Klase Pojačala: Klasifikacija - D, A, B, C, AB I Drugi. Ultra Linearni I Digitalni. Koji Je Razred Bolji?

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-16 05:41

Sigurno su mnogi čuli da moderna pojačala mogu pripadati različitim klasama. Međutim, ljudi koji su daleko od akustičkih sustava i tehničkih značajki zvučne opreme teško mogu zamisliti što se krije iza oznaka slova.

U našem ćemo pregledu detaljnije govoriti o tome koje su klase pojačala, koje su i kako odabrati optimalan model.

Klasifikacija

Klasa pojačala je vrijednost izlaznog signala pri kojoj ga pokreće sinusoidni ulazni signal u funkcionalnom krugu tijekom jednog radnog ciklusa i mijenja se kao posljedica tog utjecaja. Klasifikacija pojačala u klase ovisi o parametrima linearnosti načina rada koji se koristi za pojačavanje dolaznih signala iz kategorija s povećanom točnošću s prilično smanjenom učinkovitošću do potpuno nelinearne . U ovom slučaju točnost reprodukcije zvuka signala nije tako velika, ali je učinkovitost prilično visoka. Sve ostale klase pojačala neka su srednji modeli između ove dvije skupine.

Prva grupa

Sve klase pojačala mogu se uvjetno podijeliti u dvije podskupine. Prvi uključuje klasične kontrolirane modele klasa A, B, kao i AB i C . Njihova kategorija određena je parametrom njihove vodljivosti u određenom odjeljku izlaznog signala. Dakle, rad ugrađenog tranzistora na izlazu nalazi se u sredini između "isključeno" i "uključeno".

Druga skupina

Druga kategorija uređaja uključuje suvremenije modele, koji se smatraju takozvanim klasama prebacivanja - to su modeli D, E, F, kao i G, S, H i T.

Ova pojačala koriste modulaciju širine impulsa, kao i digitalna kola za kontinuirano pretvaranje signala između potpuno isključenog i potpuno uključenog . Kao posljedica toga, postoji snažan izlaz u području zasićenja.

Opis popularnih klasa

Detaljnije ćemo govoriti o različitim klasama pojačala.

ALI

Modeli klase A najviše se koriste zbog svoje jednostavnosti dizajna. To je posljedica nekoliko parametara izobličenja ulaznog signala i, shodno tome, visoke kvalitete zvuka u usporedbi sa svim ostalim kategorijama pojačala. Modele u ovoj kategoriji karakterizira visoka linearnost u usporedbi s drugima.

Obično pojačala klase A u svom radu koriste jednu verziju tranzistora . Povezan je s osnovnom konfiguracijom emitera za dvije polovice signala tako da će germanijski tranzistor uvijek prolaziti kroz njega čak i ako nema faznog signala. To znači da na izlazu stupanj neće u potpunosti preći u područje prekida i zasićenja signala. Ima svoju točku pomaka otprilike u središtu linije opterećenja. Ova struktura dovodi do činjenice da se tranzistor jednostavno ne aktivira - to se smatra jednim od njegovih osnovnih nedostataka.

Da bi se uređaj klasificirao kao pripadnik ove klase, nulta struja praznog hoda u izlaznom stupnju mora biti jednaka ili čak premašiti granicu struje opterećenja kako bi se osigurao maksimalni izlazni signal.

Budući da su uređaji klase A jednostruki i rade u linearnoj zoni svih navedenih krivulja, jedan izlazni uređaj prolazi kroz punih 360 stupnjeva, u tom slučaju uređaj kategorije A u potpunosti odgovara izvoru struje.

Budući da pojačala u ovoj kategoriji rade, kao što smo već rekli, u ultra-linearnom području, DC bias mora biti ispravno postavljen .- to će osigurati pravilan rad i dati zvučni tok snage 24 vata. Međutim, s obzirom na činjenicu da je izlazni uređaj uvijek u isključenom stanju, on kontinuirano provodi struju, a to stvara uvjete za stalan gubitak snage u cijeloj strukturi. Ova značajka dovodi do oslobađanja velike količine topline, dok je njihova učinkovitost prilično niska - manje od 40%, što ih čini nepraktičnima kada je u pitanju neka vrsta snažnih akustičkih sustava. Osim, zbog povećane struje praznog hoda instalacije, napajanje mora imati odgovarajuće dimenzije i biti filtrirano što je više moguće, u protivnom se zvuk pojačala i brujanje treće strane ne mogu izbjeći . Upravo su ti nedostaci naveli proizvođače da nastave raditi na pojačalima u učinkovitijoj kategoriji.

U

Pojačala klase B su dizajnirali proizvođači kako bi riješili probleme niske učinkovitosti i pregrijavanja povezane s prethodnom kategorijom. U svom radu modeli kategorije B koriste par dodatnih tranzistora, obično bipolarnih . Njihova je razlika u tome što je za obje polovice signala izlazna prednja strana izgrađena prema push-pull shemi, pa svaki tranzistorski uređaj omogućuje pojačanje samo polovice izlaznog signala.

U pojačalima ove klase nema osnovne istosmjerne struje razine istosmjerne razine, budući da je njezina struja mirovanja nula, pa su parametri istosmjerne snage obično mali. U skladu s tim, njegova je učinkovitost mnogo veća od učinkovitosti uređaja A. Istodobno kada je signal pozitivan, tranzistor s pozitivnim pomakom ga pokreće, dok negativan ostaje isključen . Slično, u trenutku kada ulazni signal postane negativan, pozitivan se isključuje, a negativno pristrani tranzistor, naprotiv, aktivira se i daje negativnu polovicu signala. Kao rezultat toga, tranzistor tijekom svog rada provodi 1/2 ciklusa samo u pozitivnom ili negativnom polu-ciklusu dolaznog signala.

U skladu s tim, bilo koji tranzistorski uređaj u ovoj kategoriji može proći samo kroz dio izlaznog signala, dok je u jasnoj izmjeni.

Ovaj push-pull dizajn je oko 45-60% učinkovitiji od pojačala klase A. Problemi s modelima ovog tipa su u tome što daju značajna izobličenja u trenutku prolaska audio signala zbog "mrtve zone" tranzistora u hodniku ulaznih napona s vrijednostima od -0,7 V do +0,7 V.

Kao što svi znaju iz tečaja fizike, osnovni emiter mora dati napon od oko 0,7 V kako bi bipolarni tranzistor započeo potpuno ožičenje. Sve dok ovaj napon ne pređe ovu oznaku, izlazni tranzistor se neće pomaknuti u položaj za uključivanje. To znači da će se polovica signala koji ide u hodnik od 0,7 V početi reproducirati netočno. Posljedično, to čini uređaje kategorije B praktički neprikladnima za uporabu u preciznim akustičnim instalacijama.

Za to kako bi se prevladala ta izobličenja, stvoreni su takozvani kompromisni uređaji klase AB.

AB

Ovaj model je vrsta tandem dizajna kategorije A i kategorije B. Danas se pojačala tipa AB smatraju jednom od najčešćih mogućnosti dizajna. Po principu svog djelovanja, oni su pomalo nalik proizvodima kategorije B, s jedinom iznimkom da oba tranzistorska uređaja mogu provoditi signal u isto vrijeme u blizini točke presjeka oscilograma . Time se u potpunosti uklanjaju svi problemi s izobličenjem signala prethodnog pojačala skupine B. Razlika je u tome što par tranzistora ima prilično nizak napon pristranosti, tipično 5 do 10% struje mirovanja. U tom slučaju, provodni uređaj ostaje uključen dulje od vremena jednog polu ciklusa, ali je istodobno mnogo manji od punog ciklusa ulaznog signala.

To je sigurno reći uređaj tipa AB smatra se izvrsnim kompromisom između modela klase A i klase B u smislu učinkovitosti i linearnosti .i, dok je učinkovitost pretvorbe audio signala približno 50%.

S

Dizajn jedinica C-klase ima maksimalnu učinkovitost, ali istodobno prilično lošu linearnost u usporedbi sa svim ostalim kategorijama. Pojačalo C-klase prilično je primjetno pristrano, pa ulazna struja ide na nulu i ostaje tamo više od 1/2 ciklusa dolaznog signala . U ovom trenutku tranzistor je u stanju mirovanja kako bi ga isključio.

Ovaj oblik pristranosti tranzistora osigurava najveću učinkovitost uređaja, njegova učinkovitost je oko 80%, ali istodobno unosi prilično značajna izobličenja zvuka u izlazni signal.

Ove značajke dizajna onemogućuju upotrebu pojačala u sustavima zvučnika . U pravilu su ti modeli našli svoje područje uporabe u visokofrekventnim generatorima, kao i u određenim verzijama radiofrekvencijskih pojačala, gdje se strujni impulsi emitirani na izlazu pretvaraju u sinusoidne valove zadane frekvencije.

D

Pojačalo kategorije D odnosi se na dvokanalne nelinearne impulsne modele, nazivaju se i PWM pojačala.

U velikoj većini audio sustava izlazni stupnjevi rade u klasi A ili AB . U integriranim pojačalima skupine D, rasipanje snage linijskih ulaza značajno je čak i u slučaju njihove maksimalne potpune, gotovo idealne izvedbe. To daje modelima D-klase značajnu prednost u većini područja primjene zbog minimalnog stvaranja topline, smanjene težine i dimenzija uređaja i, sukladno tome, smanjene cijene proizvoda, dok se vijek trajanja baterija u takvim modelima povećava u usporedbi s modelima drugi dizajni.

U pravilu se radi o visokonaponskim modelima, dizajnirani su za ploču od 10.000 vata.

Ostalo

Pojačalo klase F . Ovi modeli pružaju povećanu učinkovitost, njihova učinkovitost je oko 90%.

Pojačalo klase G . Ovo pojačalo je, zapravo, poboljšani dizajn visoke linearnosti uređaja osnovne klase AB na TDA. Modeli u ovoj kategoriji mogu se automatski prebacivati između različitih dalekovoda u slučaju promjene parametara dolaznog signala. Takvo prebacivanje značajno smanjuje potrošnju energije i, shodno tome, smanjuje potrošnju energije uzrokovanu gubitkom topline.

Pojačalo klase I . Takvi modeli imaju nekoliko skupova dodatnih izlaznih uređaja. Prije uključivanja nalaze se u push-pull konfiguraciji. Prvi uređaj prebacuje pozitivni dio signala, a drugi je odgovoran za prebacivanje negativnog dijela, poput pojačala kategorije B. U nedostatku audio signala na ulazu ili ako signal dosegne nultu točku prijelaza, prekidački mehanizam uključuje se i isključuje istovremeno s glavnim ciklusom.

Pojačalo klase S . Ova klasa pojačala klasificirana je kao nelinearni sklopni mehanizam. Po svom mehanizmu rada donekle su slični pojačalima kategorije D. Takvo pojačalo pretvara analogne ulazne signale u digitalne, pojačavajući ih višestruko. Dakle, kako bi se povećala izlazna snaga, obično je digitalni signal sklopnog uređaja ili potpuno uključen ili potpuno isključen, pa učinkovitost takvih uređaja može biti 100%.

Pojačalo klase T . Druga mogućnost za digitalno pojačalo. Danas takvi modeli dobivaju sve veću popularnost zbog prisutnosti mikro sklopova koji omogućuju digitalnu obradu dolaznog signala, kao i ugrađenih višekanalnih 3D pojačala za zvuk. Ovaj učinak osigurava dizajn koji omogućuje pretvaranje analognih signala u više digitalne PWM zvukove. Dizajn uređaja klase C kombinira karakteristike niskog izobličenja signala slične AV kategoriji, uz održavanje učinkovitosti na razini modela klase D.

Kako odrediti?

Za početak, zadržimo se na principu rada pojačala. Sigurno ćete se iznenaditi, ali zapravo tvorničko pojačalo ne pojačava ništa. Zapravo, Mehanizam njegova rada nalikuje radu najjednostavnije dizalice: okrenete ručicu i voda iz vodoopskrbe počne se slijevati, jača ili slabija, a ako je okrenete, protok će biti blokiran. U pojačalima se svi procesi odvijaju na isti način. Iz snažnog modula za napajanje struja teče kroz zvučnik spojen na uređaj. U tom slučaju funkciju slavine preuzimaju tranzistori - na izlazu stupanj njihovog zatvaranja i otvaranja kontrolira signal koji prolazi do pojačala. Od toga kako točno ova dizalica funkcionira, odnosno kako rade izlazni tranzistori, te se određuje klasa pojačala.

Ako govorimo o AB uređajima, tada tranzistori u njima mogu imati neugodno svojstvo otvaranja i zatvaranja nesrazmjerno signalima koji im pristižu. Tako njihov rad ostaje nepromijenjen. Vraćajući se analogiji sa slavinom - možete okrenuti ručku slavine, ali voda će isprva slabo teći, a onda će se odjednom protok naglo povećati.

Zbog ovog razloga tranzistori kategorije AB moraju biti otvoreni čak i ako nema signala . To je potrebno kako bi odmah počeli raditi, a ne čekati dok signal ne dosegne određenu razinu - samo u ovom slučaju pojačalo će moći reproducirati zvuk s minimalnim izobličenjem. U praksi to znači da se dio korisne energije rasipa. Zamislite samo da otvorite sve slavine za vodu u stanu, a iz njih će neprestano istjecati mali mlaz vode. Kao rezultat toga, učinkovitost takvih modela ne prelazi 50-70%, upravo je niska učinkovitost glavni nedostatak pojačala AV klase.

Ako govorimo o uređajima klase D, tada je princip njihovog rada apsolutno isti: imaju vlastite izlazne tranzistore koji se mogu uključiti i isključiti. Tako je reguliran prolaz struje kroz zvučnike spojene na njih, ali signal već kontrolira njihovo otvaranje, koje je po svojoj konfiguraciji vrlo daleko od dolaznog.

Ovako se signal dovodi do izlaznih tranzistora uređaja klase D. U tom će slučaju funkcionirati potpuno drugačije: ili zatvoriti u cijelosti, ili otvoriti bez ikakvih posrednih vrijednosti. To znači da učinkovitost takvih modela može biti blizu 100%.

Naravno, prerano je slati takve signale audio sustavima, prvo bi se trebao vratiti na standardnu konfiguraciju. To se može učiniti pomoću izlazne prigušnice, kao i kondenzatora - nakon njihove obrade na izlazu se stvara pojačani signal koji u potpunosti ponavlja ulazni signal u svom obliku. On se prenosi na govornike.

Glavna prednost uređaja klase D je povećana učinkovitost . i, prema tome, blaža potrošnja energije

Dugo se vjerovalo da za povezivanje visokokvalitetnih zvučničkih sustava, AB pojačala bit će optimalno rješenje … Modeli kategorije D dali su pretvorbu dolaznog signala u impulsni signal sa smanjenom frekvencijom, što je rezultiralo dobrim zvukom samo u načinu rada subwoofera. U današnje vrijeme tehnologija je napravila veliki korak naprijed, a danas već postoje tranzistori velike brzine koji se mogu otvoriti, a također i zatvoriti gotovo trenutno, u trgovinama ima dosta širokopojasnih uređaja klase D.

Ovi su modeli namijenjeni uporabi ne samo sa subwooferima, već i sa svim modernim zvučničkim sustavima. Za one opcije gdje nije potrebna velika snaga, ima smisla kupiti prilično kompaktno pojačalo.

Dakle, ako imate dovoljno prostora za povezivanje zvučnika, onda možete odabrati model AV klase. Nekoliko desetljeća postojanja sklopovi ovih modela bili su dobro razvijeni, daju prilično dobru kvalitetu zvuka, a u slučaju kvara možete ih jednostavno popraviti u najbližem servisnom centru.

Ako je područje za zvučnu instalaciju ograničeno, tada biste trebali pobliže pogledati širokopojasne modele skupine D . S istim parametrima snage kao i proizvodi klase AV, oni su mnogo manji i lakši, štoviše, manje se zagrijavaju, a neki modeli čak dopuštaju i njihovu tajnu ugradnju s najmanje smetnji.

Za povezivanje subwoofera D-klasa postavlja najveću prednost , budući da je niz tonskih tonova najfrekventniji raspon energije-u ovom je slučaju učinkovitost proizvoda od temeljne važnosti, a u tome jednostavno nema konkurenata proizvodima D-klase.

U ovom videu možete se jasnije upoznati s klasama pojačala.