanałowe);
- Wzmacniacze dźwięku przestrzennego (wielokanałowe).
- Całka.
Zdecydowana większość wzmacniaczy ma 2 kanały, to znaczy są przeznaczone do użytku w systemach odtwarzania dźwięku stereo. Jednak wiele z nich ma mostkowy tryb połączenia z obciążeniem i może być używany jako jednokanałowy. W takim przypadku moc wyjściowa jest zwiększana około 2 razy.
Wzmacniacze mono są używane w systemach rozgłoszeniowych lub, na przykład, w systemach wielokanałowych do odtwarzania pojedynczych sygnałów.
Technologia dźwięku wielokanałowego umożliwia zrealizowanie własnego kina domowego, umożliwia zbudowanie według własnego uznania wysokiej jakości systemu dźwięku przestrzennego. Pozwala to poczuć najdrobniejsze szczegóły obrazu dźwiękowego różnych sal koncertowych podczas słuchania nagrań dźwiękowych wykonanych w formacie wielokanałowym. Główną trudnością w projektowaniu takich systemów jest trudność zapewnienia równie dokładnej lokalizacji źródeł dźwięku odbieranych przez słuchacza podczas odtwarzania w stosunku do faktycznej lokalizacji tych źródeł dźwięku podczas nagrywania. Efekt ten staje się wyraźniejszy, im dalej od środka obszaru odsłuchu znajduje się słuchacz.
Systemy wielokanałowe służą nie tylko do realizacji efektów dźwiękowych i rozszerzenia stereo. Wiele teatrów i zespołów koncertowych zostało zbudowanych bez uwzględnienia współczesnych wymagań w zakresie akustyki architektonicznej i ma złożoną, wielopoziomową strukturę o kubaturze ponad 10 metrów sześciennych na osobę. Wdrożenie systemu stereo w takich pomieszczeniach nieuchronnie doprowadzi do tego, że fale odbijane od pięter, sufitu i ścian będą działały lokalnie, a pojawią się obszary o nierównomiernym rozkładzie pola dźwiękowego. Dodatkową uciążliwością jest to, że przy różnych częstotliwościach nierówności te przejawiają się na różne sposoby.
Tylko system wielokanałowy jest w stanie rozwiązać taki problem. Sygnał jest podzielony na kilka zakresów częstotliwości za pomocą zwrotnic znajdujących się na wyposażeniu profesjonalnego systemu, które są oddzielnie wzmacniane i odtwarzane. Uzyskanie równego pola dźwiękowego w całym zakresie odtwarzalnych częstotliwości jest możliwe tylko przy zastosowaniu szeregu odpowiednio dobranych i zlokalizowanych wąskopasmowych systemów głośnikowych. Kierunkowe działanie systemów akustycznych prowadzi do znacznego zmniejszenia pogłosu, wzrostu ciśnienia akustycznego oraz minimalizacji zniekształceń fazowych w sekcji dźwiękowej pomieszczenia. Należy zauważyć, że błąd 1 stopnia w orientacji głośników liniowych (z powodu złego projektu i / lub jakości instalacji) może zanegować wszystkie zalety systemu wielokanałowego. Zwykle każdy element zainstalowanych klastrów jest zasilany własnym wzmacniaczem cyfrowym klasy D lub T, który jest dostrojony pod kątem optymalnej charakterystyki pola dźwiękowego w oparciu o typ używanych głośników i głośników wysokotonowych, głośność i materiał obudowy. Wzmacniacz cyfrowy może zawierać procesor dźwięku zdolny do wstępnego podkreślania częstotliwości i czasu w sygnale.
Systemy wielokanałowe mogą być również używane, gdy konieczne jest podzielenie pomieszczeń na kilka niezależnych stref, w których odtwarzane są różne programy muzyczne. Technika ta jest stosowana np. W kompleksach rozrywkowych składających się z wielu sal. Zaletą takiego systemu jest możliwość scentralizowanej kontroli.
Ze względu na ich przeznaczenie funkcjonalne wzmacniacze mocy audio można podzielić tylko warunkowo. W rzeczywistości są one ułożone prawie tak samo, różnice są spowodowane tylko pewnymi (zwiększonymi lub odwrotnie, zmniejszonymi) wymaganiami dotyczącymi charakterystyk technicznych. Niemniej jednak można wyróżnić:
- Wzmacniacze do użytku domowego;
- Wzmacniacze samochodowe;
- Wzmacniacze koncertowe;
- Wzmacniacze studyjne;
- Wzmacniacze translacyjne;
- Wzmacniacze specjalne.
DO wzmacniacze domowe w zasadzie jest tylko jeden wymóg - niska cena. Biorąc pod uwagę, że ich moc wyjściowa jest niewielka i bazują na układach scalonych, różnic między wzmacniaczami domowymi należy szukać w ich konstrukcji, a nie w obwodzie stopni wyjściowych ...
Większość wzmacniacze samochodowe można zaklasyfikować jako gospodarstwo domowe. Jednak ze względu na naturalne ograniczenia wielkości, napięcia zasilania i poboru mocy, ich obwody mają znaczne różnice.
Koncert i wzmacniacze studyjne - podstawa profesjonalnych systemów reprodukcji dźwięku. Podlegają podwyższonym wymaganiom dotyczącym odtwarzania sygnału dźwiękowego (minimalne zniekształcenia harmoniczne i intermodulacyjne). Dodatkowo wzmacniacze koncertowe podlegają zawyżonym wymaganiom eksploatacyjnym - wysoka moc, wyjątkowo wysoka niezawodność, wydajność w każdych warunkach pogodowych itp. Często cyfrowe wzmacniacze koncertowe są łączone w jednym pakiecie z systemami akustycznymi, które są częścią zestawu liniowego.
Wzmacniacze translacyjne używany do przesyłania mocy na duże odległości i dystrybucji jej do wielu głośników. Aby uniknąć znacznych strat mocy na kablu akustycznym w takich wzmacniaczach, napięcie wyjściowe jest z reguły specjalnie zwiększane za pomocą transformatora. Systemy akustyczne są również wyposażone w transformatory, ale obniżające. W rezultacie w takim systemie ta sama moc jest przesyłana przy niższym prądzie. Zmniejsza to moc rozpraszaną na przewodach. Systemy nadawcze są przeznaczone do przekazywania ludziom ważnych informacji serwisowych lub alarmowych, a czasem do tworzenia przytulnej muzyki w tle. W związku z tym nie ma specjalnych wymagań dotyczących jakości wzmacniaczy nadawczych. Współczynnik zniekształceń harmonicznych do 1-2% jest uważany za całkiem akceptowalny.
Wzmacniacze specjalne zapewniają specjalne parametry transmisji dźwięku poprzez wprowadzenie do niego dodatkowych zniekształceń, które ozdabiają dźwięk, czynią go bardziej wyrazistym, bogatym i rozjaśnionym. Służą na przykład do wzmacniania sygnałów z naelektryzowanych instrumentów muzycznych, takich jak gitara elektryczna itp.
Kilka słów na zakończenie
Wybór konkretnego modelu wzmacniacza zależy oczywiście od wielu czynników: od wymagań dotyczących dźwięku odtwarzanego przez cały system; o parametrach wyposażenia dodatkowego i, co najważniejsze, systemów akustycznych, które będą używane w połączeniu z tym wzmacniaczem; na warunki eksploatacji, które decydują o stopniu niezawodności, łatwości obsługi, a nawet konstrukcji produktu. Wreszcie, na wybór wpływa cena urządzenia, a raczej notoryczny stosunek ceny do jakości jak na modele wzmacniaczy tej samej klasy.
Podsumowując, możemy dodać, że oprócz watów, herców, amperów i decybeli jest jeszcze słuchacz, bez którego dźwięk traci sens. Słuchacz wnosi subiektywny początek. Największa trudność polega na tym, że słuchacze mają prawo różnie oceniać ten sam dźwięk. Sygnał istnieje dość obiektywnie, można go zmierzyć, ocenić, przeanalizować.
UWAGA! Artykuł został przygotowany przez specjalistów firmy ARSTEL i stanowi własność intelektualną firmy ARSTEL. Wszelkie publikacje tego artykułu, jak również linki do niego, są możliwe tylko za zgodą właściciela praw autorskich.