Helivõimendite klassid

Kindlasti on paljud kuulnud, et tänapäevased võimendid võivad kuuluda erinevatesse klassidesse. Inimesed, kes on aga akustilistest süsteemidest ja helitehnika tehnilistest omadustest kaugel, ei saa tõenäoliselt aru, mis tähetähiste taga peitub.

Meie ülevaates räägime üksikasjalikumalt, millised võimendiklassid on, millised need on ja kuidas optimaalset mudelit valida.

Võimendi klass on väljundsignaali väärtus, mille juures see funktsionaalses diagrammis ühe töötsükli jooksul sinusoidse sisendsignaali abil juhitakse ja selle mõju tulemusena muutub. Võimendite klassifitseerimine klassidesse sõltub režiimi lineaarsusparameetritest, mida kasutatakse kategooriatest sissetulevate signaalide võimendamiseks suurema täpsusega, üsna madala efektiivsusega kuni täiesti mittelineaarseks. Sel juhul pole signaali heli taasesituse täpsus nii suur, kuid efektiivsus on üsna kõrge. Kõik muud võimendiklassid on mingid vahepealsed mudelid nende kahe rühma vahel.

Kõik võimendiklassid võib tinglikult jagada kahte alarühma. Esimene sisaldab klassikalisi A-, B-, aga ka AB- ja C-klassi juhitavaid mudeleid. Nende kategooria määrab nende juhtivuse parameeter väljundsignaali teatud osas. Seega asub sisseehitatud transistori töö väljundis keskel "väljas" ja "sees" vahel.

Teise kategooria seadmed hõlmavad kaasaegsemaid mudeleid, mida peetakse nn lülitusklassideks - need on mudelid D, E, F, aga ka G, S, H ja T.

Need võimendid kasutavad töötamisel impulsi laiuse modulatsiooni, aga ka digitaalseid ahelaid signaali pidevaks ülekandmiseks "täielikult välja" ja "täielikult sisse lülitatud" vahel. Selle tulemusena tekib küllastuspiirkonnas võimas väljund.

Räägime erinevatest võimendiklassidest lähemalt.

A-klassi mudeleid kasutatakse kõige laialdasemalt nende disaini lihtsuse tõttu. Selle põhjuseks on mitmed sissetuleva signaali moonutuste parameetrid ja vastavalt ka kõrge helikvaliteet võrreldes kõigi teiste võimendipaigaldiste kategooriatega. Selle kategooria mudelid on teistega võrreldes väga lineaarsed.

Tavaliselt kasutavad A-klassi võimendid oma töös ühte transistoride versiooni. See on ühendatud emitteri põhikonfiguratsiooniga kahe signaali poole jaoks, nii et germaaniumitransistor läbib seda alati isegi siis, kui faasisignaali pole. See tähendab, et väljundis ei liigu staadium täielikult signaali katkemise ja küllastuse piirkonda. Sellel on oma nihkepunkt ligikaudu koormusjoone keskel. Selline struktuur toob kaasa asjaolu, et transistor lihtsalt ei aktiveeru - seda peetakse selle üheks peamiseks puuduseks.

Kuna A-klassi seadmed on ühe otsaga ja töötavad kõigi antud kõverate lineaarses tsoonis, läbib üks väljundseade terve 360 ​​kraadi, sel juhul on A-kategooria seade vooluallikaga täielikult ühilduv.

Kuna selle kategooria võimendid töötavad, nagu me juba ütlesime, ultralineaarses piirkonnas, tuleb alalisvoolu eelpinge õigesti seadistada. - see tagab korraliku töö ja annab helivoo võimsusega 24 vatti. Kuid kuna väljundseade on alati väljalülitatud olekus, juhib see pidevalt voolu ja see loob tingimused pidevaks võimsuse kadumiseks kogu konstruktsioonis. See funktsioon viib suure hulga soojuse vabanemiseni, samas kui nende efektiivsus on üsna madal - ei ületa 40%, mis muudab need ebapraktiliseks, kui tegemist on mingi võimsa akustilise süsteemiga. Pealegi, paigaldise suurenenud tühivoolu tõttu peab toiteplokk olema vastavate mõõtmetega ja võimalikult palju filtreeritud, vastasel juhul ei saa vältida võimendi heli ja kolmandate isikute suminat. Just need puudused viisid selleni, et tootjad olid sunnitud jätkama tööd tõhusama kategooria võimendite loomisega.

B-klassi võimendid lõid tootjad, et lahendada probleeme, mis on seotud eelmise kategooria paigaldustele omase madala efektiivsuse ja suurenenud ülekuumenemise tasemega. B-kategooria mudelid kasutavad oma töös paari täiendavat transistorit, tavaliselt bipolaarset. Nende erinevus seisneb selles, et mõlema signaali poole jaoks on väljundserv üles ehitatud push-pull skeemi järgi, nii et iga transistorseade annab võimenduse vaid poole väljundsignaalist.

Selles võimendiklassis ei ole põhilist alalisvoolu eelpingevoolu, kuna selle puhkevool on null, seega on alalisvoolu võimsus tavaliselt madal. Sellest lähtuvalt on selle efektiivsus palju suurem kui seadmete A. Samal ajal kui signaal läheb positiivseks, juhib positiivse eelpingestusega transistor seda ja negatiivse eelpingestusega transistor jääb väljalülitatuks. Samamoodi, hetkel, kui sisendsignaal võtab negatiivse väärtuse, lülitatakse positiivne välja ja negatiivselt kallutatud transistor, vastupidi, aktiveeritakse ja annab signaali negatiivse poole. Selle tulemusena viib transistor oma töö ajal läbi 1/2 tsüklit ainult sissetuleva signaali positiivses või negatiivses pooltsüklis.

See push-pull disain on umbes 45-60% tõhusam kui A-klassi võimendid. Seda tüüpi mudelite probleemiks on see, et need tekitavad helisignaali läbimise ajal olulisi moonutusi, mis on tingitud transistoride "surnud tsoonist" sisendpinge koridoris väärtustega -0,7 V kuni +0,7 V.

Nagu kõik füüsikakursusest teavad, peab baasemitter andma umbes 0,7 V pinget, et bipolaartransistor saaks täisjuhtmestiku käima.Kuni see pinge ületab selle märgi, ei nihku väljundtransistor sisselülitatud asendisse. See tähendab, et pool signaali, mis läheb 0,7 V koridori, hakkab ebatäpselt taasesitama. Sellest tulenevalt muudab see B-kategooria seadmed täppisakustilistes seadmetes kasutamiseks praktiliselt sobimatuks.

Sest nende moonutuste ületamiseks loodi nn AB-klassi kompromissseadmed.

See mudel on omamoodi A- ja B-kategooria disaini tandem.Tänapäeval peetakse AB-tüüpi võimendeid üheks levinumaks disainivalikuks. Need töötavad natuke nagu B-kategooria tooted, ainsaks erandiks on see, et mõlemad transistorseadmed suudavad lainekuju ristumiskoha lähedal signaali samal ajal juhtida. See välistab täielikult kõik eelmise rühma B võimendi signaali moonutuste probleemid.Erinevus seisneb selles, et transistoride paaril on üsna madal eelpinge, reeglina on see 5-10% puhkevoolu parameetritest. Sel juhul jääb juhtiv seade sisse lülitama kauemaks kui ühe pooltsükli aeg, kuid samal ajal on see palju vähem kui sisendsignaali täistsükkel.

Seda võib täiesti kindlalt väita AB-tüüpi seadet peetakse tõhususe ja lineaarsuse osas suurepäraseks kompromissiks A- ja B-klassi mudelite vahel.ja kuigi helisignaali muundamise efektiivsus on ligikaudu 50%.

C-klassi paigaldised on kavandatud olema võimalikult tõhusad, kuid nende lineaarsus on kõigi teiste kategooriatega võrreldes üsna halb. C-klassi võimendi on kallutatud üsna märgatavalt, mistõttu sisendvool läheb nulli ja jääb sinna üle 1/2 tsükli sissetulevast signaalist. Sel ajal on transistor selle väljalülitamiseks ooterežiimis.

Sellised disainifunktsioonid muudavad võimendite kasutamise akustilistes süsteemides võimatuks. Reeglina on need mudelid leidnud oma kasutusala kõrgsagedusgeneraatorites, aga ka raadiosagedusvõimendite üksikutes versioonides, kus väljundis väljastatud vooluimpulsid muundatakse antud sagedusega siinuslaineteks.

D-kategooria võimendi viitab kahe kanaliga mittelineaarsetele lülitusmudelitele, neid nimetatakse ka PWM-võimenditeks.

Enamikus helisüsteemides töötavad väljundastmed klassides A või AB. D rühma integreeritud võimendites on liinisisendite võimsuse hajumine märkimisväärne isegi nende kõige täielikuma, peaaegu ideaalse teostuse korral. See annab D-klassi mudelitele enamikus rakendustes märkimisväärse eelise tänu minimaalsele soojuse tekkele, seadme väiksemale kaalule ja mõõtmetele ning sellest tulenevalt madalamale tootehinnale, samas pikeneb selliste mudelite aku kasutusiga võrreldes muu disainiga mudelitega.

F-klassi võimendi. Need mudelid suurendavad efektiivsust, nende efektiivsus on umbes 90%.

G klassi võimendi. See võimendi on tegelikult TDA põhiklassi AB seadme täiustatud kõrglineaarne disain. Selle kategooria mudelid saavad sissetuleva signaali parameetrite muutumise korral automaatselt lülituda erinevate elektriliinide vahel. Selline ümberlülitamine vähendab oluliselt energiatarbimist ja vähendab vastavalt soojuskadudest tingitud energiatarbimist.

I klassi võimendi. Sellistel mudelitel on paar komplekti täiendavaid väljundseadmeid. Enne sisselülitamist on need paigutatud push-pull konfiguratsiooni. Esimene seade lülitab signaali positiivse osa ja teine ​​vastutab sarnaselt B-kategooria võimenditega negatiivse osa ümberlülitamise eest.Kui sisendis puudub helisignaal või kui signaal jõuab nullpunkti, toimub lülitus. mehhanism lülitub sisse ja välja samaaegselt põhitsükliga.

S-klassi võimendi. See võimendite klass on klassifitseeritud mittelineaarseks lülitusmehhanismiks. Oma töömehhanismi poolest on nad mõneti sarnased D-kategooria võimenditega.Selline võimendi muudab sissetulevad analoogsignaalid digitaalseks, võimendades neid mitmekordselt. Seega on väljundvõimsuse suurendamiseks tavaliselt lülitusseadme digitaalne signaal kas täielikult sees või täielikult välja lülitatud, seega võib selliste seadmete efektiivsus olla 100%.

T-klassi võimendi. Teine versioon digitaalsest võimendist. Tänapäeval koguvad sellised mudelid üha enam populaarsust sissetuleva signaali digitaalset töötlemist võimaldavate mikroskeemide, aga ka sisseehitatud mitme kanaliga 3D-helivõimendite tõttu.Selle efekti tagab disain, mis võimaldab teil teisendada analoogsignaalid kõrge PWM-iga digitaalseteks helideks. C-klassi seadmete disain ühendab endas AB-kategooriaga sarnase madala moonutusega signaali omadused, säilitades samal ajal D-klassi mudelite efektiivsuse.

Alustuseks peatume sellel, kuidas võimendi põhimõtteliselt töötab. Kindlasti üllatate, kuid tegelikult ei võimenda tehase võimendi midagi. Tegelikult, selle töömehhanism sarnaneb kõige lihtsama kraana tööga: väänad käepidet ja vesi hakkab veevärgist tugevamalt või nõrgemalt voolama ja kui keerad, siis vool blokeerub. Võimendites toimuvad kõik protsessid ühtemoodi. Võimsast toitemoodulist voolab vool läbi seadmega ühendatud kõlari. Sel juhul võtavad kraani funktsiooni üle transistorid - väljundis juhitakse nende sulgemise ja avanemise astet võimendile edastatava signaali abil. Selle järgi, kuidas see kraana täpselt töötab, st kuidas väljundtransistorid töötavad, määratakse võimendite klass.

Kui me räägime AB-seadmetest, siis nendes olevatel transistoridel võib olla ebameeldiv omadus avaneda ja sulguda ebaproportsionaalselt neile saabuvate signaalide suhtes. Seega jääb nende töö muutumatuks. Tulles tagasi segisti analoogia juurde, siis saab kraani käepidet keerata, aga vesi hakkab alguses aeglaselt voolama ja siis järsku vooluhulk järsku suureneb.

Sel põhjusel AB kategooria transistore tuleb lahti hoida ka siis, kui signaal puudub. See on vajalik selleks, et nad hakkaksid kohe tööle ja ärge oodake, kuni signaal jõuab teatud tasemeni - ainult sel juhul suudab võimendi heli taasesitada minimaalsete moonutustega. Praktikas tähendab see, et osa kasulikust energiast läheb raisku. Kujutage vaid ette, et avate kõik korteris olevad veekraanid ja nendest voolab pidevalt väike tilk vett. Selle tulemusena ei ületa selliste mudelite efektiivsus 50-70%, see on madal efektiivsus, mis on AB-klassi võimendite peamine puudus.

Kui me räägime D-klassi seadmetest, siis on nende tööpõhimõte täpselt sama: neil on oma väljundtransistorid, mis on võimelised sulgema ja avama. Seega reguleeritakse voolu läbimist nendega ühendatud kõlarite kaudu, kuid nende avanemist kontrollib ainult signaal, mis oma konfiguratsioonis on sissetulevast kõlarist väga kaugel.

Nii kantakse signaal D-klassi seadmete väljundtransistoridele. Sel juhul toimivad need täiesti erineval viisil: kas sulguvad täielikult või avanevad ilma vahepealsete väärtusteta. See tähendab, et selliste mudelite efektiivsus võib olla 100% lähedal.

Muidugi on veel vara selliseid signaale helisüsteemidesse edastada, esiteks peaks see naasma standardkonfiguratsiooni. Seda saab teha nii väljunddrosseli kui ka kondensaatori abil - pärast nende töötlemist moodustub väljundis võimendatud signaal, mis oma kujul kordab täielikult sissetulevat. See on tema, kes edastatakse kõnelejatele.

D-klassi seadmete peamine eelis on suurenenud efektiivsus ja sellest tulenevalt säästlikum energiatarbimine

Pikka aega eeldati, et kvaliteetsete akustiliste seadmete ühendamiseks on AB-võimendid parim lahendus. D-kategooria mudelid muutsid sissetuleva signaali vähendatud sagedusega impulsssignaaliks, mille tulemusena andis see head heli ainult bassikõlari režiimis. Tehnoloogia on astunud tänapäeval suure sammu edasi ja täna on juba olemas kiired transistorid, mis suudavad nii avaneda kui ka sulguda peaaegu hetkega, D-klassi lairibaseadmeid on poodides päris palju.

Need mudelid on mõeldud kasutamiseks mitte ainult bassikõlarite, vaid ka mis tahes tüüpi kaasaegsete akustiliste süsteemidega. Nende valikute jaoks, kus suurt võimsust pole vaja, on mõttekas osta üsna kompaktne võimendi.

Seega, kui teil on kõlarite ühendamiseks piisavalt ruumi, võite valida AB-klassi mudeli. Nende mudelite vooluring on mitme aastakümne jooksul hästi arenenud, need annavad üsna hea helikvaliteeti ja rikke korral saate neid lähimas teeninduskeskuses hõlpsasti parandada.

Kui helipaigaldise ala on piiratud, siis tasuks D-rühma lairibamudelitega lähemalt tutvuda. AB-klassi toodetega samade võimsusparameetritega on need palju väiksemad ja kergemad, pealegi soojenevad vähem ning mõned mudelid lubavad neid isegi diskreetselt paigaldada kõige väiksema sekkumisega.

Subwooferi ühendamiseks maksimaalne eelis D-klassi paigaldustes, kuna bassitoonide plokk on kõige energiakulukam sagedusvahemik - sel juhul on toote efektiivsus põhimõttelise tähtsusega ja selles pole D-klassi toodetele lihtsalt konkurente.

Selles videos saate selgemalt tutvuda helivõimendite klassidega.