Erősítő - hang- vagy precíziós erősítő fogalmak mikroszkóp alatt - B; W csoport
Tranzisztor vagy cső, A, B vagy A/B osztály, és mi a helyzet a D osztályral: ha az erősítő koncepciókról van szó, akkor vannak preferenciák, nézetek, tudatlanság és néha árokharc önmagában az üdvösség fogalma felett. A kiindulási helyzet, az erősítő követelményprofilja valóban világos lenne: pontosan annak, ami elöl érkezik, annak hátul kell kijönnie, egyszerűen több energiával a háta mögött - egyszerű jelerősítéssel. Minden megerősítési elvnek vannak erősségei és gyengeségei. A legjobb választás az adott audioláncban a műszaki környezeti változóktól és végső soron a hallgatási preferenciáktól is függ. Hasznos alaposabban megvizsgálni az egyes áramkörök fogalmait. Így elegánsan megkerüli a mítoszokat és fenntartható vásárlási döntéseket hoz.
Erősítő osztályok
Először az erősítők osztályozásához. Ez olyan, mint a különféle fogalmak számozása, és összefügg azzal a sorrenddel, amelyben az egyes áramköri technológiák felmerülnek. A besorolás nem az erősítő áramköri koncepciójából származik. Ez különösen nyilvánvaló a D osztályú erősítőknél. A "D" miatt ezeket helytelenül digitális erősítőknek nevezik. A funkcionális elv azonban analóg és az impulzusszélesség modulációján alapul. A hifi-szektorban általánosan használt egyéb osztályok az A és B osztály, vagy mindkettő A/B osztály kombinációja.
A jó erősítőre vonatkozó követelmények
Egy jó hifi erősítő feladata, hogy a bemeneti jelet a lehető leg lineárisabban erősítse a hallható frekvenciatartományig, magas külső feszültségaránnyal, torzításmentes és nagy sebességgel, azaz él meredekséggel vagy impulzusstabilitással. Ezt a lehető legmagasabb fokú hatékonysággal is meg kell tenni, hogy a lehető legkevesebb energia hővé alakuljon és elveszjen. Ez az elmélet. A gyakorlatban van néhány akadály, amelyet meg kell küzdeni annak érdekében, hogy a lehető legközelebb kerülhessünk ehhez az elméleti nézethez és ezáltal az ideális, tökéletes erősítőhöz.
Az olyan elektromos alkatrészek, mint a csövek és a tranzisztorok, nem lineáris működési jellemzőkkel rendelkeznek. Az erősített jel torzulásának elkerülése érdekében ideális esetben a lehető leg lineárisabbnak kell lennie, beleértve az audiospektrum teljes frekvencia-válaszát is.
A osztályú erősítő
Ez a legrégebbi típusú erősítő, és már a cső korában használták. Az erősítő munkapontja a jelleggörbe egyenes részének közepén helyezkedik el, hogy a torzítás a lehető legkisebb legyen. Mivel a működési pont a jelleggörbe közepén fekszik, az erősítő mindig modulált, ami azt jelenti, hogy mindig nagyon nagy áram folyik. Ezért ezek az erősítők nem túl energiatakarékosak és rossz hatásfokúak. A 200 wattos erősítő maximális hatékonysága kisebb, mint 50% teljes kimeneten, és 10 wattnál ez csak 2,5% -ra csökken. Ez azt jelenti, hogy ez a fajta erősítő több energiát alakít hővé, mint zenévé, különösen akkor, ha tétlen, amikor nem erősítenek jelet.
1. kép: itt egy példa egy erős, 160 wattos, A osztályú mono erősítőre az 1990-es évekből, Krell (KMA-160). Az impozáns hűtőbordákból kiderül, hogy itt sok hőt kell elvezetni.
2. ábra: Az A osztályú erősítő jelleggörbéje működési ponttal és áramköri elvvel. A működési pont - vagyis a nulla egyenes - a karakterisztika lineáris részében található.
3. ábra: Tisztítsa meg az A osztályú erősítő kimeneti jelét.
Másrészt a torzítások nagyon kicsiek, és az impulzusstabilitás is nagyon jó. Az impulzus-ellenállás és a nagy kimenő teljesítmény garantálásához ezekhez az erősítőkhöz nagyon nagy és nagy teljesítményű transzformátorokra és megfelelő tápegységekben lévő elektrolit-kondenzátorokra van szükség. Azok a hűtőbordák, amelyekre a teljesítménytranzisztorok vannak felszerelve a keletkező hő elvezetésére, szintén nagyon terjedelmesek. Ez nagyon nagy és nehéz eszközökhöz vezet. Az áramkör kialakításának sok rajongója van az audiofil közösségben.
Az energiahatékonyságra való törekvés korában az A osztályú erősítők rossz fényben vannak, a nagy teljesítményveszteség miatt. A tiszta A osztályú erősítőket ezért nem találják gyakran. És ha igen, akkor gyakran csőerősítőként alacsony kimeneti teljesítménnyel (7-30 watt), ritkábban 200 wattos kimenettel.
B osztályú erősítő
A B osztályú erősítő úgynevezett push-pull erősítőként működik. Ez azt jelenti, hogy az egyik tranzisztor felerősíti a hasznos jel pozitív, a másik negatív félciklusát. Ezeknek a tranzisztoroknak a működési pontjai (nulla vonala) a karakterisztika nemlineáris részében vannak, és a félhullámokat vissza kell szerelni az erősítő kimenetén, ami úgynevezett átviteli torzulásokhoz vezet. Az áramkör felépítéséből adódóan az erősítő hatékonyabb, teljes szintjén kb. 80%, 10 wattnál pedig kb. 17%. De a torzítást negatív visszacsatolással kell csökkenteni annak érdekében, hogy jól használható erősítőt kapjunk.
4. ábra: Görbe a B osztályú erősítő munkapontjával, nagyon jól láthatja, hogy a munkapont hogyan áll a görbe nemlineáris részében. Ez az átviteli torzulásokhoz vezet, amelyek a következő képen láthatók.
5. ábra: A B osztályú erősítő torzított kimeneti jele.
A/B osztályú erősítő
Ez az áramkör egyesíti a fent bemutatott két erősítő-koncepciót. Az A osztályú áramkört alacsony fogyasztási tartományban használják, és az erősítő B osztályú üzemmódban működik a magasabb tartományban. Ez minimális torzítást eredményez, különösen a kis jeltartományban, és az A-ról B-re történő zökkenőmentes átmenetnek és a negatív visszacsatolásnak köszönhetően a torzítást magasabb szabályozási szinttel továbbítja, amely kevesebb, mint 0,03%, ami nagyon jó értéknek felel meg. Ezt valamivel kisebb nyereség árán vásárolják meg a negatív visszacsatolás miatt, amelyet azonban egy további erősítő fokozat kompenzál.
Az A/B osztály koncepciója az analóg HiFi erősítők leggyakoribb áramköri elrendezése. Ezek a vitathatatlan és mindenütt jelen lévő munkalovak dominálják a piacot - legalábbis a kiváló minőségű hifi alkalmazások esetében!
6. ábra: Példa egy AB osztályú erősítőre, a Classé CA-M400 készülékére
7. ábra: A két A és B működési pont erre a jelleggörbére van rajzolva, az áramkör elvével együtt. A nyugalmi áramok helyes beállítása annak érdekében, hogy az átmenetek folyékonyakká váljanak és a megfelelő negatív visszacsatolás, a torzítások nagyon kicsiek maradjanak.
D osztályú erősítő
A D osztályú erősítők teljesen más elven működnek. A D osztályú erősítőket gyakran digitális erősítőknek nevezik, ami helytelen, mivel a "D" nem a digitális. A besorolással kezdte A-nál, és kiderült, hogy az impulzusszélesség-erősítők ezután D betűt kaptak. Mint az imént mondtam, ezek az erősítők az impulzusszélesség moduláció elvén működnek. Ez alapvetően egy analóg munkamódszer, amely a következőképpen működik.
A bemeneti jelet egy úgynevezett komparátorba vezetik, amelyhez egy fűrészfog alakú jelet generátor alkalmaz. Ennek a frekvenciája sokszor nagyobb, mint a bemenő jelé, általában 100kHz és 1MHz között. A frekvenciát és az amplitúdót állandó értéken tartják. A két jelet most összehasonlítjuk egymással az összehasonlítóban. A kimenet be- vagy kikapcsol, attól függően, hogy melyik jelnek van magasabb szintje. A kimeneten állandó amplitúdójú, de különböző szélességű téglalapokkal rendelkező négyzethullámú jel van. Ezt a módszert impulzusszélesség-modulációnak nevezzük, mivel az impulzusok (téglalapok) különböző szélességűek (szélességűek). A hasznos jel információit - frekvenciáját és amplitúdóját - most ezek a különböző hosszúságú impulzusok tartalmazzák.
8. ábra: A hasznos jel és a háromszög alakú jel egyes érintkezési pontjainál egy érték keletkezik az összehasonlítóban, ami a négyzethullámú jel különböző szélességeit eredményezi (alul piros).
Ez a négyzethullámú jel vezérli a következő erősítő fokozatot azzal, hogy váltakozva teljesen nyitja vagy zárja a tranzisztort a négyszögjel pozitív és negatív részéhez. Mivel a tranzisztorok vagy teljesen zártak, vagy teljesen nyitottak, ez az áramkörtechnika annyira hatékony, hogy a teljes teljesítménytartományban 90–95% -os hatékonyság érhető el. A korábban tárgyalt A és AB osztályú koncepciókban az erősítő tranzisztorok mindig valahogy nyitva vannak, így az áram mindig áramlik és az energia.
9. ábra: D osztályú erősítő blokkvázlata. Az audio jelet a háromszögjel impulzusszélességű jellé alakítja az összehasonlítóban. Ez tartalmazza az összes hasznos információt, majd csak annyit vezérel az erősítő részen, amennyi szükséges. A kimeneten a magas frekvenciájú komponenseket egy LC aluláteresztő szűrő kiszűri, és az erősített hangjel marad.
Az egyszerű D osztályú áramkörök negatív tulajdonságai
A D osztályú erősítők olcsón és kompaktan építhetők fel. Ezért olcsóbb és olcsóbb audio berendezésekben széles körben használják őket. A kész D osztályú modulokat olcsón megrendelheti az alkatrészgyártóktól, és beépítheti saját készülékeibe. Ezek az elsődlegesen az ár és a tömörség miatt kialakított modulok könyörtelenül felfedik az egyszerű és közepes D fogalmak tónusgyengeségeit. Az audiofil közösség rossz D képe nem véletlen, mivel ezeket a modulokat a jobb hifi márkák is használják.
De van egy másik út is - innovatív, modern D osztályú koncepciók.
10. ábra: A Classé Sigma MONO belső képe, a nagy toroid transzformátor és az elektrolit kondenzátorok, amelyek a nagy teljesítményű erősítőkből ismertek, itt hiányoznak, de a teljesítményerősítő még mindig figyelemre méltó 350 wattos kimenőteljesítménnyel rendelkezik. A D osztályú technológia mellett kapcsoló tápegységet is használnak. Újabb Classé fejlesztés. Ugyanaz a történet vonatkozik a kapcsoló tápegységekre, mint a D osztályra: olcsó, kompakt, nagy hatékonysággal párosítva. Olcsón építve ezeket az előnyöket tisztátalan és nem problémamentes tápegységgel vásárolják meg. A Classé kapcsolt üzemmódú tápegységek igényesen megtervezettek, működnek a Power Corrector Factorral (az áramlás korrelál a feszültséggel) és garantálják az impulzusálló és tiszta tápellátást az erősítő szakaszban. Tiszta teljesítménymutató: 350 watt effektív érték 8 ohm mellett, és a teljesítmény megduplázása 4 ohm mellett (700 watt - RMS = szigorúbb mérési módszer, mint a szokásos csúcsérték-mérés esetén, amelynek eredményeként 1,41-szeresével magasabbak az értékek).
11. ábra: A modern D osztályú koncepciók mindenképpen képesek elérni az A osztályú erősítők minőségét, és még mindig nagyon energiatakarékosak.