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

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 05:28

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

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

Klasifikacija

Klasa pojačala je vrijednost izlaznog signala na koji ga pokreće sinusoidni ulazni signal u funkcionalnom krugu tokom jednog radnog ciklusa i mijenja se kao posljedica ovog uticaja. Klasifikacija pojačala u klase ovisi o parametrima linearnosti načina rada koji se koristi za pojačavanje dolaznih signala iz kategorija s povećanom tačnošću sa prilično smanjenom efikasnošću do potpuno nelinearne . U ovom slučaju točnost reprodukcije zvuka signala nije tako velika, ali je učinkovitost prilično visoka. Sve ostale klase pojačala su neka vrsta posredničkih modela između ove dvije grupe.

Prva grupa

Sve klase pojačala mogu se uslovno podijeliti u dvije podgrupe. 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 grupa

Druga kategorija uređaja uključuje modernije 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 najčešće 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 odlikuje visoka linearnost u odnosu na ostale.

Obično pojačala klase A u svom radu koriste jednu verziju tranzistora . Povezan je s osnovnom konfiguracijom emitera za dvije polovice signala tako da će germanij 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 ograničenje 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 trenutnom izvoru.

Budući da pojačala u ovoj kategoriji rade, kao što smo već rekli, u ultra-linearnom području, DC bias mora biti ispravno postavljen .- ovo će osigurati pravilan rad i dati zvuk sa snagom od 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 karakteristika dovodi do oslobađanja velike količine topline, dok je njihova efikasnost prilično niska - manje od 40%, što ih čini nepraktičnima kada je u pitanju neka vrsta snažnih akustičnih sistema. Osim toga, zbog povećane struje bez opterećenja 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 efikasnijoj kategoriji.

IN

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

U pojačalima ove klase nema osnovne istosmjerne struje jednosmjernog nivoa, budući da je njegova struja mirovanja nula, pa su parametri istosmjerne snage obično mali. Shodno tome, njegova efikasnost je mnogo veća od efikasnosti uređaja A. Istovremeno 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 za vrijeme svog rada provodi 1/2 ciklusa samo u pozitivnom ili negativnom polu-ciklusu dolaznog signala.

Prema tome, 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% efikasniji od pojačala klase A. Problemi s modelima ovog tipa su u tome što daju značajna izobličenja u vrijeme 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 da 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 polovina signala koji ide u hodnik od 0,7 V početi reproducirati neprecizno. Posljedično, to čini uređaje kategorije B praktički neprikladnim za upotrebu 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 rada, 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 . Ovo potpuno uklanja sve probleme s izobličenjem signala prethodnog pojačala grupe B. Razlika je u tome što par tranzistora ima prilično nizak napon prednapona, tipično 5 do 10% struje mirovanja. U ovom slučaju, provodni uređaj ostaje uključen duže od vremena jednog polu ciklusa, ali je istovremeno mnogo manji od punog ciklusa ulaznog signala.

Sigurno je to reći uređaj tipa AB smatra se odličnim kompromisom između modela klase A i klase B u smislu efikasnosti i linearnosti .i, dok je efikasnost konverzije audio signala približno 50%.

WITH

Dizajn jedinica C-klase ima maksimalnu efikasnost, ali u isto vrijeme prilično lošu linearnost u odnosu na sve ostale kategorije. Pojačalo C-klase je prilično zamjetno, 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 pruža najveću efikasnost uređaja, njegova efikasnost je oko 80%, ali istovremeno unosi prilično značajna izobličenja zvuka u izlazni signal.

Ove dizajnerske karakteristike onemogućuju upotrebu pojačala u sistemima zvučnika . U pravilu, ovi su modeli našli svoje područje primjene u visokofrekventnim generatorima, kao i u određenim verzijama pojačavača radio-frekvencija, gdje se strujni impulsi emitirani na izlazu pretvaraju u sinusoidne valove određene frekvencije.

D

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

U velikoj većini audio sistema, izlazne faze rade u klasi A ili AB . U integriranim pojačalima grupe D, rasipanje snage linijskih ulaza je značajno čak i u slučaju njihove maksimalne potpune, gotovo idealne implementacije. To daje modelima D klase značajnu prednost u većini područja primjene zbog minimalnog stvaranja topline, smanjene težine i dimenzija uređaja i, shodno tome, smanjene cijene proizvoda, dok se vijek trajanja baterija u takvim modelima povećava u usporedbi s modelima drugi dizajn.

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

Ostalo

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

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

Pojačalo klase I . Takvi modeli imaju nekoliko setova 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 ukrštanja, prekidač se uključuje i isključuje istovremeno s glavnim ciklusom.

Pojačalo klase S . Ova klasa pojačala klasificirana je kao nelinearni sklopni mehanizam. Po svom mehanizmu rada, oni su donekle 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. Ovaj efekt je omogućen dizajnom koji omogućuje pretvaranje analognih signala u više digitalne PWM zvukove. Dizajn uređaja klase C kombinira karakteristike niskog izobličenja signala slične AV kategoriji, uz održavanje efikasnosti na nivou 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 njegovog rada nalikuje radu najjednostavnijeg dizalice: okrenete ručicu i voda iz vodovoda 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 i određuje se 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 ručicu slavine, ali voda će isprva teći slabo, a onda će se odjednom protok naglo povećati.

Iz tog 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 određeni nivo - 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 curiti mali mlaz vode. Kao rezultat toga, efikasnost takvih modela ne prelazi 50-70%, upravo je niska efikasnost 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 povezane s njima, 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 se zatvoriti u potpunosti, ili otvoriti bez posrednih vrijednosti. To znači da efikasnost takvih modela može biti blizu 100%.

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

Glavna prednost uređaja D klase je povećana efikasnost . i, shodno tome, blažu potrošnju energije

Dugo se vjerovalo da je tako za povezivanje visokokvalitetnih zvučničkih sistema, AB pojačala će biti optimalno rješenje … Modeli kategorije D dali su konverziju 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 i zatvoriti gotovo trenutno, u trgovinama ima dosta širokopojasnih uređaja klase D.

Ovi modeli su namijenjeni za upotrebu ne samo sa subwooferima, već i sa modernim zvučničkim sistemima svih vrsta. Za one opcije gdje nije potrebna velika snaga, ima smisla kupiti prilično kompaktno pojačalo.

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

Ako je područje za zvučnu instalaciju ograničeno, tada biste trebali bolje pogledati širokopojasne modele grupe D . Sa istim parametrima snage kao i proizvodi AV klase, 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 bas tonski blok najfrekventniji raspon energije koji troši energiju-u ovom slučaju efikasnost proizvoda je od temeljne važnosti, a u tome jednostavno nema konkurenata proizvodima klase D.

U ovom videu možete se jasnije upoznati s klasama pojačala.