Audio kuchaytirgich - bu kirish signalining versiyasini ishlab chiqaradigan va kuchaytiruvchi sxemani tasvirlash uchun ishlatiladigan umumiy atama. Biroq, barcha konvertor texnologiyalari konfiguratsiyalari va ishlash rejimlari bo'yicha tasniflanganidek bir xil emas.
Elektronikada kichik kuchaytirgichlar odatda qo'llaniladi, chunki ular nisbatan kichik kirish signalini, masalan, musiqa pleyeri kabi sensordan o'rni, chiroq yoki karnayni boshqarish uchun kattaroq chiqish signaliga kuchaytira oladi. va hokazo.
Kuchaytirgichlar sifatida tasniflangan elektron sxemalarning ko'plab shakllari mavjud, ular operatsion va kichik signal o'tkazgichlaridan tortib, katta impuls va quvvat konvertorlarigacha. Qurilmaning tasnifi signalning katta yoki kichikligiga, uning jismoniy konfiguratsiyasiga va kirish oqimi qanday qayta ishlanishiga, ya'ni kirish darajasi va yukda oqayotgan oqim o'rtasidagi bog'liqlikka bog'liq.
Qurilma anatomiyasi
Ovoz chastotasi kuchaytirgichlarini oddiy quti sifatida ko'rish mumkinyoki ikkita kirish va ikkita chiqish terminaliga ega bo'lgan bipolyar, FET yoki operatsion sensor kabi qurilmani o'z ichiga olgan blok (tuproq keng tarqalgan). Bundan tashqari, chiqish signali qurilmada konvertatsiya qilingani uchun ancha katta.
Ideal signal kuchaytirgich uchta asosiy xususiyatga ega bo'ladi:
- Kirish empedansi yoki (R IN).
- Chiqish qarshiligi yoki (R OUT).
- Olish yoki (A).
Kuchaytirgich sxemasi qanchalik murakkab boʻlmasin, ushbu uchta xususiyatning oʻzaro bogʻliqligini koʻrsatish uchun umumiy blok modelidan foydalanish mumkin.
Umumiy tushunchalar
Yuqori sifatli audio kuchaytirgichlar unumdorligi jihatidan farq qilishi mumkin. Har bir turdagi raqamli yoki analog konvertatsiya mavjud. Kodlar ularni ajratish uchun sozlangan.
Kirish va chiqish signallari orasidagi ortib borayotgan farq konversiya deb ataladi. Daromad - kuchaytirgichning kirish signalini qanchalik "o'zgartirishi" o'lchovidir. Misol uchun, agar 1 voltlik kirish darajasi va 50 voltlik chiqish darajasi mavjud bo'lsa, u holda konvertatsiya 50 bo'ladi. Boshqacha qilib aytganda, kirish signali 50 marta ishlab chiqilgan. Ovoz chastotasi kuchaytirgichi buni amalga oshiradi.
Konversiya hisobi shunchaki chiqishning kirishga bo'lingan nisbatidir. Bu tizimda uning nisbati birliklarga ega emas, lekin elektronikada odatda daromad olish uchun A belgisi qo'llaniladi. Keyin konversiya oddiygina "kirishga bo'lingan chiqish" sifatida hisoblanadi.
Quvvat konvertorlari
Kichik lupaSignal kuchaytirgichi odatda "kuchlanish" kuchaytirgichi deb ataladi, chunki u kichik kirishni ancha katta chiqish kuchlanishiga aylantirishga intiladi. Ba'zan dvigatel yoki karnay quvvatini boshqarish uchun qurilma sxemasi talab qilinadi va yuqori kommutatsiya oqimlari ishtirok etadigan bunday ilovalar uchun quvvat konvertorlari kerak bo'ladi.
Nomidan ko'rinib turibdiki, quvvat kuchaytirgichining (katta signal kuchaytirgichi sifatida ham tanilgan) asosiy vazifasi yukni quvvat bilan ta'minlashdir. Bu chiqish quvvati kirish signali darajasidan yuqori bo'lgan yukga qo'llaniladigan kuchlanish va oqimning mahsulotidir. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, konvertor dinamikning quvvatini oshiradi, shuning uchun bu turdagi blok sxemasi dinamiklarni boshqarish uchun audio konvertorlarning tashqi bosqichlarida ishlatiladi.
Foydalanish printsipi
Ovoz kuchaytirgich quvvat manbaidan olingan doimiy quvvatni yukga beriladigan AC kuchlanish signaliga aylantirish printsipi asosida ishlaydi. Konvertatsiya yuqori bo'lsa-da, doimiy quvvat manbaidan o'zgaruvchan tokning chiqish signaliga samaradorligi odatda past bo'ladi.
Ideal blok qurilmaga 100% samaradorlikni beradi yoki hech bo'lmaganda KIRISh quvvati OUT quvvatiga teng bo'ladi.
Sinf boʻlimi
Agar foydalanuvchilar ovoz kuchaytirgichlarining spetsifikatsiyasini koʻrib chiqishgan boʻlsa, ular odatda harf yoki harf bilan belgilangan uskuna sinflarini payqashgan boʻlishi mumkin.ikki. Bugungi kunda iste'molchilar uyidagi audioda ishlatiladigan eng keng tarqalgan blok turlari A, A/B, D, G va H qiymatlaridir.
Bu sinflar oddiy tasniflash tizimlari emas, balki kuchaytirgich topologiyasining tavsiflari, ya'ni ularning asosiy darajada qanday ishlashi. Har bir kuchaytirgich turi o'zining kuchli va zaif tomonlariga ega bo'lsa-da, ularning ishlashi (va yakuniy xarakteristikalar qanday o'lchanishi) bir xil bo'lib qoladi.
Bu oldindan birlik tomonidan yuborilgan toʻlqin shaklini shovqin yoki hech boʻlmaganda imkon qadar kamroq buzilishlarsiz oʻzgartirish uchun moʻljallangan.
sinf A
Quyida tasvirlanadigan audio quvvat kuchaytirgichlarining boshqa sinflari bilan taqqoslaganda, A toifali modellar nisbatan oddiy qurilmalardir. Ishlashning aniqlovchi printsipi shundan iboratki, barcha transduser chiqish bloklari to'liq 360 graduslik signal aylanishidan o'tishi kerak.
A sinfini bir tomonlama va surish-pull kuchaytirgichlarga ham ajratish mumkin. Push/pull yuqoridagi asosiy tushuntirishdan juftlikdagi chiqish moslamalaridan foydalanish bilan farq qiladi. Ikkala qurilma ham toʻliq 360 graduslik tsiklda ishlasa-da, bir qurilma yukning katta qismini tsiklning ijobiy qismida, ikkinchisi esa salbiy tsiklning koʻp qismini koʻtaradi.
Ushbu sxemaning asosiy afzalligi bir tomonlama konstruksiyalar bilan solishtirganda buzilishning kamayishi hisoblanadi, chunki hatto tartib oʻzgarishlari ham yoʻq qilinadi. Bundan tashqari, A sinfidagi push-pull dizaynlari shovqinga nisbatan sezgir emas.
A klassi ishlashi bilan bog'liq ijobiy fazilatlar tufayli u ko'plab akustik ilovalarda ovoz sifati uchun oltin standart hisoblanadi. Biroq, bu dizaynlarning bitta muhim kamchiligi bor - samaradorlik.
A sinfidagi tranzistorli audio kuchaytirgichlarga barcha chiqish qurilmalari doimo yoqilgan boʻlishi uchun talab. Bu harakat energiyaning sezilarli darajada yo'qolishiga olib keladi, bu esa oxir-oqibat issiqlikka aylanadi. Bu A sinfidagi konstruktsiyalar nisbatan yuqori darajadagi sokin oqimni talab qilishi bilan yanada kuchayadi, ya'ni kuchaytirgich nol chiqishni ishlab chiqarayotganda chiqish qurilmalari orqali oqadigan oqim miqdori. Haqiqiy samaradorlik stavkalari 15-35% gacha bo'lishi mumkin, bunda yuqori dinamik manbalardan foydalangan holda bir xonali raqamlar mumkin.
B sinf
A sinfidagi audio kuchaytirgichdagi barcha chiqish mexanizmlari ishlash uchun 100% vaqt talab qilsa-da, B toifali bloklari surish-pull sxemasidan foydalanadi, shunday qilib chiqish qurilmalarining faqat yarmi istalgan vaqtda oʻtkazuvchan boʻladi.
Bir yarmi toʻlqin shaklining +180 daraja qismini, ikkinchi yarmi esa -180 daraja qismini qoplaydi. Natijada, B sinfidagi kuchaytirgichlar A sinfidagi hamkasblariga qaraganda sezilarli darajada samaraliroq bo'lib, nazariy maksimal 78,5% ni tashkil qiladi. Nisbatan yuqori samaradorlikni hisobga olgan holda, B klassi ba'zi professional PA transduserlarida, shuningdek, ba'zi uy naychali kuchaytirgichlarida ishlatilgan. Ularga qaramayaniq kuch, uy uchun B sinf blokini sotib olish imkoniyati deyarli nolga teng. Ovoz kuchaytirgichni tekshirish buning sababini ko'rsatdi, bu krossover buzilish deb ataladi.
Toʻlqin shaklining ijobiy va manfiy qismlarini qayta ishlovchi qurilmalar oʻrtasida oʻtkazishda kechikish bilan bogʻliq muammo muhim deb hisoblanadi. O'z-o'zidan ma'lumki, bu buzilish yetarli miqdorda eshitiladi va B sinfidagi ba'zi dizaynlar bu borada boshqalarga qaraganda yaxshiroq bo'lgan bo'lsa-da, B sinfi toza ovozni sevuvchilar tomonidan unchalik e'tirof etilmagan.
A/B toifasi
Tubali audio kuchaytirgichni koʻplab konsert maydonchalarida topish mumkin. U yuqori ishlashga ega va qizib ketmaydi. Bundan tashqari, modellar ko'plab raqamli bloklarga qaraganda ancha arzon. Ammo og'ishlar ham mavjud. Bunday modul barcha audio formatlar bilan ishlamasligi mumkin. Shuning uchun uskunani umumiy signalni qayta ishlash kompleksining bir qismi sifatida ishlatish yaxshiroqdir.
Class A/B har bir qurilma turining eng yaxshilarini birlashtirib, ikkalasining kamchiliklarisiz birlik yaratadi. Ushbu afzalliklar kombinatsiyasi bilan A/B toifali kuchaytirgichlar asosan iste'mol bozorida ustunlik qiladi.
Yechim aslida juda oddiy. B sinfida chiqish bosqichining har bir yarmi 180 daraja o'tkazadigan surish-tortish moslamasidan foydalanilganda, A / B sinf mexanizmlari uni ~ 181-200 darajaga oshiradi. Shunday qilib, mavjudpastadirda "yirtiq" bo'lish ehtimoli kamroq va shuning uchun o'zaro faoliyat buzilish muhim bo'lmagan darajaga tushadi.
Valve audio quvvat kuchaytirgichlari bu shovqinni tezroq qabul qilishi mumkin. Ushbu xususiyat tufayli ovoz qurilmadan ancha toza chiqadi. Ushbu xususiyatlarning modellari ko'pincha akustik va elektr gitara tovushini o'zgartirish uchun ishlatiladi.
A/B klassi o'z va'dasini bajarib, sof A toifali konstruksiyalardan ~50-70% real dunyo ko'rsatkichlaridan osongina oshib ketishini aytish kifoya. Haqiqiy darajalar, albatta, kuchaytirgich qanchalik ofset qilinganiga, shuningdek, dastur materialiga va boshqa omillarga bog'liq. Shuni ham ta'kidlash joizki, A/B sinfidagi ba'zi dizaynlar bir necha vatt quvvatgacha bo'lgan sof A sinf rejimida ishlash orqali krossover buzilishlarini bartaraf etishga intilishda bir qadam oldinga boradi. Bu past darajadagi samaradorlikni beradi, lekin katta quvvat sarflanganda kuchaytirgich o'choqqa aylanmasligini ta'minlaydi.
G va H sinflari
Samaralilikni oshirish uchun yaratilgan yana bir juft dizayn. Texnik nuqtai nazardan, G sinfi ham, H sinfidagi kuchaytirgichlar ham rasman tan olinmagan. Buning o'rniga, ular mos ravishda avtobus kuchlanishini almashtirish va avtobus modulyatsiyasidan foydalangan holda A/B klassi mavzusidagi o'zgarishlardir. Har qanday holatda, past talab sharoitida tizim shunga o'xshash sinf A / B kuchaytirgichiga qaraganda pastroq avtobus kuchlanishidan foydalanadi, bu sezilarli darajadaquvvat sarfini kamaytiradi. Yuqori quvvat sharoitlari yuzaga kelganda, tizim yuqori amplitudali vaqtinchalik jarayonlarni boshqarish uchun shina kuchlanishini dinamik ravishda oshiradi (ya'ni, yuqori voltli shinaga o'tadi).
Kamchiliklar ham bor. Ulardan asosiysi yuqori narx. Asl tarmoqni kommutatsiya qilish sxemalari chiqish oqimlarini boshqarish uchun bipolyar tranzistorlardan foydalangan, bu esa murakkablik va narxni oshiradi. Ushbu turdagi yuqori sifatli naychali audio chastotali kuchaytirgichlar keng tarqalgan, garchi narxi 50 ming rubldan boshlanadi. Blok sahnada ishlash yoki studiyada yozish uchun professional texnika hisoblanadi. Transistorlar bilan bog'liq muammolar mavjud. Uzoq muddatli yuk ostida ulardan ba'zilari ishlamay qolishi mumkin.
Bugungi kunda qoʻllanmalarni tanlash yoki oʻzgartirish uchun yuqori joriy MOSFETlar yordamida narx koʻpincha maʼlum darajada pasaytiriladi. MOSFETlardan foydalanish nafaqat samaradorlikni oshiradi va issiqlikni kamaytiradi, balki kamroq qismlarni ham talab qiladi (odatda har bir ip uchun bitta qurilma). Avtobusni almashtirish narxiga qo'shimcha ravishda, modulyatsiyaning o'zi, shuni ham ta'kidlash kerakki, ba'zi G sinf kuchaytirgichlari odatdagi A/B klassi dizayniga qaraganda ko'proq chiqish qurilmalaridan foydalanadi.
Bir juft qurilma odatdagi A/B rejimida ishlaydi, ular past kuchlanishli shinalardan quvvatlanadi. Shu bilan birga, ikkinchisi faqat vaziyatga qarab faollashtirilgan kuchlanish kuchaytiruvchisi sifatida ishlash uchun kutish rejimida. Faqat G va H sinflari yuqori yuklarga bardosh beradi,kuchli kuchaytirgichlar bilan bog'liq bo'lib, bu erda samaradorlikning oshishi o'z samarasini beradi. Yilni dizaynlar A/B dan farqli ravishda G/H toifali topologiyalardan ham foydalanishi mumkin, chunki kam quvvat rejimiga oʻtish imkoniyati ular biroz kichikroq sovutgich bilan qutulish mumkinligini anglatadi.
D sinf
Ushbu turdagi qurilma oʻz modulli tizimlaringizni yaratish imkonini beradi. Uskunalar yordamida butun chiquvchi oqimni yuqori sifatli qayta ishlash amalga oshiriladi. Ovoz chastotasi quvvat kuchaytirgichlarini loyihalash ish yoki o'yin-kulgi uchun o'z multimedia tizimini yaratishga imkon beradi. Biroq, bu erda ba'zi nuances bor. Ko'pincha noto'g'ri raqamli kuchaytirish deb ataladi, D toifali konvertorlar birlik samaradorligi kafolati bo'lib, haqiqiy sinovda 90% dan ortiq yutuqlarga erishadi.
Birinchi navbatda, agar "raqamli kuchaytirish" noto'g'ri bo'lsa, bu nima uchun D sinfi ekanligini ko'rib chiqishga arziydi. Bu faqat alifbodagi keyingi harf bo'lib, audio tizimlarda C sinfi ishlatilgan. Eng muhimi, qanday qilib 90%+ samaradorlikka erishish mumkin. Yuqorida aytib o'tilgan barcha kuchaytirgich sinflarida konvertor aslida kutish rejimida bo'lsa ham doimiy ravishda faol bo'lgan bir yoki bir nechta chiqish moslamalari mavjud bo'lsa-da, D sinf birliklari ularni tezda o'chiradi va yoqadi. Bu juda qulay va moduldan faqat kerakli daqiqalarda foydalanish imkonini beradi.
Masalan, T sinfidagi audio kuchaytirgichlarni hisoblashTripath-ning D sinfini amalga oshirish, asosiy qurilmadan farqli o'laroq, 50 MGts tartibidagi kommutatsiya chastotalaridan foydalanadi. Chiqish qurilmalari odatda impuls kengligi modulyatsiyasi bilan boshqariladi. Bu turli xil kenglikdagi kvadrat to'lqinlar o'ynatish uchun analog signalni taqdim etadigan modulyator tomonidan yaratilganda. Chiqarish qurilmalarini shu tarzda qattiq nazorat qilish bilan 100% samaradorlikka nazariy jihatdan erishish mumkin (garchi real dunyoda erishib bo'lmasa ham).
D sinfidagi audio kuchaytirgichlar dunyosiga kirib, siz analog va raqamli boshqariladigan modullar haqida ham eslatib o'tishingiz mumkin. Ushbu boshqaruv bloklari analog kirish signaliga va analog boshqaruv tizimiga ega, odatda ma'lum darajada qayta aloqa xatolarini tuzatishga ega. Boshqa tomondan, raqamli konvertatsiya qilish sinfi D kuchaytirgichlari raqamli boshqaruvdan foydalanadi, bu esa quvvat bosqichini xato nazoratisiz almashtiradi. Ko'pgina xaridorlarning fikriga ko'ra, ushbu qaror ham ma'qullanadi. Biroq, bu yerda narx segmenti ancha yuqori.
Audio kuchaytirgich tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, analogga asoslangan D klassi raqamli analogga nisbatan ishlash ustunligiga ega, chunki u odatda past chiqish empedansi (qarshilik) va yaxshilangan buzilish profilini taklif qiladi. Bu maksimal yuklanganda tizimning dastlabki qiymatlarini oshiradi.
Ovoz chastotasi kuchaytirgichlarining parametrlari asosiy modellarnikidan ancha yuqori. Shuni tushunish kerakki, bunday hisob-kitoblar faqat studiyada musiqa yaratish uchun talab qilinadi. Oddiy xaridorlar uchun bularxususiyatlarni oʻtkazib yuborish mumkin.
Odatda D sinfidagi ish bilan bog'liq shovqinni kamaytirish uchun kuchaytirgich va karnay orasiga L-sxema (induktor va kondansatör) joylashtiriladi. Filtr katta ahamiyatga ega. Yomon dizayn samaradorlik, ishonchlilik va ovoz sifatini buzishi mumkin. Bundan tashqari, chiqish filtridan keyin fikr-mulohazalar o'zining afzalliklariga ega. Ushbu bosqichda fikr-mulohazalarni ishlatmaydigan dizaynlar o'zlarining javoblarini ma'lum bir impedansga moslashtira olsa-da, bunday kuchaytirgichlar murakkab yukga ega bo'lganda (ya'ni qarshilik emas, balki karnay), chastotali javob dinamikdagi yukga qarab sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Fikr-mulohaza murakkab yuklarga muammosiz javob berish orqali bu muammoni barqarorlashtiradi.
Oxir-oqibat, D sinfidagi audio kuchaytirgichlarning murakkabligi o'zining afzalliklariga ega. Samaradorlik va natijada kamroq og'irlik. Issiqlikka nisbatan kamroq energiya sarflanganligi sababli, juda kam energiya talab qilinadi. Shunday qilib, D sinfidagi ko'plab kuchaytirgichlar o'zgaruvchan rejimli quvvat manbalari (SMPS) bilan birgalikda ishlatiladi. Chiqish bosqichida bo'lgani kabi, kuchlanishni tartibga solish uchun quvvat manbaining o'zi ham tezda yoqilishi va o'chirilishi mumkin, bu esa samaradorlikning yanada oshishiga va an'anaviy analog/chiziqli quvvat manbalariga nisbatan og'irlikni kamaytirishga imkon beradi.
Agregatda, hatto kuchli D sinfidagi kuchaytirgichlar ham bir necha kilogramm vaznga ega bo'lishi mumkin. SMPS quvvat manbalarining an'anaviy chiziqli manbalarga nisbatan kamchiligi shundakibirinchisida odatda ko'p joy yo'q.
Sinovlar va SMPS modullari bilan solishtirganda chiziqli quvvat manbalariga ega D sinfidagi audio kuchaytirgichlarning koʻplab sinovlari bu haqiqatan ham shunday ekanligini koʻrsatdi. Ikki kuchaytirgich nominal quvvatni ishlatganda, lekin chiziqli quvvat manbai bo'lgan biri yuqori dinamik quvvat darajasini ishlab chiqarishi mumkin edi. Biroq, SMPS dizaynlari odatiy holga aylanib bormoqda va siz do'konlarda o'xshash shakllardan foydalangan holda keyingi avlod D toifasidagi yaxshiroq qurilmalarni ko'rishingizni kutishingiz mumkin.
AB va D sinflari samaradorligini taqqoslash
A/B toifali tranzistorli audio quvvat kuchaytirgichining samaradorligi maksimal chiqish quvvatiga yaqinlashganda ortib borsa-da, D toifali dizaynlar ko'p ish diapazonlarida yuqori samaradorlikni saqlaydi. Natijada, samaradorlik va ovoz sifati tobora oxirgi blokga moyil bo'lmoqda.
Bitta transduserdan foydalaning
To'g'ri amalga oshirilganda, B sinfidan tashqaridagi yuqoridagi bloklarning har biri yuqori aniqlikdagi kuchaytirgichning asosini tashkil qilishi mumkin. Potentsial unumdorlikdagi kamchiliklardan tashqari (bu asosan sinfga emas, balki dizayn qaroridir), blok turini tanlash asosan xarajat va samaradorlikka bog'liq.
Hozirgi bozorda oddiy A/B toifali audio kuchaytirgich ustunlik qiladi va buning sababi yaxshi. Bu juda yaxshi ishlaydi, nisbatan arzon va uningsamaradorlik past quvvatli ilovalar uchun (>200W) juda mos keladi. Albatta, konvertor ishlab chiqaruvchilari, masalan, 1000 Vt quvvatga ega Emotiva XPR-1 monoblok bilan konvertni itarishga harakat qilar ekan, ular uskunani tez isitishga qodir tizimlar sifatida kuchaytirgichlarini takrorlamaslik uchun G/H va D sinf dizaynlariga murojaat qilmoqdalar. Ayni paytda, bozorning narigi tomonida, toza ovoz umidida qurilmaning samaradorligi yo'qligini kechira oladigan A sinf muxlislari bor.
Natija
Axir, konvertor sinflari unchalik muhim emas. Albatta, haqiqiy farqlar mavjud, ayniqsa narx, kuchaytirgich samaradorligi va shuning uchun og'irlik haqida gap ketganda. Albatta, agar foydalanuvchi kuchli sovutish tizimiga ega bo'lmasa, A sinfidagi 500 Vt qurilmalar yomon fikrdir. Boshqa tomondan, sinflar orasidagi farqlar ovoz sifatini aniqlamaydi. Oxir-oqibat, o'z loyihalarini ishlab chiqish va amalga oshirishga to'g'ri keladi. Transduserlar audio tizimning bir qismi bo'lgan faqat bitta qurilma ekanligini tushunish muhimdir.
