Përforcuesi audio është një term i përgjithshëm që përdoret për të përshkruar një qark që prodhon dhe amplifikon një version të sinjalit të tij hyrës. Megjithatë, jo të gjitha teknologjitë e konvertuesve janë të njëjta pasi ato klasifikohen sipas konfigurimeve dhe mënyrave të funksionimit të tyre.
Në elektronikë, amplifikatorët e vegjël përdoren zakonisht sepse ata janë në gjendje të amplifikojnë një sinjal hyrës relativisht të vogël, si p.sh. nga një sensor si një luajtës muzikor, në një sinjal dalës shumë më të madh për të drejtuar një stafetë, llambë ose altoparlant., etj.
Ka shumë forma të qarqeve elektronike të klasifikuara si amplifikues, nga transduktorët operativë dhe të vegjël të sinjalit deri te konvertuesit e mëdhenj të impulsit dhe fuqisë. Klasifikimi i një pajisjeje varet nga madhësia e sinjalit, i madh apo i vogël, konfigurimi i tij fizik dhe mënyra se si përpunohet rryma hyrëse, domethënë lidhja midis nivelit të hyrjes dhe rrymës që rrjedh në ngarkesë.
Anatomia e pajisjes
Përforcuesit e frekuencës audio mund të shihen si një kuti e thjeshtëose një bllok që përmban një pajisje, të tillë si një sensor bipolar, FET ose funksional, që ka dy terminale hyrëse dhe dy dalje (toka është e zakonshme). Për më tepër, sinjali i daljes është shumë më i madh për shkak të konvertimit të tij në pajisje.
Një përforcues ideal i sinjalit do të ketë tre veti kryesore:
- Rezistenca e hyrjes, ose (R IN).
- Rezistenca në dalje, ose (R OUT).
- Fitim, ose (A).
Pavarësisht se sa kompleks është qarku i amplifikatorit, një model i përgjithshëm blloku mund të përdoret për të demonstruar lidhjen e këtyre tre vetive.
Koncepte të përgjithshme
Përforcuesit audio me cilësi të lartë mund të ndryshojnë në performancë. Çdo lloj ka një konvertim dixhital ose analog. Kodet janë caktuar për t'i ndarë ato.
Rritja e ndryshimit midis sinjaleve hyrëse dhe dalëse quhet konvertim. Fitimi është një masë se sa një përforcues "transformon" një sinjal hyrës. Për shembull, nëse ka një nivel të hyrjes 1 volt dhe një nivel të daljes 50 volt, atëherë konvertimi do të jetë 50. Me fjalë të tjera, sinjali i hyrjes është zhvilluar 50 herë. Një përforcues i frekuencës audio e bën pikërisht këtë.
Llogaritja e konvertimit është thjesht raporti i prodhimit pjesëtuar me hyrjen. Ky sistem nuk ka njësi si raport të tij, por në elektronikë simboli A përdoret zakonisht për fitim. Konvertimi më pas llogaritet thjesht si "dalja e ndarë me hyrjen".
Konvertuesit e fuqisë
Zmadhues i vogëlNjë përforcues sinjali zakonisht quhet përforcues "tensioni" sepse tenton të konvertojë një hyrje të vogël në një tension dalës shumë më të madh. Ndonjëherë kërkohet një qark i pajisjes për të drejtuar një motor ose fuqi të altoparlantit dhe për këto lloje aplikimesh, ku përfshihen rryma të larta komutimi, nevojiten konvertues të energjisë.
Siç sugjeron emri, detyra kryesore e një përforcuesi të energjisë (i njohur gjithashtu si një përforcues i madh sinjali) është të furnizojë me energji një ngarkesë. Është produkti i tensionit dhe rrymës që aplikohet në një ngarkesë me një fuqi dalëse më të madhe se niveli i sinjalit të hyrjes. Me fjalë të tjera, konverteri rrit fuqinë e altoparlantit, kështu që ky lloj qarku bllok përdoret në fazat e jashtme të konvertuesve audio për të drejtuar altoparlantët.
Parimi i funksionimit
Përforcuesi audio punon në parimin e konvertimit të fuqisë DC të marrë nga furnizimi me energji elektrike në një sinjal të tensionit AC që furnizohet me ngarkesën. Megjithëse konvertimi është i lartë, efikasiteti nga furnizimi me energji DC në sinjalin dalës të tensionit AC është përgjithësisht i ulët.
Një bllok ideal i jep pajisjes një efikasitet prej 100% ose të paktën fuqia IN do të jetë e barabartë me rrymën OUT.
Ndarja klasore
Nëse përdoruesit kanë parë ndonjëherë specifikimet e amplifikatorëve të fuqisë audio, ata mund të kenë vënë re klasat e pajisjeve, zakonisht të shënuara me shkronjën osedy. Llojet më të zakonshme të bllokut që përdoren sot në audion e shtëpisë së konsumatorit janë vlerat A, A/B, D, G dhe H.
Këto klasa nuk janë sisteme të thjeshta klasifikimi, por përshkrime të topologjisë së amplifikatorit, domethënë se si funksionojnë në nivelin bazë. Ndërsa çdo lloj amplifikuesi ka grupin e vet të pikave të forta dhe të dobëta, performanca e tyre (dhe mënyra se si maten karakteristikat përfundimtare) mbetet e njëjtë.
Është për të konvertuar formën e valës së dërguar nga njësia paraprake pa futur ndërhyrje ose të paktën sa më pak shtrembërim që të jetë e mundur.
Klasa A
Krahasuar me klasat e tjera të amplifikatorëve të fuqisë audio që do të përshkruhen më poshtë, modelet e klasës A janë pajisje relativisht të thjeshta. Parimi përcaktues i funksionimit është se të gjitha blloqet e daljes së transduktorit duhet të kalojnë një cikël të plotë sinjali 360 gradë.
Klasa A mund të ndahet gjithashtu në amplifikatorë me një skaj dhe me shtytje. Push/tërheqja ndryshon nga shpjegimi kryesor i mësipërm duke përdorur pajisje dalëse në çifte. Ndërsa të dyja pajisjet kryejnë një cikël të plotë 360 gradë, njëra pajisje do të mbajë pjesën më të madhe të ngarkesës gjatë pjesës pozitive të ciklit, ndërsa tjetra do të mbajë më shumë nga cikli negativ.
Përparësia kryesore e këtij qarku është zvogëlimi i shtrembërimit në krahasim me dizajnet me një skaj, pasi edhe luhatjet e rendit eliminohen. Përveç kësaj, modelet e klasit A janë më pak të ndjeshme ndaj zhurmës.
Për shkak të cilësive pozitive që lidhen me performancën e klasës A, ai konsiderohet standardi i artë për cilësinë e zërit në shumë aplikacione akustike. Megjithatë, këto dizajne kanë një pengesë të rëndësishme - efikasitetin.
Kërkesa që përforcuesit audio të transistorit të klasit A të kenë të gjitha pajisjet e daljes të ndezura në çdo kohë. Ky veprim çon në një humbje të konsiderueshme të energjisë, e cila përfundimisht shndërrohet në nxehtësi. Kjo përkeqësohet më tej nga fakti se dizajnet e klasës A kërkojnë nivele relativisht të larta të rrymës qetësuese, që është sasia e rrymës që rrjedh nëpër pajisjet e daljes kur amplifikuesi prodhon zero dalje. Normat e efikasitetit në botën reale mund të jenë në rendin 15-35%, me shifra njëshifrore të mundshme duke përdorur material burimor shumë dinamik.
Klasa B
Ndërsa të gjithë mekanizmat e daljes në një përforcues audio të klasës A marrin 100% të kohës për të funksionuar, njësitë e klasës B përdorin qarkun push-tërheqës të tillë që vetëm gjysma e pajisjeve dalëse të përçojnë në çdo kohë.
Një gjysma mbulon pjesën +180 gradë të formës së valës ndërsa gjysma tjetër mbulon seksionin -180 gradë. Si pasojë, amplifikatorët e klasës B janë dukshëm më efikas se homologët e tyre të klasës A, me një maksimum teorik prej 78.5%. Duke pasur parasysh efikasitetin relativisht të lartë, Klasa B është përdorur në disa transduktorë profesionistë PA, si dhe në disa amplifikatorë të tubave shtëpiak. Pavarësisht tyreforca e dukshme, shanset për të përvetësuar një bllok të klasës B për një shtëpi janë praktikisht zero. Një ekzaminim i përforcuesit audio tregoi shkakun e kësaj, i njohur si shtrembërim i kryqëzimit.
Problemi me vonesën në dorëzim ndërmjet pajisjeve që përpunojnë pjesët pozitive dhe negative të formës së valës konsiderohet i rëndësishëm. Është e vetëkuptueshme që ky shtrembërim dëgjohet në sasi të mjaftueshme, dhe ndërsa disa modele të klasës B ishin më të mira se të tjerat në këtë drejtim, Klasa B mori pak njohje nga entuziastët e tingullit të pastër.
Klasa A/B
Përforcuesi audio me tub mund të gjendet në shumë ambiente koncertesh. Ka performancë të lartë dhe nuk mbinxehet. Për më tepër, modelet janë shumë më të lira se shumë blloqe dixhitale. Por ka edhe devijime. Një modul i tillë mund të mos funksionojë me të gjitha formatet audio. Prandaj, është më mirë të përdoren pajisjet si pjesë e një kompleksi të përgjithshëm të përpunimit të sinjalit.
Klasa A/B kombinon më të mirat e secilit lloj pajisjeje për të krijuar një njësi pa disavantazhet e asnjërës. Me këtë kombinim avantazhesh, amplifikatorët e klasës A/B dominojnë kryesisht tregun e konsumit.
Zgjidhja është në fakt mjaft e thjeshtë në koncept. Kur klasa B përdor një pajisje shtytje-tërheqëse me secilën gjysmë të fazës së daljes që përçon 180 gradë, mekanizmat e klasës A/B e rrisin atë në ~ 181-200 gradë. Kështu, ekzistonshumë më pak gjasa që të ketë një "shqyerje" në lak, dhe për këtë arsye shtrembërimi i kryqëzimit bie deri në pikën ku nuk ka rëndësi.
Përforcuesit e fuqisë audio të valvulave mund ta thithin këtë ndërhyrje shumë më shpejt. Falë kësaj veçorie, tingulli del nga pajisja shumë më i pastër. Modelet e këtyre karakteristikave përdoren shpesh për të transformuar tingujt e kitarave akustike dhe elektrike.
Mjafton të thuhet se Klasa A/B përmbush premtimin e saj, duke tejkaluar lehtësisht konstruksionet e pastërta të klasës A me ~50-70% performancë në botën reale. Nivelet aktuale, natyrisht, varen nga sa kompensohet amplifikuesi, si dhe nga materiali i programit dhe faktorë të tjerë. Vlen gjithashtu të theksohet se disa modele të klasës A/B shkojnë një hap më tej në kërkimin e tyre për të eliminuar shtrembërimin e kryqëzimit duke funksionuar në modalitetin e pastër të klasës A deri në disa vat fuqi. Kjo jep njëfarë efikasiteti në nivele të ulëta, por siguron që amplifikuesi të mos kthehet në furrë kur përdoret një sasi e madhe fuqie.
Klasat G dhe H
Një palë tjetër modelesh të krijuara për të përmirësuar efikasitetin. Nga pikëpamja teknike, as amplifikatorët e klasës G dhe as të klasës H nuk njihen zyrtarisht. Në vend të kësaj, ato janë variacione në temën e klasës A/B duke përdorur përkatësisht ndërrimin e tensionit të autobusit dhe modulimin e autobusit. Në çdo rast, në kushte të kërkesës së ulët, sistemi përdor një tension më të ulët të autobusit sesa një përforcues i ngjashëm i klasës A/B, i cili në mënyrë të konsiderueshmezvogëlon konsumin e energjisë. Kur ndodhin kushte të fuqisë së lartë, sistemi rrit dinamikisht tensionin e autobusit (d.m.th. kalon në autobusin e tensionit të lartë) për të trajtuar kalimet me amplitudë të lartë.
Ka edhe të meta. Kryesorja midis tyre është kostoja e lartë. Qarqet origjinale të komutimit të rrjetit përdorën transistorë bipolarë për të kontrolluar rrjedhat e daljes, duke shtuar kompleksitetin dhe koston. Përforcuesit e frekuencës audio të tubave me cilësi të lartë të këtij lloji janë të zakonshëm, megjithëse çmimi fillon nga 50 mijë rubla. Blloku konsiderohet një teknikë profesionale për të punuar në skenë ose regjistrim në studio. Ka probleme me transistorët. Nën ngarkesë të zgjatur, disa prej tyre mund të dështojnë.
Sot, çmimi shpesh reduktohet në një farë mase duke përdorur MOSFET me rrymë të lartë për të zgjedhur ose ndryshuar udhëzuesit. Përdorimi i MOSFET-ve jo vetëm që përmirëson efikasitetin dhe zvogëlon nxehtësinë, por gjithashtu kërkon më pak pjesë (zakonisht një pajisje për fije). Përveç kostos së ndërrimit të autobusit, vetë modulimit, vlen gjithashtu të theksohet se disa amplifikatorë të klasës G përdorin më shumë pajisje dalëse sesa një model tipik i klasës A/B.
Një palë pajisje do të funksionojë në modalitetin tipik A/B, të mundësuar nga zbarrat e tensionit të ulët. Ndërkohë, tjetri është në gatishmëri për të vepruar si përforcues tensioni, i aktivizuar vetëm në varësi të situatës. Përballojnë ngarkesa të larta vetëm klasat G dhe H,lidhur me amplifikatorë të fuqishëm, ku rritja e efikasitetit shpërblehet. Modelet kompakte mund të përdorin gjithashtu topologji të klasës G/H në krahasim me A/B, duke pasur parasysh se aftësia për të kaluar në modalitetin me fuqi të ulët do të thotë se ato mund të largohen me një ngrohës pak më të vogël.
Klasa D
Ky lloj pajisjeje ju lejon të krijoni sistemet tuaja modulare. Me ndihmën e pajisjeve, bëhet përpunimi me cilësi të lartë i të gjithë rrjedhës dalëse. Projektimi i amplifikatorëve të fuqisë së frekuencës audio ju lejon të krijoni sistemin tuaj multimedial për punë ose argëtim. Megjithatë, ka disa nuanca këtu. Shpesh i referuar gabimisht si amplifikim dixhital, konvertuesit e klasës D janë një garanci e efikasitetit të njësisë dhe arrijnë fitime mbi 90% në testimin aktual.
Së pari ia vlen të merret parasysh pse kjo është klasa D nëse "amplifikimi dixhital" është i pasaktë. Ishte vetëm shkronja tjetër në alfabet, me klasën C të përdorur në sistemet audio. Më e rëndësishmja, si mund të arrihet efikasiteti 90%+. Ndërsa të gjitha klasat e amplifikatorëve të përmendur më parë kanë një ose më shumë pajisje dalëse që janë vazhdimisht aktive edhe kur konverteri është në të vërtetë në modalitetin e gatishmërisë, njësitë e klasës D i fikin dhe ndezin shpejt ato. Kjo është mjaft e përshtatshme dhe bën të mundur përdorimin e modulit vetëm në momentet e duhura.
Për shembull, llogaritja e amplifikatorëve audio të klasës T, të cilët janëZbatimi i klasës D të Tripath, ndryshe nga pajisja bazë, përdor frekuenca komutuese të rendit të 50 MHz. Pajisjet e daljes zakonisht kontrollohen nga modulimi i gjerësisë së pulsit. Kjo është kur valët katrore me gjerësi të ndryshme gjenerohen nga një modulator që paraqet një sinjal analog për riprodhim. Me kontroll të rreptë të pajisjeve dalëse në këtë mënyrë, efikasiteti 100% është teorikisht i mundur (edhe pse padyshim që nuk mund të arrihet në botën reale).
Duke gërmuar në botën e amplifikatorëve audio të klasit D, mund të gjeni gjithashtu përmendje të moduleve të kontrolluara analoge dhe dixhitale. Këto blloqe kontrolli kanë një sinjal hyrës analog dhe një sistem kontrolli analog, zakonisht me një farë shkalle korrigjimi të gabimit të reagimit. Nga ana tjetër, amplifikatorët e klasës D të konvertimit dixhital përdorin kontrollin dixhital, i cili ndërron fazën e energjisë pa kontroll të gabimeve. Edhe ky vendim gjen miratim, sipas vlerësimeve të shumë blerësve. Megjithatë, segmenti i çmimeve është shumë më i lartë këtu.
Kërkimet e amplifikatorit të audios kanë treguar se klasa D e drejtuar nga analoge ka një avantazh të performancës ndaj analogut dixhital, pasi zakonisht ofron rezistencë më të ulët të prodhimit (rezistencë) dhe profil të përmirësuar të shtrembërimit. Kjo rrit vlerat fillestare të sistemit në ngarkesën e tij maksimale.
Parametrat e amplifikatorëve të frekuencës audio janë shumë më të larta se ato të modeleve bazë. Duhet të kuptohet se llogaritjet e tilla kërkohen vetëm për krijimin e muzikës në studio. Për blerësit e zakonshëm, këtokarakteristikat mund të anashkalohen.
Zakonisht një qark L (induktor dhe kondensator) vendoset midis amplifikatorit dhe altoparlantëve për të reduktuar zhurmën që lidhet me funksionimin e klasës D. Filtri ka një rëndësi të madhe. Dizajni i dobët mund të rrezikojë efikasitetin, besueshmërinë dhe cilësinë e zërit. Për më tepër, reagimet pas filtrit të daljes kanë avantazhet e tyre. Megjithëse dizajnet që nuk përdorin reagime në këtë fazë mund të akordojnë përgjigjen e tyre ndaj një impedance specifike, kur amplifikatorë të tillë kanë një ngarkesë komplekse (d.m.th. një altoparlant dhe jo një rezistencë), përgjigja e frekuencës mund të ndryshojë ndjeshëm në varësi të ngarkesës në altoparlant. Reagimet e stabilizojnë këtë problem duke ofruar një përgjigje të qetë ndaj ngarkesave komplekse.
Në fund, kompleksiteti i amplifikatorëve audio të klasës D ka përfitimet e veta. Efikasitet dhe, si rezultat, më pak peshë. Meqenëse harxhohet relativisht pak energji për ngrohje, kërkohet shumë më pak energji. Si të tillë, shumë amplifikatorë të klasës D përdoren në lidhje me furnizimin me energji të modalitetit të ndërprerë (SMPS). Ashtu si faza e daljes, vetë furnizimi me energji mund të ndizet dhe fiket shpejt për të rregulluar tensionin, duke rezultuar në fitime të mëtejshme të efikasitetit dhe aftësinë për të reduktuar peshën në krahasim me furnizimet tradicionale të energjisë analoge/lineare.
Në total, edhe amplifikatorët e fuqishëm të klasës D mund të peshojnë vetëm disa kilogramë. Disavantazhi i furnizimit me energji SMPS në krahasim me furnizimet tradicionale lineare ështëse të parët zakonisht nuk kanë shumë hapësirë për kokë.
Testet dhe testet e shumta të amplifikatorëve audio të klasës D me furnizim linear të energjisë në krahasim me modulet SMPS kanë treguar se ky është me të vërtetë rasti. Kur dy amplifikatorë po trajtonin fuqinë nominale, por njëri me një furnizim linear të energjisë mund të prodhonte nivele më të larta të fuqisë dinamike. Megjithatë, modelet SMPS po bëhen më të zakonshme dhe mund të prisni të shihni njësi më të mira të gjeneratës së ardhshme të klasës D duke përdorur forma të ngjashme në dyqane.
Krahasimi i efikasitetit të klasave AB dhe D
Megjithëse efikasiteti i një amplifikuesi të fuqisë audio të transistorizuar të klasit A/B rritet me afrimin e fuqisë maksimale të daljes, modelet e klasës D ruajnë efikasitet të lartë në shumicën e diapazoneve të funksionimit. Si rezultat, efikasiteti dhe cilësia e zërit po anojnë gjithnjë e më shumë drejt bllokut të fundit.
Përdor një transduktor
Kur zbatohet siç duhet, ndonjë nga blloqet e mësipërme jashtë klasës B mund të formojë bazën e një përforcuesi me besueshmëri të lartë. Përveç kurtheve të mundshme të performancës (të cilat janë kryesisht një vendim projektimi dhe jo specifik për klasën), zgjedhja e llojit të bllokut është kryesisht një çështje e kostos kundrejt efikasitetit.
Në tregun e sotëm, mbizotëron amplifikuesi i thjeshtë audio i klasit A/B dhe për arsye të mirë. Punon shumë mirë, është relativisht i lirë dhe është i tillëefikasiteti është mjaft i përshtatshëm për aplikime me fuqi të ulët (>200W). Natyrisht, ndërsa prodhuesit e konvertuesve përpiqen të shtyjnë zarfin, për shembull, me monobllokun 1000 W Emotiva XPR-1, ata po i drejtohen modeleve të klasit G/H dhe D për të shmangur dyfishimin e amplifikatorëve të tyre si sisteme të afta për të ngrohur shpejt pajisjet. Ndërkohë, në anën tjetër të tregut, ka tifozë të klasës A që mund të falin mungesën e efikasitetit të pajisjes me shpresën e një tingulli më të pastër.
Rezultati
Në fund të fundit, klasat e konvertuesit nuk janë domosdoshmërisht aq të rëndësishme. Sigurisht që ka dallime aktuale, veçanërisht kur bëhet fjalë për koston, efikasitetin e amplifikatorit dhe rrjedhimisht peshën. Sigurisht, pajisjet e klasit A 500 W janë një ide e keqe, përveç nëse, sigurisht, përdoruesi ka një sistem të fuqishëm ftohjeje. Nga ana tjetër, ndryshimet midis klasave nuk përcaktojnë cilësinë e zërit. Në fund, bëhet fjalë për zhvillimin dhe zbatimin e projekteve tuaja. Është e rëndësishme të kuptohet se transduktorët janë vetëm një pajisje që është pjesë e sistemit audio.
