Mga Klase Ng Mga Amplifier Ng Tunog: Pag-uuri - D, A, B, C, AB At Iba Pa. Ultra-linear At Digital. Aling Klase Ang Mas Mahusay?

2024 May -akda: Beatrice Philips | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 06:01

Tiyak na marami ang narinig na ang mga modernong amplifier ay maaaring kabilang sa iba't ibang mga klase. Gayunpaman, ang mga taong malayo sa mga system ng acoustic at mga teknikal na tampok ng kagamitan sa tunog ay hindi maisip kung ano ang nakatago sa likod ng mga pagtatalaga ng sulat.

Sa aming pagsusuri, pag-uusapan namin nang mas detalyado tungkol sa kung ano ang mga klase ng amplifiers, kung ano sila, at kung paano pipiliin ang pinakamainam na modelo.

Pag-uuri

Ang klase ng amplifier ay ang halaga ng output signal kung saan ito ay hinihimok ng sinusoidal input signal sa functional circuit sa panahon ng isang operating cycle at nagbabago bilang isang resulta ng impluwensyang ito. Ang pag-uuri ng mga amplifier sa mga klase ay nakasalalay sa mga linearity parameter ng mode na ginamit upang palakasin ang mga papasok na signal mula sa mga kategorya na may nadagdagang katumpakan na sa halip ay nabawasan ang kahusayan sa ganap na hindi linear . Sa kasong ito, ang katumpakan ng pagpaparami ng tunog ng signal ay hindi gaanong mahusay, ngunit ang kahusayan ay medyo mataas. Ang lahat ng iba pang mga klase ng amplifier ay ilang uri ng mga intermediate na modelo sa pagitan ng dalawang pangkat na ito.

Unang pangkat

Ang lahat ng mga klase ng amplifier ay maaaring may kondisyon na nahahati sa dalawang subgroup. Kasama sa una ang mga klasikong kinokontrol na modelo ng mga klase A, B, pati na rin ang AB at C . Ang kanilang kategorya ay natutukoy ng parameter ng kanilang conductivity sa isang tiyak na seksyon ng output signal. Kaya, ang pagpapatakbo ng built-in transistor sa output ay matatagpuan sa gitna sa pagitan ng "off" at "on".

Pangalawang pangkat

Ang pangalawang kategorya ng mga aparato ay may kasamang higit pang mga modernong modelo, na isinasaalang-alang ang tinatawag na switching class - ito ang mga modelo D, E, F, pati na rin ang G, S, H at T.

Ang mga amplifier na ito ay gumagamit ng modulate ng lapad ng pulso pati na rin ang digital circuitry upang patuloy na mai-convert ang signal sa pagitan ng ganap na off at ganap na pag-on . Bilang kinahinatnan, mayroong isang malakas na exit sa rehiyon ng saturation.

Paglalarawan ng mga tanyag na klase

Pag-uusapan namin ang tungkol sa iba't ibang mga klase ng amplifier nang mas detalyado.

PERO

Ang mga modelo ng Class A ay pinaka malawak na ginagamit dahil sa kanilang pagiging simple ng disenyo. Ito ay dahil sa maraming mga parameter ng pagbaluktot ng input signal at, nang naaayon, ang mataas na kalidad ng tunog sa paghahambing sa lahat ng iba pang mga kategorya ng amplifier. Ang mga modelo sa kategoryang ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na linearity kumpara sa iba.

Karaniwan, ang mga amplifier ng klase A ay gumagamit ng isang solong bersyon ng mga transistor sa kanilang gawain . Nakakonekta ito sa pangunahing pagsasaayos ng emitter para sa dalawang halves ng signal upang ang germanium transistor ay palaging dumadaan dito kahit na walang phase signal. Nangangahulugan ito na sa output, ang entablado ay hindi ganap na pumasa sa signal cutoff at saturation na rehiyon. Mayroon itong sariling offset point na humigit-kumulang sa gitna ng linya ng pag-load. Ang istrakturang ito ay humahantong sa ang katunayan na ang transistor ay hindi lamang aktibo - ito ay itinuturing na isa sa mga pangunahing kawalan nito.

Upang mauriuri ang isang aparato bilang kabilang sa klase na ito, ang zero na walang load na kasalukuyang yugto ng output ay dapat na pantay o lumampas pa sa kasalukuyang limitasyon ng pag-load upang matiyak ang maximum na signal ng output.

Dahil ang mga aparato ng klase A ay solong natapos at nagpapatakbo sa linear zone ng lahat ng tinukoy na mga curve, ang isang output aparato ay dumadaan sa isang buong 360 degree, kung saan ang kategoryang A aparato ay ganap na tumutugma sa kasalukuyang mapagkukunan.

Dahil gumagana ang mga amplifier sa kategorya na ito, tulad ng nasabi na namin, sa rehiyon na ultra-linear, ang DC bias ay dapat na maitakda nang tama .- titiyakin nito ang wastong operasyon at magbigay ng isang sound stream na may lakas na 24 watts. Gayunpaman, dahil sa ang katunayan na ang output aparato ay palaging nasa off state, patuloy itong nagsasagawa ng kasalukuyang, at lumilikha ito ng mga kundisyon para sa isang pare-pareho na pagkawala ng lakas sa buong istraktura. Ang tampok na ito ay humahantong sa paglabas ng isang malaking halaga ng init, habang ang kanilang kahusayan ay sa halip mababa - mas mababa sa 40%, na ginagawang hindi praktikal ang mga ito pagdating sa ilang uri ng malakas na mga system ng acoustic. Bukod sa, dahil sa tumaas na kasalukuyang walang pag-install ng pag-install, ang supply ng kuryente ay dapat magkaroon ng mga naaangkop na sukat at mai-filter hangga't maaari, kung hindi man maiiwasan ang tunog ng amplifier at third-party hum . Ang mga pagkukulang na ito ang humantong sa mga tagagawa na magpatuloy sa pagtatrabaho sa mga amplifier sa isang mas mahusay na kategorya.

SA

Ang mga amplifier ng Class B ay dinisenyo ng mga tagagawa upang matugunan ang mababang mga problema sa kahusayan at sobrang pag-init na nauugnay sa nakaraang kategorya. Sa kanilang trabaho, ang mga modelo ng kategorya B ay gumagamit ng isang pares ng karagdagang mga transistor, karaniwang bipolar . Ang kanilang pagkakaiba ay para sa parehong halves ng signal, ang output sa harap ay itinayo ayon sa isang push-pull circuitry, kaya't ang bawat aparato ng transistor ay nagbibigay ng amplification ng kalahati lamang ng output signal.

Walang pangunahing kasalukuyang antas ng bias ng DC sa mga amplifier ng klase na ito, dahil ang kasalukuyang quiescent nito ay zero, samakatuwid ang mga parameter ng kuryente ng DC ay karaniwang maliit. Alinsunod dito, ang kahusayan nito ay mas mataas kaysa sa mga aparato A. Sa parehong oras kapag ang signal ay positibo, ang positibong-bias na transistor ay maghimok nito, habang ang negatibong mananatiling patay . Katulad nito, sa sandaling ito kapag ang input signal ay naging negatibo, ang positibo ay naka-patay, at ang negatibong kampi na transistor, sa kabaligtaran, ay naaktibo at nagbibigay ng negatibong kalahati ng signal. Bilang isang resulta, ang transistor, sa panahon ng pagpapatakbo nito, ay gumugugol ng 1/2 cycle lamang sa positibo o negatibong kalahating ikot ng papasok na signal.

Alinsunod dito, ang anumang aparato ng transistor sa kategoryang ito ay maaari lamang dumaan sa isang bahagi ng signal ng output, habang nasa isang malinaw na paghahalili.

Ang disenyo ng push-pull na ito ay halos 45-60% na mas mahusay kaysa sa mga amplifier ng Class A. Ang mga problema sa mga modelo ng ganitong uri ay nagbibigay sila ng makabuluhang mga pagbaluktot sa oras ng pagdaan ng audio signal dahil sa "patay na zone" ng mga transistors sa pasilyo ng mga input voltages na may mga halaga mula -0.7 V hanggang +0.7 V.

Tulad ng alam ng lahat mula sa kurso sa pisika, ang base emitter ay dapat magbigay ng boltahe na tungkol sa 0.7 V upang masimulan ng bipolar transistor ang buong mga kable. Hangga't ang boltahe na ito ay hindi lalampas sa markang ito, ang output transistor ay hindi lilipat sa nasa posisyon. Nangangahulugan ito na ang kalahati ng signal na pupunta sa 0.7 V na koridor ay magsisimulang kopyahin nang hindi tumpak. Dahil dito, ginagawa nitong praktikal na hindi angkop ang mga aparato sa Category B para magamit sa mga tumpak na pag-install ng acoustic.

Para doon upang mapagtagumpayan ang mga pagbaluktot na ito, nilikha ang tinatawag na mga aparato ng kompromiso ng AB.

AB

Ang modelong ito ay isang uri ng disenyo ng tandem ng kategorya A at kategorya B. Ngayon, ang uri ng mga amplifier ng AB ay itinuturing na isa sa mga pinaka-karaniwang pagpipilian sa disenyo. Sa pamamagitan ng prinsipyo ng kanilang operasyon, medyo katulad sila ng mga produktong kategorya B, na may tanging pagbubukod na ang parehong mga aparato ng transistor ay maaaring magsagawa ng isang senyas sa parehong oras malapit sa intersection point ng oscillograms . Ganap na natatanggal nito ang lahat ng mga problema sa pagbaluktot ng signal ng nakaraang amplifier ng Group B. Ang kaibahan ay ang isang pares ng transistors ay may medyo mababang boltahe na bias, karaniwang 5 hanggang 10% ng kasalukuyang kasiyahan. Sa kasong ito, ang aparato ng pagsasagawa ay mananatili sa mas mahaba kaysa sa oras ng isang kalahating cycle, ngunit sa parehong oras na ito ay mas mababa kaysa sa buong ikot ng input signal.

Ito ay ligtas na sabihin iyon ang uri ng aparato ng AB ay itinuturing na isang mahusay na kompromiso sa pagitan ng mga modelo ng Class A at Class B sa mga tuntunin ng kahusayan at linearity .at, habang ang kahusayan ng conversion ng audio signal ay humigit-kumulang 50%.

MAY

Ang disenyo ng mga unit ng C-class ay may maximum na kahusayan, ngunit sa parehong oras sa halip mahirap linearity kumpara sa lahat ng iba pang mga kategorya. Ang C-class amplifier ay kapansin-pansin na bias, kaya't ang kasalukuyang pag-input ay papunta sa zero at mananatili doon nang higit sa 1/2 na ikot ng papasok na signal . Sa oras na ito, ang transistor ay nasa standby mode upang i-off ito.

Ang form na ito ng bias ng transistor ay nagbibigay ng pinakadakilang kahusayan ng aparato, ang kahusayan nito ay halos 80%, ngunit sa parehong oras ay ipinakikilala nito ang medyo makabuluhang mga pagbaluktot ng tunog sa signal ng output.

Ang mga tampok na ito sa disenyo ay ginagawang imposibleng gumamit ng mga amplifier sa mga system ng loudspeaker . Bilang isang patakaran, natagpuan ng mga modelong ito ang kanilang lugar na ginagamit sa mga generator ng mataas na dalas, pati na rin sa ilang mga bersyon ng mga radio-frequency amplifier, kung saan ang kasalukuyang pulso na inilalabas sa output ay ginawang mga sinusoidal na alon ng isang naibigay na dalas.

D

Ang amplifier ng kategorya D ay tumutukoy sa dalawang-channel na hindi-linear na mga modelo ng pulso, tinatawag din silang PWM amplifiers.

Sa karamihan ng mga audio system, ang mga yugto ng output ay nagpapatakbo sa alinman sa klase A o AB . Sa pinagsamang amplifiers ng pangkat D, ang pagwawaldas ng kuryente ng mga input ng linya ay makabuluhan kahit na sa kaso ng kanilang maximum na kumpleto, halos perpektong pagpapatupad. Nagbibigay ito ng mga modelo ng D-class ng isang makabuluhang bentahe sa karamihan ng mga lugar ng aplikasyon dahil sa kaunting pagbuo ng init, nabawasan ang timbang at sukat ng aparato at, nang naaayon, binawasan ang gastos ng mga produkto, habang ang buhay ng baterya sa naturang mga modelo ay nadagdagan kumpara sa mga modelo ng iba pang mga disenyo.

Bilang isang patakaran, ang mga ito ay mga modelo ng mataas na boltahe, ang mga ito ay dinisenyo para sa isang board na 10,000 watts.

Iba pa

Class F amplifier . Ang mga modelong ito ay nagbibigay ng mas mataas na kahusayan, ang kanilang kahusayan ay tungkol sa 90%.

Class G amplifier . Ang amplifier na ito ay, sa katunayan, isang pinabuting disenyo ng mataas na linearity ng pangunahing aparato ng klase ng AB sa TDA. Ang mga modelo sa kategoryang ito ay maaaring awtomatikong lumipat sa pagitan ng iba't ibang mga linya ng kuryente sakaling may pagbabago sa mga parameter ng papasok na signal. Ang nasabing paglipat ay makabuluhang binabawasan ang pagkonsumo ng kuryente at, nang naaayon, binabawasan ang pagkonsumo ng kuryente na sanhi ng pagkawala ng init.

Class amplifier . Ang mga nasabing modelo ay may isang pares ng mga hanay ng mga karagdagang aparato ng output. Bago lumipat, matatagpuan ang mga ito sa isang push-pull config. Ang unang aparato ay lumilipat ng positibong bahagi ng signal, at ang pangalawa ay responsable para sa paglipat ng negatibong bahagi, tulad ng mga amplifier ng kategorya B. Kung walang signal ng audio sa input o kung ang signal ay umabot sa zero crossing point, ang ang mekanismo ng paglipat ay naka-on at naka-off nang sabay sa pangunahing siklo.

Class S amplifier . Ang klase ng mga amplifier na ito ay inuri bilang isang hindi-linear na mekanismo ng paglipat. Sa mga tuntunin ng kanilang mekanismo ng pagpapatakbo, medyo magkatulad sila sa mga amplifier ng kategorya D. Ang nasabing isang amplifier ay nagko-convert ng mga signal ng input ng analog sa mga digital, na pinalalaki ang mga ito nang maraming beses. Kaya, upang madagdagan ang lakas ng paglabas, karaniwang ang digital signal ng switching device ay ganap na nakabukas o ganap na naka-off, kaya ang kahusayan ng naturang mga aparato ay maaaring maging 100%.

Class T amplifier . Isa pang pagpipilian para sa isang digital amplifier. Ngayon, ang mga nasabing modelo ay nakakakuha ng higit at higit na kasikatan dahil sa pagkakaroon ng microcircuits na nagpapahintulot sa digital na pagproseso ng papasok na signal, pati na rin ang built-in na multi-channel na mga 3D amplifier ng tunog. Ang epektong ito ay ibinibigay ng isang disenyo na nagpapahintulot sa mga analog signal na ma-convert sa mas mataas na mga digital na tunog ng PWM. Ang disenyo ng mga aparato ng Class C ay pinagsasama ang mga katangian ng isang mababang signal ng pagbaluktot na katulad sa kategorya ng AV, habang pinapanatili ang kahusayan sa antas ng mga modelo ng Class D.

Paano matukoy?

Upang magsimula, pag-isipan natin kung paano gumagana ang amplifier ayon sa prinsipyo. Tiyak na mabibigla ka, ngunit sa katunayan ang amplifier ng pabrika ay hindi nagpapalakas ng anumang bagay. Sa katunayan, ang mekanismo ng operasyon nito ay kahawig ng pagpapatakbo ng pinakasimpleng crane: iikot mo ang hawakan at ang tubig mula sa suplay ng tubig ay nagsisimulang ibuhos, mas malakas o mahina, at kung iikot mo ito, mai-block ang daloy. Sa mga amplifier, ang lahat ng mga proseso ay nangyayari sa parehong paraan. Mula sa malakas na module ng power supply, kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng speaker na konektado sa aparato. Sa kasong ito, ang pag-andar ng gripo ay kinuha ng mga transistor - sa output, ang antas ng kanilang pagsasara at pagbubukas ay kinokontrol ng signal na pumasa sa amplifier. Mula sa kung paano eksaktong gumana ang crane na ito, iyon ay, kung paano gumagana ang mga output transistors, at ang klase ng mga amplifier ay natutukoy.

Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga aparatong AB, kung gayon ang mga transistor sa kanila ay maaaring magkaroon ng hindi kasiya-siyang pag-aari ng pagbubukas at pagsara nang hindi katimbang sa mga signal na makakarating sa kanila. Sa gayon, ang kanilang gawain ay hindi nabago. Bumabalik sa pagkakatulad sa faucet - maaari mong buksan ang hawakan ng gripo, ngunit ang tubig ay mahinang dumadaloy nang una, at pagkatapos ay biglang tumaas ang daloy.

Sa kadahilanang ito kategorya AB transistors ay dapat na panatilihing bukas kahit na walang signal . Ito ay kinakailangan upang magsimula silang gumana kaagad, at hindi maghintay hanggang sa maabot ng signal ang isang tiyak na antas - sa kasong ito lamang magagawa ng amplifier ang tunog na may kaunting pagbaluktot. Sa pagsasagawa, nangangahulugan ito na ang ilan sa mga kapaki-pakinabang na enerhiya ay nasayang. Isipin lamang na binuksan mo ang lahat ng mga gripo ng tubig sa apartment, at isang maliit na patak ng tubig ang patuloy na dumadaloy sa kanila. Bilang isang resulta, ang kahusayan ng naturang mga modelo ay hindi hihigit sa 50-70%, ito ay ang mababang kahusayan na ang pangunahing kawalan ng mga amplifier ng klase ng AV.

Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga aparatong D-class, kung gayon ang prinsipyo ng kanilang operasyon ay ganap na pareho: mayroon silang sariling mga output transistor na maaaring i-on at i-off. Kaya, ang daanan ng kasalukuyang sa pamamagitan ng mga nagsasalita na konektado sa kanila ay kinokontrol, ngunit ang signal ay kinokontrol na ang kanilang pagbubukas, na sa pamamagitan ng pagsasaayos nito ay napakalayo mula sa papasok.

Ito ang paraan kung paano pinakain ang signal sa mga output transistor ng mga aparatong Class D. Sa kasong ito, ganap na magkakaiba ang paggana nila: alinman sa isara nang buo, o bukas nang walang anumang mga halagang nasa pagitan. Nangangahulugan ito na ang kahusayan ng naturang mga modelo ay maaaring malapit sa 100%.

Siyempre, masyadong maaga upang magpadala ng mga naturang signal sa mga audio system, dapat muna itong bumalik sa karaniwang pagsasaayos. Maaari itong magawa sa pamamagitan ng isang output choke, pati na rin isang capacitor - pagkatapos maproseso ang mga ito, isang amplified signal ang nabuo sa output, na ganap na inuulit ang input signal sa hugis nito. Siya ang naipadala sa mga nagsasalita.

Ang pangunahing bentahe ng mga aparatong D-class ay ang nadagdagan na kahusayan . at, nang naaayon, mas banayad na pagkonsumo ng enerhiya

Sa mahabang panahon pinaniniwalaan na para sa pagkonekta ng mga de-kalidad na sistema ng nagsasalita, ang mga amplifier ng AB ay ang pinakamainam na solusyon … Ang mga modelo ng kategorya D ay nagbigay ng pag-convert ng papasok na signal sa isang pulsed signal na may nabawasang dalas, bilang isang resulta, nagbigay lamang ito ng mahusay na tunog sa subwoofer mode. Ngayong mga araw na ito, ang teknolohiya ay gumawa ng isang malaking hakbang pasulong, at ngayon mayroon nang mga high-speed transistor na maaaring buksan at malapit ding isara, may maraming mga aparato ng broadband na D-class sa mga tindahan.

Ang mga modelong ito ay inilaan para magamit hindi lamang sa mga subwoofer, kundi pati na rin sa mga modernong system ng speaker ng lahat ng uri. Para sa mga pagpipiliang iyon kung saan hindi kinakailangan ang mataas na lakas, makatuwiran na bumili ng isang medyo compact amplifier.

Kaya, kung mayroon kang sapat na puwang upang ikonekta ang nagsasalita, maaari kang pumili ng isang modelo ng AV-class. Sa loob ng maraming dekada ng pag-iral, ang circuitry ng mga modelong ito ay mahusay na binuo, nagbibigay sila ng isang medyo mahusay na kalidad ng tunog, at sa kaganapan ng pagkasira, madali mong maaayos ang mga ito sa pinakamalapit na service center.

Kung ang lugar para sa pag-install ng tunog ay limitado, pagkatapos ay dapat mong tingnan nang mas malapitan ang mga wideband na modelo ng pangkat D . Sa pamamagitan ng parehong mga parameter ng kuryente tulad ng mga produktong AV-class, ang mga ito ay mas maliit at mas magaan, bukod dito, mas mababa ang pag-init, at pinapayagan din ng ilang mga modelo na mai-install nang palihim na may pinakamaliit na pagkagambala.

Para sa pagkonekta ng mga subwoofer, itinatakda ng D-class ang maximum na bentahe , dahil ang bloke ng bass tone ay ang pinaka saklaw ng dalas ng pag-ubos ng enerhiya - sa kasong ito, ang kahusayan ng produkto ay pangunahing kahalagahan, at dito walang simpleng mga kakumpitensya sa mga produktong D-class.

Sa video na ito, maaari mong mas malinaw na pamilyar ang iyong sarili sa mga klase ng mga amplifier ng tunog.