Как работает усилитель звука: Как работает усилитель звуковой частоты / Хабр

Содержание

Как работает усилитель в системе автозвука

Автомобильные усилители берут сигнал от головного устройства, усиливают его, и передают на громкоговорители. Это позволяет получить от динамиков звук мощнее и чище чем, если сигнал подавался бы непосредственно с источника сигнала на громкоговорители. Идеально, если усилитель передает сигнал линейно – сигнал на выходе по форме такой, как и на входе, только с большей амплитудой, которая определяет мощность звука. Такая передача формы сигнала называется АЧХ – амплитудно-частотной характеристикой, которая показывает, как усилитель передает сигнал на разных частотах. Чем ровнее АЧХ, тем лучше для качества сигнала.

Типы усилителей

Производители продолжают создавать новые виды усилителей, но есть три главных вида схем усилителей: класс А, класс АВ, класс D.

Класс А имеет мягкий звук, но он не эффективен по КПД и сильно перегревается.
Класс АВ работает намного эффективнее по КПД, но звук получится обычным, нейтральным.
Усилители класса D являются самыми эффективными по потерям энергии, но они имеют низкий демпфирующий фактор, который показывает степень затухания паразитных колебаний и зависит от выходного сопротивления усилителя.

Усилители обычно делают 5 или 4 канальными, стерео 2 канальные или моноблоки с одним каналом, для подключения сабвуфера. Некоторые производители выпускают усилители и с большим количеством каналов, но они намного меньше применяются в системах автозвука.

Как работает усилитель

Нет ничего важного в принципе работы усилителя, что может пригодиться пользователю. Эта информация больше подойдет для энтузиастов, которые задают себе вопросы, как усилитель работает и как он управляет сигналом. Мы не будем углубляться в работу электрической схемы, в историю транзисторов или в принципы работы трансформаторов, скорее мы рассмотрим, что усилитель делает с сигналом, который он получает от головного устройства и проводит этот сигнал по своим путям.

Обычно считают, что усилитель берет исходный маленький сигнал и увеличивает его до определенной величины. Это верно только от части, фактически усилитель создает новый сигнал, который должен быть точной копией входного сигнала.

Сравним звуковой усилитель и копировальный аппарат. Вы, вероятно, спросите, как можно сравнивать эти две различные технологии. Но если вы делали копию на копировальном аппарате, то вы заметили, что можно с его помощью увеличить исходный документ на определенную величину. Если иметь исходное изображение и увеличить его до других размеров, то вы будете иметь два одинаковых изображения разных размеров, но на разных листах бумаги. Новое изображение – большая копия старой картинки, то есть это новый лист со своим изображением. Теперь перенесем эти принципы работы в усилитель. Он берет сигнал с входа и выдает на выход уже увеличенный сигнал. Однако сигнал на выходе, подобно копировальщику, не тот же что и на входе. Увеличение сигнала происходит только по амплитуде, но не в длине звуковой волны иначе это будут уже помехи и искажения сигнала и копии точной не получиться.

Эта аналогия должна вам дать общее представление о работе усилителя.

Усилитель берет слабый сигнал от источника, например, CD проигрывателя и увеличивает его для нормальной работы динамиков. И хотя это не один и тот же сигнал отличие между ними заключается только в их мощности.

Сигналы

Первый шаг к пониманию работы усилителя – это понятие о сигналах. Сигналы используются, чтобы передать данные из одного места в другое. Есть два вида сигнала – аналоговые и цифровые. В нашем примере используется аналоговый сигнал, который передается по аудио кабелям и представляет собой аналогию звуковой волны в электрической форме с помощью изменяющегося уровня напряжения. Головное устройство по кабелям передает в усилитель электрический сигнал, соответствующий звуку (музыке).

Большинство усилителей обрабатывают входной сигнал с помощью трех узлов

1 Входная схема усилителя

Источники звука отличаются по выходному напряжению. Первое головное устройство может подать на усилитель сигнал в 1 вольт, когда другое может подать тот же сигнал уже с напряжением в 3 вольта.
Усилители должны быть способны обрабатывать сигналы разного уровня. Некоторые усилители, особенно штатные, способны обрабатывать только один уровень сигнала, но большинство усилителей обрабатывает два уровня сигналов от источника звука. Один высокий уровень позволяет к головному устройству подключать сразу динамики, а второй низкий уровень сигнала должен пройти через усилитель.

Обязательно чувствительность входной схемы усилителя должна соответствовать уровню сигнала выхода головного устройства. Входная чувствительность регулируется в усилителе и определяет коэффициент усиления, но большая входная чувствительность может привести к большим искажениям сигнала. Поэтому нужно контролировать уровень громкости по регулятору громкости источника сигнала. Ведь регулировка чувствительности используется только что бы устранить несоответствие в уровнях выходного сигнала различных элементов в системе автозвука. Другими словами, если регулятор громкости устанавливается в максимум и на усилитель идет максимальный по уровню сигнал, и нет искажений в динамиках, то в усилителе входная чувствительность отрегулирована правильно.

2 Блок питания

Блок питания отвечает за преобразование напряжения питания автомобиля (напряжение от аккумулятора) в более высокое напряжение. Обычно напряжение с аккумулятора подается постоянное на уровне 13,8 вольт. Это маленькое напряжение и его не достаточно что бы запустить динамики на звуковую мощность требуемую пользователем.
Все автомобильные динамики имеют постоянное сопротивление, в среднем это сопротивление равно 4 Ом.

Если мы будем подавать на наш усилитель питание 13,8 вольт и подключим на выход динамики сопротивлением 4 Ом, то максимальная возможная мощность, которую мы сможем получить, составит не больше 49 Вт. Ведь по формуле мощность (Р) равняется напряжению (V), взятому в квадрате, деленному на сопротивление (R). Если взять питание аккумулятора в 13,8 вольт и возвести в квадрат, то получим 190. Громкоговорители имеют сопротивление 4 Ом, это значение и подставим в формулу. Поделив 190 на 4, получаем максимально возможную мощность нашего усилителя равную 47,5 Ватт, и это с условием, что КПД усилителя 100%.

Если подключить к усилителю динамики на 2 Ом (что плохо может сказаться на качестве звука), и подставим это значение в формулу мощности, то получим максимальную мощность в 95 Ватт. Но и этого может не хватить для большого 15 дюймового низкочастотного динамика.

Так как можно увеличить мощность на выходе усилителя? Ответ один – повысить питающее напряжение. Очевидно, что повысить напряжение питающей сети автомобиля мы не можем, значит, эту задачу будет выполнять усилитель. Фактически, повышение и контроль напряжения — это работа усилителя.

Повышение напряжения осуществляется блоком питания усилителя. Большой и мощный блок питания означает, что выходной каскад усилителя сможет лучше выполнить свою работу и подать на динамики большую мощность. Что бы повысить напряжение сети автомобиля блок питания усилителя использует трансформатор.

Трансформатор – устройство, которое берет напряжение одного уровня и изменяет его на напряжение другого уровня. Трансформаторы бывают повышающие или понижающие. Это означает, что они берут напряжение определенного уровня и на выходе выдают или повышенное или пониженное напряжение. Типичный понижающий трансформатор используется в системах промышленных электропередающих линий, когда нужно понизить напряжение с передающих линий в несколько киловольт до 220 вольт, используемых в наших домах. В автомобильных усилителях используется повышающий трансформатор, который берет напряжение автомобиля и повышает его до уровня, необходимого усилителю для нормальной работы.

Поскольку аудио сигнал – это сигнал АС (переменный ток), то нам понадобиться и положительное и отрицательное напряжение для работы динамиков. Что бы реализовать это с трансформатора снимается два постоянных напряжения, которые противоположны друг другу. Одно из этих напряжений управляет положительными колебаниями сигнала, а другое – отрицательными колебаниями. При комбинации этих колебаний получиться сигнал АС.

Если у нас блок питания, который выдает +25 вольт, то он должен выдавать и -25 вольт.

Это положительное и отрицательное напряжение питания усилителя. В этом примере разница напряжения будет 50 вольт. Если подставить это значение в формулу мощности, рассмотренную выше, то получиться максимально возможная мощность усилителя 625 Ватт. Если сказать другими словами, то усилитель имеет пиковую мощность 625 Ватт.

Большая разница напряжения блока питания дает возможность усилителю выдать больше мощности на динамики. Считается, что при питании с большим напряжением усилитель будет иметь больший «headroom» (это зона на шкале уровня сигнала в dB, где кратковременные пики аудио сигнала не приводят к искажениям звука, другими словами – больший уровень сигнала без искажений), чем усилитель с меньшим уровнем питания.

3 Выходной каскад

Выходной каскад усилителя выдает сигнал, который напрямую подается на громкоговорители. Главными элементами выходного каскада являются мощные транзисторы. Наиболее популярными выходными транзисторами являются MOSFET. Транзисторы служат ключами для подачи повышенного напряжения с блока питания на выход усилителя. Что бы сделать это они преобразуют напряжение от блока питания в нужную форму сигнала.

Помните определение сигнала из этой статьи выше? Вот этот сигнал и служит для управления открыванием и закрыванием транзисторов выходного каскада. Так фактически входной сигнал управляет транзисторами, что бы напряжение с блока питания приняло форму аудио сигнала. То есть он переводит транзисторы во включенное и отключенное состояние в соответствии с входным сигналом, когда они воспроизводят входной сигнал в более мощной форме, который подается на выход усилителя и затем на динамики.

Принцип работы усилителей звука | Алик Алиев

Авто усилители звука их строение и принцыппринцы работы

Типы усилителей

Класс А имеет мягкий звук, но он не эффективен по КПД и сильно перегревается.
Класс АВ работает намного эффективнее по КПД, но звук получится обычным, нейтральным.
Усилители класса D являются самыми эффективными по потерям энергии, но они имеют низкий демпфирующий фактор, который показывает степень затухания паразитных колебаний и зависит от выходного сопротивления усилителя.

усилитель

Сигналы

Большинство усилителей обрабатывают входной сигнал с помощью трех узлов

1 Входная схема усилителя

2 Блок питания

Если у нас блок питания, который выдает +25 вольт, то он должен выдавать и -25 вольт. Это положительное и отрицательное напряжение питания усилителя. В этом примере разница напряжения будет 50 вольт. Если подставить это значение в формулу мощности, рассмотренную выше, то получиться максимально возможная мощность усилителя 625 Ватт. Если сказать другими словами, то усилитель имеет пиковую мощность 625 Ватт.

3 Выходной каскад
Выходной каскад усилителя выдает сигнал, который напрямую подается на громкоговорители. Главными элементами выходного каскада являются мощные транзисторы. Наиболее популярными выходными транзисторами являются MOSFET. Транзисторы служат ключами для подачи повышенного напряжения с блока питания на выход усилителя. Что бы сделать это они преобразуют напряжение от блока питания в нужную форму сигнала.

Как работает усилитель класса D, или Не такой как все • Stereo.ru

При всем разнообразии схемотехнических решений, применяемых в усилителях звука, между ними можно без труда проследить преемственность и постепенное, эволюционное развитие. Сначала был класс А, потом В, потом АВ и все следующие за ним, которые по сути своей являются дальнейшим развитием класса АВ или А со всеми прилагающимися к этому достоинствами и недостатками. Но как же хорошо, что среди производителей Hi-Fi есть настоящие новаторы, которые не боятся внедрять смелые технологические решения! Иначе мы с вами никогда бы и не узнали о существовании усилителей класса D.

История

В мире Hi-Fi класс D имеет самую тяжелую судьбу, и его развитие происходило не благодаря объективным преимуществам, а скорее вопреки сложившемуся мнению. Началось все с того, что классу D буквально сразу повесили обидный, по мнению некоторых аудиофилов, ярлык «цифровой усилитель». И хотя некоторые принципы его работы действительно напоминают работу цифровых схем, по своей сути это абсолютно аналоговое устройство.

Еще одно заблуждение сопровождающее класс D — возраст. Есть мнение, что класс D был разработан совсем недавно и является побочным продуктом современных цифровых технологий. На самом деле, класс D имеет богатую историю, и его первые реализации проектировались еще в эпоху радиоламп. Использовать схемотехнику такого типа для усиления звука (класс D в ламповом исполнении) предложил наш соотечественник Дмитрий Агеев, и произошло это в 1951 году. Примерно в это же время над практической реализацией подобного устройства работал английский ученый Алекс Ривз, а в 1955 году их коллега Роже Шарбонье из Франции, создавая аналогичную схему, впервые применил термин «класс D».

В самом начале, когда велись главным образом теоретические изыскания, судьба класса D казалась безоблачной. Его расчетные характеристики в буквальном смысле достигали предела совершенства. Однако, первая коммерческая реализация 1964 года выявила массу слабых мест, главное из которых — невозможность добиться по-настоящему достойного качества звучания на элементной базе того времени.

Производители не оставляли надежд, и в семидесятых годах попытки вывести усилители класса D на рынок предпринимали такие гиганты Hi-Fi-индустрии, как Infinity и Sony. Обе затеи провалились по той же самой причине, что и в первый раз. Подходящие по быстродействию и классу точности транзисторы стали производиться серийно лишь в восьмидесятых годах, после чего качественная реализация усилителей класса D и стала реальностью. В наше время усилители класса D можно встретить в совершенно различных устройствах: от смартфонов и бытовой аппаратуры до студийного оборудования и High End-систем.

Принцип работы

В основе принципа работы усилителей класса D и любых его модификаций, в том числе имеющих самостоятельные буквенные обозначения (классы T, J, Z, TD и другие), лежит принцип Широтно-Импульсной Модуляции или, сокращенно, ШИМ. Модуляция сигнала как метод существует довольно давно и используется как способ хранения и передачи информации. Суть ее заключается в том, чтобы модулировать полезным сигналом некую несущую частоту. Частота выбирается таким образом, чтобы ее было удобно передавать или записывать на носитель. Процесс воспроизведения подразумевает обратную последовательность: выделение полезного сигнала из модулированной несущей частоты. По такому принципу работает и цифровая техника, и радиосвязь, и теле-радиовещание. Тонкость состоит в том, что в случае с ШИМ преследуется совершенно иная цель. Модуляция позволяет привести сигнал в такой вид, чтобы его усиление было максимально простым и эффективным процессом.

В основе схемотехники класса D лежит генератор СВЧ-импульсов (исчисляемых сотнями МГц) несущей частоты и компаратор — устройство, модулирующие эти импульсы, соответственно форме входящего аналогового сигнала. Далее все просто. Модулированный сигнал имеет форму импульсов равной амплитуды, но разной продолжительности, которые усиливаются с помощью пары симметрично включенных быстродействующих транзисторов типа MOSFET. Далее в схеме используется простейший LC-фильтр, демодулирующий усиленный сигнал, а также отсекающий несущую частоту и сопутствующий высокочастотный шум.

Упоминание транзисторов, используемых для усиления порождает резонный вопрос: «а не проще было бы сразу усилить аналоговый сигнал без всяких модуляций?». И именно этот вопрос раскрывает суть усилителей класса D. В обычных усилителях классов A, B, G и прочих их производных транзистор работает с широкополосным сигналом, постоянно меняющимся и по амплитуде, и по частоте. Поведение даже самого лучшего транзистора на разных амплитудах и частотах не 100% одинаково, что неизбежно приводит к искажениям, которые мы знаем как окрашенность или «характер» усилителя. Модулированный сигнал в усилителях класса D меняется дискретно и на полную амплитуду. Таким образом, режим работы транзисторов существенно упрощается и становится куда более прогнозируемым. По сути, они выступают в роли ключа, находясь либо в закрытом, либо в открытом состоянии без промежуточных значений.

Все, что требуется в таком режиме от транзистора — максимально быстро реагировать на изменение уровня сигнала, а поведение его на промежуточных значениях амплитуды не имеет значения. Кроме того, данный режим работы транзистора крайне положительно сказывается на энергоэффективности усилителя, доводя его теоретический КПД до 100%.

Второй наиболее очевидный вопрос касается сходства модулированного аналогового и цифрового сигналов. Обычно это даже не вопрос, а утверждение: «Усилитель класса D — цифровой, а значит правильно подавать на его вход цифровой сигнал, а не аналоговый». Процесс модуляции аналогового сигнала на входе усилителя класса D, действительно, очень напоминает то, что происходит в АЦП при оцифровке звука, однако принцип модуляции принципиально отличается от того, что используется в формате PCM.

Именно по этой причине цифровые входы интегрированных усилителей, работающих в классе D, используют вполне традиционную схему ЦАПа, с аналогового выхода которой сигнал и поступает на вход платы усилителя мощности. Таким образом, аналоговый сигнал является основным и естественным входящим сигналом для усилителей класса D.

Впрочем, существуют и исключения, которые, если разобраться более детально, ничего не меняют в общей картине, а лишь дополняют типовую схемотехнику класса D. Небезызвестный Питер Лингдорф, еще будучи разработчиком в компании NAD, успешно реализовал схему прямого преобразования PCM-потока напрямую в формат ШИМ без традиционной процедуры цифроаналогового преобразования. Эта технология получила название Direct Digital, или говоря по-русски: прямое усиление цифрового сигнала.

Таким образом удалось сократить протяженность и понизить сложность звукового тракта, а единственное цифроаналоговое преобразование в подобной схеме производится непосредственно перед акустическими клеммами. Однако стоит заметить, что для работы такого усилителя с аналоговым сигналом он должен также иметь и классический входной каскад, использующийся в традиционных усилителях класса D.

На текущий момент технология прямого усиления «цифры» еще не стала массовым явлением, вероятно, потому что г-н Лингдорф грамотно оформил патентные права на технологию или просто предпочитает не раскрывать коллегам всех секретов. Но не так давно подобная схема была успешно реализована в портативной технике, что позволяет надеяться на более широкое распространение технологии в будущем. Не исключено, что спустя некоторое время класс D действительно станет цифровым усилителем.

Плюсы

Главный плюс усилителей класса D, ради которого и затевалась история с модуляцией сигнала — энергоэффективность. Причем и в теоретических выкладках, и в реальных цифрах это дает такой прирост КПД, с которым хоть как-то может сравниться разве что переход от класса А к классам В и АВ, а все достижения класса G и прочих на его фоне кажутся довольно слабой попыткой.

Работая в импульсном режиме, половину времени транзистор проводит в полностью закрытом состоянии, а значит имеет нулевой ток покоя и не потребляет энергии. При этом в момент включения транзистор работает на полную мощность, перенаправляя всю энергию, поступающую от блока питания, на выход усилителя.

В итоге, эти самые теоретические 100% КПД при практической реализации дают действительно превосходные значения порядка 90–95%. А поскольку лишь единицы процента энергии расходуются на нагрев транзисторов, радиаторы можно использовать исчезающе малого размера. Для получения на выходе 100–200 Вт на канал усилитель класса АВ должен иметь радиаторы, занимающие одну или обе боковых стенки корпуса, а усилитель класса D обойдется кусочком алюминия размером в один-два спичечных коробка.

Кстати, то же самое можно сказать о размере платы усилителя мощности: в классе D она получается в разы компактнее, даже если собирается не на микросхемах, а на дискретных элементах. Ну и в завершение всего, усилители класса D имеют меньшую себестоимость, нежели сопоставимые по мощности модели других классов. Впрочем, последнее касается скорее DIY-проектов — производители же предпочитают вкладывать сэкономленные деньги в повышение качества звучания и прочие усовершенствования, тем более что в классе D и вправду есть что улучшать.

Минусы

Обладая совершенно убийственными преимуществами, класс D не завоевал рынок Hi-Fi целиком и полностью лишь потому, что имеет свои слабые места, которые для многих ценителей качественного звука выглядят куда более значительными, нежели энергоэффективность. Наличие в схеме высокочастотного генератора само по себе является потенциальным источником электромагнитных помех, негативно влияющих на звучание самого усилителя и на работу соседствующих с ним компонентов звукового тракта.

Неподготовленный слушатель, возможно, не заметит данного эффекта или не придаст ему значения, но в индустрии Hi-Fi и High End, когда всякая мелочь имеет значение, такое соседство не приветствуется и вынуждает инженеров совершенствовать фильтрующие схемы и идти на прочие ухищрения, чтобы исключить влияние вредоносного СВЧ-генератора несущей частоты на воспроизводимый аудиосигнал.

Высокий КПД усилителей класса D стал причиной одной специфической особенности: высокой зависимости качества и характера звучания от блока питания. Если производитель решит использовать импульсный источник питания и не озаботится достаточным количеством фильтрующих схем, часть шумов обязательно проникнет в колонки и подпортит впечатление от звучания. Плохой блок питания, конечно, и классу АВ на пользу не пойдет, но именно в классе D эта проблема проявляется наиболее остро.

Особенности

Описание плюсов и минусов схемотехники класса D дают совершенно недвусмысленные намеки на то, чем в первую очередь должны заниматься разработчики, которые стремятся добиться от усилителей максимального качественного звука.

Проблему питания усилителей класса D разработчики решают двумя способами. Одни идут проверенным путем, используя классические линейные блоки питания с огромными тороидальными трансформаторами и прочими классическими решениями. Но есть и другой путь, которым идет меньшая часть разработчиков. При должном умении вполне можно создать малошумящий импульсный блок питания, пригодный для установки в усилителях высшего класса качества. И именно они способны дать фору самым мощным и солидным линейным блокам питания за счет лучшего КПД и быстродействия, а как следствие — лучшей динамики звучания и мгновенной реакции усилителя на большие перепады уровней сигнала.

Что же касается специфики работы самого усилителя класса D, его схемотехника обеспечивает существенно более высокий коэффициент демпфирования в сравнении с классом АВ и другими схемотехническими решениями. Это гарантирует не только стабильную работу со сложной нагрузкой, быстрый, четкий бас и большой динамический диапазон, но также обеспечивает меньший уровень искажений, отсутствие каши, вялой атаки или смазывания фронтов и самое главное — способность усилителя одинаково справляться с совершенно разноплановой музыкой.

Практика

Почетная обязанность отстаивать честь усилителей класса D в нашем исследовании выпала усилителю Marantz PM-KI RUBY. Этот аппарат имеет образцово-показательную компоновку, демонстрирующую, как нужно создавать современные усилители. Два модуля Hypex NCore 500, работающие в классе D, питаются от специального малошумящего импульсного блока питания. При этом в конструкции усилителя присутствует классический предварительный каскад, выстроенный на дискретных элементах, согласно фирменной технологии HDAM от Marantz, которая использовалась и в традиционных усилителях класса АВ.

Предварительный каскад питается от линейного блока питания, тороидальный трансформатор которого, судя по размерам, имеет многократный запас мощности, чтобы никоим образом не повлиять на динамику и чистоту звучания. Другими словами, в одном корпусе сочетаются два подхода: классический для предварительного усилителя и современный для усилителя мощности.

Все это обильно приправлено типичным для High End-моделей вниманием к мелочам вроде омедненного шасси, улучшенной виброразвязки, сокращения путей сигнала, симметричной топологии плат, строгого отбора деталей по параметрам и т. п.

В результате, мы имеем едва ли не самый совершенный с технической точки зрения аппарат с коэффициентом демпфирования 500, искажениями менее 0,005% и энергопотреблением 130 Вт при выходной мощности до 200 Вт на канал при 4 Ом нагрузки. Впрочем, всякую претензию на совершенство в мире звука надлежит проверить практикой.

Звук

Усилитель выдает очень свободное красивое звучание с превосходной детализацией, богатыми тембрами и длинными естественными послезвучиями живых инструментов. Сцена выстраивается максимально точно и масштабно, с достоверной передачей пропорций и местоположения виртуальных источников звука в пространстве. Все вполне соответствует представлениям о том, как должен играть хороший усилитель категории High End. Никакой синтетики, жесткости или «дискретности», которую в звучании класса D обнаруживают некоторые адепты старой школы, не наблюдается. Напротив, Marantz PM-KI RUBY успешно сочетает лучшие объективные характеристики с фирменной утонченной и легкой подачей музыкального материала.

Это типично «марантцовское» звучание проявляется, в первую очередь, в излишней интеллигентности при воспроизведении металла и тяжелого рока. В то же время классика любых составов, джаз и вокал звучат очень живо и натурально. Весьма похожий, возможно, даже чуть более красивый и приторный характер звучания проявляли усилители Marantz прошлых лет, работающие в классе АВ, что позволяет сделать вывод о нейтральном характере звучания усилителей мощности класса D.

Подключение к усилителю Marantz PM-KI RUBY акустики разной мощности, с разной чувствительностью и разным импедансом дало вполне ожидаемый результат: отсутствие какой либо выраженной реакции на изменение этих параметров. С любой стереопарой усилитель справлялся одинаково уверенно.

Даже на самой сложной нагрузке и на высокой громкости на удивление стабильно воспроизводились нижние ноты контрабаса — они звучали абсолютно четко, без гула, с натуральной передачей ощущения вибрирующей струны и откликающейся на эту вибрацию деки инструмента. Одним словом, все происходило ровно так, как и должно происходить с усилителем, имеющим заявленное сочетание мощности и коэффициента демпфирования.

Выводы

Все основные преимущества класса D вполне подтверждаются практикой. Но если с точки зрения энергопотребления и других измеряемых характеристик ситуация абсолютно очевидная и бесспорная, звучание по-прежнему остается вопросом дискуссионным. Класс D в чистом виде дает максимально качественный и, как следствие, — нейтральный, не окрашенный звук. Такое придется по вкусу далеко не всем и с наименьшей степенью вероятности порадует тех, чьи предпочтения формировались через прослушивание ламповой и прочей ретро-техники. С этой точки зрения разработчики Marantz продемонстрировали житейскую мудрость, придав своему усилителю фирменный характер звучания путем установки оригинальных модулей предварительного усиления. Одновременно с этим существуют другие производители, в том числе адепты максимально точного и нейтрального звучания, которые используют потенциал класса D, согласно своим представлениям о прекрасном.

В целом же, вывод такой: если производитель не экономил на ключевых элементах схемы, в результате мы получаем усилитель максимально близкий к совершенству. Остальное — дело вкуса.

Статья подготовлена при поддержке компании «Аудиомания», тестирование усилителей проходило в залах прослушивания салона.

Полезные материалы в разделе «Мир Hi-Fi» на сайте «Аудиомании» и Youtube-канале компании:

• Слушаем музыку с компьютера правильно. Три основных способа

• Что за музыка была «зашита» в популярных ОС

• Что такое Roon? [видео]

Как работает усилитель класса «АВ», или Практичность правит миром • Stereo.ru

Класс АВ — это тот тип усилителей, который до недавнего времени применялся в Hi-Fi-аппаратуре в разы чаще, чем любой другой. Сейчас над ним уже нависла угрожающая тень усилителей класса D, занимающих все большую долю рынка Hi-Fi, но пока модели класса АВ по-прежнему в большинстве и сдаваться так легко они не собираются. В классе АВ могут работать как ламповые, так и транзисторные схемы, но если говорить об абсолютном большинстве класс АВ ассоциируется скорее с эпохой транзисторного Hi-Fi.

Принцип работы

Из самого обозначения класса АВ нетрудно сделать вывод, что данный режим является гибридом класса А и класса В. Как работают усилители класса А, мы уже разобрались, а с классом В ознакомиться не успели, поэтому начнем с него. И для начала вспомним логику, которой руководствовался создатель усилителя класса А. Для того, чтобы получить возможность воспроизводить и положительную, и отрицательную полуволну с помощью одного активного элемента, он применил смещение средней точки (тока покоя) в середину рабочей зоны лампы.

Создатели усилителей класса В рассуждали по-другому: «Если одна лампа или один транзистор с нулевым смещением способен воспроизвести только одну полуволну сигнала, почему бы не добавить в схему еще один активный элемент, разместив его зеркально, чтобы воспроизводить другую полуволну?».

Это вполне логично, ведь при таком раскладе оба транзистора работают с нулевым смещением. Пока на входе усилителя присутствует положительная полуволна — работает один транзистор, а когда приходит время воспроизводить отрицательную полуволну, первый транзистор полностью закрывается и вместо него в работу включается второй. В английском варианте этот принцип действия получил название push-pull или, говоря по-русски, «тяни-толкай», что в общем-то очень хорошо описывает происходящее.

Если сравнивать класс В с классом А, наиболее очевидным преимуществом является то, что в классе В на каждую волну приходится полный рабочий диапазон транзистора (или лампы), в то время как в классе А обе полуволны воспроизводятся одним активным элементом. Это значит, что усилитель класса В будет вдвое мощнее усилителя класса А, собранного на таких же транзисторах.

Второй, чуть менее очевидный, но очень важный плюс класса В — нулевые токи смещения. Когда сигнал на входе равен нулю, ток, протекающий через транзисторы, тоже равен нулю, а это значит, что напрасного расхода энергии не происходит, и энергоэффективность схемы получается в разы выше, чем в классе А.

Однако из этого же факта вытекает и главный недостаток усилителя класса В. Момент включения транзистора в работу после полностью закрытого состояния сопровождается небольшой задержкой, поэтому при прохождении звуковым сигналом нулевой точки, когда один транзистор уже закрылся, второй транзистор не успевает мгновенно подхватить эстафету, и в этой самой переходной точке возникают небольшие временные задержки.

На практике это выражается в особенной нелюбви усилителя к тихой музыке, а также в плохой передаче микродинамики. И хотя история знает успешные реализации класса В, например — легендарный Quad 405, проблемы данного режима работы никуда не делись. Тот же 405-й не только радовал энергичным и мускулистым звучанием, но также имел явную склонность рисовать звуковую картину крупными мазками, масштабно, не размениваясь на мелочи.

Для того, чтобы сохранить все плюсы класса В и решить проблему переходных процессов, инженеры пошли на хитрость. Они включили оба транзистора со смещением, как это делается в классе А, но величина смещения при этом была выбрана существенно меньшая: так, чтобы покрыть лишь те моменты, когда транзистор близок к закрытию, выводя тем самым переходные процессы из рабочей зоны.

Это позволило усилителю класса АВ незаметно преодолевать нулевую точку, а также дало еще один крайне полезный эффект. При малой амплитуде сигнала, укладывающейся в пределы смещения тока покоя, подобный усилитель работает в классе А и, только когда амплитуда выходит за пределы выбранной производителем величины смещения, он переходит в режим АВ.

Плюсы

Рассматривать достоинства и недостатки класса АВ имеет смысл на фоне двух исходных технологий. Класс АВ однозначно и существенно выигрывает у класса А по энергоэффективности. Его реальный КПД достигает 70–80%, если конечно производитель не сильно увлекся поднятием тока покоя. С точки зрения звучания класс АВ превосходит класс А в те моменты, когда сигнал достигает высокой амплитуды или требуется высокая мощность. В то же время на малых уровнях громкости класс АВ обычному классу А не уступает, по крайней мере в теории. В сравнении с классом В, класс АВ куда лучше ведет себя на малых громкостях и способен отрабатывать самые тихие и деликатные моменты в музыке, но при этом сохраняет практически ту же мощь и силу на больших динамических всплесках.

Имея большую мощность и лучшую энергоэффективность, усилители класса АВ куда менее капризны при выборе акустики. Они не нуждаются в высокой чувствительности и легче уживаются со сложными кроссоверами, используемыми в многополосных колонках. Вполне справедливо будет заявить, что подавляющее большинство пассивных акустических систем выпускаемых сегодня на рынок рассчитаны на работу со среднестатистическим транзисторным усилителем класса АВ.

Минусы

Объективные минусы у класса АВ можно разглядеть только на фоне еще более совершенных с технической точки зрения классов G, H или D, о которых мы расскажем чуть позже. В список претензий можно отнести разве что субъективные отзывы от ценителей класса А, которые, в целом, сводятся к тому, что класс АВ звучит не столь чисто, детально и изысканно. Чтобы оценить обоснованность данных претензий, рассмотрим схемотехнику усилителей класса АВ более детально, с точки зрения качества звучания.

Особенности

Одной из практических проблем усилителей класса В и АВ является подбор пар транзисторов, работающих в одном канале усиления. Располагаясь в схеме зеркально, два транзистора должны быть полностью идентичны друг другу. В противном случае, сигналы положительной и отрицательной полуволн будут воспроизводиться не симметрично, и это существенно повысит общий уровень искажений.

В реальной жизни абсолютная идентичность — понятие абстрактное, скорее имеет смысл рассуждать о степени похожести или, говоря техническим языком, о пределах допустимых отклонений транзисторов от заданных характеристик. Чем более похожи два транзистора друг на друга, тем меньше уровень искажений, и тем больше их совместная работа приближается к тому, что мы имеем в классе А, когда обе полуволны воспроизводит один транзистор.

Понимая, что даже при самом строгом отборе по параметрам отличия между двумя транзисторами в паре все же будут иметь место (пусть и в предельно малых значениях), мы вынуждены признать, что при прочих равных условиях один такой же транзистор работающий в классе А будет звучать чуть чище и чуть лучше, чем пара в классе АВ.

Совсем иная ситуация вырисовывается, когда речь заходит о работе на большой амплитуде сигнала и на нагрузке требующей высокой мощности. Имея высокий КПД класс АВ нуждается в менее мощном и громоздком блоке питания, нежели усилитель класса А, и тут уже поклонники однотактников вынуждены признать абсолютное и безоговорочное превосходство класса АВ.

Более того, разработчики имеют возможность гораздо свободнее экспериментировать с блоками питания, управляя характером и динамикой звучания путем подбора рабочих характеристик трансформатора и конденсаторов. Например, можно установить трансформатор с многократным запасом мощности, чтобы на пиках сигнала он не выходил из оптимального режима работы, или использовать улучшенные конденсаторы, способные мгновенно отдавать высокий ток.

Еще одна тонкость: работая в классе А, транзисторы выделяют большое количество тепла, что может негативно сказываться на качестве их работы, особенно при увеличении нагрузки. В классе АВ транзисторы греются в меньшей степени, вследствие чего они быстро приходят в рабочий режим и менее подвержены риску перегрева, снижающего качество звучания при работе усилителя на высокой громкости.

Практика

Защищать честь усилителей класса АВ в сравнительном прослушивании было уготовано мощному двухблочному усилителю Atoll серии Signature, состоящему из усилителя мощности AM200 и предварительного усилителя PR300. Интересующий нас усилитель мощности выстроен в полном соответствии с изложенными выше теоретическими выкладками.

Реализуя потенциал, заложенный в схемотехнике класса АВ, разработчики обеспечили по 120 Вт выходной мощности на канал, чего достаточно для большинства акустических систем за исключением самых низкочувствительных и просто монструозных моделей. Говоря об особенностях своего усилителя, производитель акцентирует внимание на применении подобранных пар транзисторов с последующей подстройкой схемы вручную для минимизации общего уровня искажений.

С целью лучшего разделения каналов и исключения перекрестных помех усилитель выстроен по схеме полного двойного моно, поэтому каждый канал усиления получил собственный блок питания. Суммарная мощность блока питания составляет 670 ВА, что покрывает потребности усилителя мощностью 120 Вт с большим запасом. Солидную дополнительную подпитку на пиках сигнала обеспечат конденсаторы емкостью 62 000 мкФ.

Звук

Внушительная мощность и отличная энергооснащенность усилителя дали в звучании вполне ожидаемое ощущение легкости и непринужденности при работе с любой акустикой и практически на любых уровнях громкости. Если выкрутить ручку громкости посильнее, можно услышать небольшую компрессию, а бас словно отодвигался на задний план, но это были очевидные признаки того, что НЧ-динамики приблизились к пределу своих возможностей, в то время как усилитель только начал разогреваться и был очень далек от состояния перегрузки.

В то же время на малых и средних уровнях громкости Atoll AM200 Signature показывал себя наилучшим образом. Середина была выразительна, детальность превосходна, а сцена — четко очерчена, с хорошо ощутимой глубиной и шириной. При прямом сравнении с усилителями класса А последние давали чуть более свободную и безграничную сцену и чуть тоньше отрабатывали мелкие детали в тихой камерной музыке.

Характер, свойственный классу АВ, наиболее ярко проявлялся у Atoll AM200 Signature на динамичной рок-музыке. Он выдавал очень собранный, быстрый и четкий бас, хорошо справляясь с резкими перепадами громкости и крупными штрихами. На джазе и классической музыке, требующих сочетать динамичность и мощь со способностью воспроизводить тонкие оттенки и нюансы, усилитель вел себя чуть менее уверенно. Казалось, что он слегка упрощает звучание, укрупняя музыкальные образы и уводя внимание от тонких оттенков к основной мелодической линии.

Однако все это можно заметить лишь в прямом сравнении с гораздо более дорогими представителями других классов. По общему впечатлению Atoll AM200 Signature был скорее всеяден и универсален. Являясь примером грамотной реализации класса АВ, когда разработчики приложили массу усилий чтобы минимизировать слабые места и максимально раскрыть потенциал данной схемотехники, он вполне конкурентен на фоне лучших представителей других классов.

Выводы

Высокая мощность, высокий КПД с умеренным тепловыделением, способность справляться со сложной нагрузкой и хорошая динамика — вот что такое усилитель класса АВ. Это делает его, в первую очередь, идеальным решением для массового производства усилителей, что подтверждает сама история развития индустрии Hi-Fi.

Однако крайне ошибочно руководствоваться стереотипным мнением о том, что массовый универсальный продукт и продукт элитный должны быть непременно вылеплены из разного теста. При должном внимании к деталям и глубоком понимании принципов работы данная схемотехника может быть реализована на самом высоком уровне качества. Так что сегодня High End-усилитель, работающий в классе AB — такая же обыденность, как и хайэндный усилитель, работающий в любой другой схемотехнике.

Усилители мощности. Что это за устройства и какие они бывают?

Музыкальное оформление создает настроение и определяет стиль и концепцию любого помещения. Озвучивают не только концертные залы, рестораны и дискотеки, но и спортивные клубы, офисные здания, и, конечно же, торговые площади — магазины, бутики и развлекательные центры.

Что такое качественное звуковое оформление?.

Минимальный комплект оборудование для озвучивания включает в себя: акустическую систему, состоящую из нескольких громкоговорителей, устройство для воспроизведения звукового сигнала — CD/DVD/MP3 плеер, усилитель мощности или микшер — усилитель и акустический кабель.

О ключевых звеньях системы озвучивания — усилителе мощности и микшер-усилителе, мы поговорим более подробно. Что они из себя представляют, как устроены и для чего предназначены?

Усилители мощности звука есть в любом устройстве, воспроизводящем звуковые сигналы, так как изначально считываемый сигнал всегда имеет малую мощность, недостаточную для передачи его другим устройствам, поэтому их можно найти в каждом магнитофоне, мобильном телефоне, компьютере и даже в говорящих детских игрушках. Усилитель мощности — это прибор, предназначенный для усиления электрических сигналов до такого звукового диапазона, который способно воспринимать человеческое ухо (от 16 до 22 кГц), однако с возрастом верхняя граница чувствительности слуха снижается и большинство взрослых людей не слышит звук, частота которого выше 16 кГц.

Устройства, которые напоминают современные усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ), впервые появились только в XIX веке и заметно изменились лишь с момента появления электронных приборов. Родоначальниками этих приборов были ламповые усилители, а в конце 50-х годов XX века появились первые полупроводниковые — транзисторные устройства.

Звуковые усилители мощности могут быть как отдельными независимыми устройствами, со своей панелью управления, так и внутренними элементами прибора, запаянными в гибридную микросхему. Усилитель мощности последнее звено в современной цепочке системы звукоусиления, из-за этого в профессиональной среде за ним закрепилось прозвище — «оконечный усилитель мощности» или просто «оконечник».

По назначению и области применения усилители мощности бывают профессиональными и бытовыми. Профессиональные, в свою очередь делятся на концертные, студийные, трансляционные и другие, исходя из специфики их применения. Чем мощнее прибор, тем больше электрического тока он потребляет, тем соответственно, громче звук, который он сможет воспроизводить.

Бытовые усилители мощности знакомы нам по домашним музыкальным центрам, ресиверам и автомобильным магнитолам. Стоит сказать о том, что эволюция обоих типов устройств, шла разными путями. Если бытовые, домашние усилители мощности претерпели не только внутренние, но и большие внешние изменения: прошли долгий путь от ламповых приемников, проигрывателей необычного дизайна и размера до моноблочных и раздельных звукоусилительных систем, то профессиональные устройства практически не изменились внешне. После принятия в 80-х годах единого стандарта габаритов по метрической системе (в дюймах), концертные, студийные и другие профессиональные акустические усилители имеют одинаковые размеры передней панели: длина 18 дюймов, высота кратна 1,75 дюйма (44,5 мм), также её называют 1U или 1 РЭК. Такое решение было обосновано необходимостью встраивать их в специальные шкафы или стойки для звукового оборудования. В последствии их также стали называть рэковыми. Единый стандарт значительно упростил транспортировку оборудования, а также сделал возможным замену усилителя на другую модель в случае его поломки.

В зависимости от принципа деятельности и режима работы выходных элементов, выделяют несколько классов усилителей. Причем еще только два десятка лет назад существовали только два типа усилителей: класса «АB» и класса «А». Сегодня можно найти устройства, класса «А», «АВ», «В», «G», «H», «Т» и других, не имеющих названия классов. Такое разнообразие обусловлено новейшими технологиями в области производства полупроводников, которые позволили повысить качество воспроизведения звука, уменьшить размеры и значительно снизить цену на усилители мощности. К классу «А» относятся в основном ламповые оконечники. Для них характерен низкий уровень КПД — около 25%, но при этом небольшая степень искажения звука.

Усилители класса «В» — менее популярны. В этом классе работают в основном транзисторные оконечники. Их КПД приблизительно равен 70%, но они рассеивают в виде тепла довольно много энергии. Усилители В-класса отличает низкий уровень шумов в отсутствие сигнала и сухостью звучания.

Идеальный вариант — взять всё лучшее от каждого класса устройств, именно так и образовался третий класс — «АВ». Устройства, относящиеся к этому классу, в режиме максимальной нагрузки ведут себя как класс «В», а в режиме тихих сигналов — как усилители класса «А», их КПД приближается к 60%. Этот класс пользуются наибольшей популярностью в сфере звукотехники в силу своей универсальности.

Усилители «D»-класса появились сравнительно недавно, от собратьев они отличаются малым весом и довольно высоким КПД — порядка 85%! Однако ошибочно принимать усилители класса «D» за цифровые. Действительно, входящий сигнал становится бинарным, т.е. цифровым аудиосигналом, но никакими другими преимуществами, свойственными цифровым усилителям мощности, «D»-усилители не обладают.

Класс «G» — представляет собой усовершенствованную версию устройств «AB», в котором используется источник питания с разными напряжениями и за счет этого снижается рассеиваемая мощность усилителя.

Класс «H» чем-то напоминает класс «G», однако он не подходит для воспроизведения музыкальных сигналов с широким динамическим диапазоном. В данном случае значительно возрастают потери энергии при переключении мощности, поэтому «Н»-усилители не подходят для музыкальных сигналов широкого динамического диапазона. Отличительной особенностью усилителей классов «D» и «T» является потребление энергии даже в отсутствие сигнала. Это происходит из-за постоянного присутствия в них мощных высокочастотных импульсов.

На рынке представлены различные модели усилителей как отечественных, так и зарубежных производителей. Наиболее широкое применение в сфере современного звукового оформления получили стерео-усилители, трансформаторные (трансляционные) усилители и комбинированные устройства — микшер-усилители. Все они отличаются не только конструктивными особенностями, но и качественными характеристикам воспроизведения звуковых волн.

Стерео-усилители — это двухканальные устройства, для прослушивания музыки в высоком качестве с минимальными искажениями даже при большом усилении звукового сигнала. КПД стерео-усилителей колеблется в диапазоне 25-75%. Кроме этого, современные модели двухканальных усилителей звука комплектуются специальными устройствами для улучшения качества воспроизведения звукового сигнала — это различные виды DSP (Digital Signal Processing-цифровая обработка сигнала) и эквалайзеров — темброболоков или так называемых «выравнивателей», избирательно корректирующих амплитуду звуковой частоты. Стерео-усилители — это своеобразный связующий элемент между слушателем и акустической системой, который позволяет насладиться всеми гранями воспроизводимых музыкальных композиций, придает им дополнительную эмоциональную окраску.

В отличие от стерео-усилителей, трансляционные усилители помимо прочего, предназначены и для передачи информационных сообщений. Очень часто этот тип усилителей применяется в системах пожарного оповещения, ведь они способны функционировать даже при наличии резервных 24 В.

Обычно «трансформаторными» называют усилители, которые имеют трансформатор на выходе, таким образом, он служит для согласования прибора с акустической системой (громкоговорителями), которая также имеет трансформатор на входе. Благодаря этому расстояние от микшера-усилителя до громкоговорителей может составлять до 1км. Трансформаторные усилители работают в режиме 70-100 В.

Современные трансформаторные микшер-усилители — это, как правило, одноканальные устройства, которые позволяют быстро переключаться с подачи фоновой музыки на речевой канал и работают в 100-вольтовом режиме. Также возможно организовать зонированную подачу сообщений в каждое отдельное помещение, если речь идет о нескольких залах (например в ресторане, офисном здании, фитнес-клубе и т. д.)

При организации торжественных мероприятий или небольших концертов большой пользуются популярностью пользуются комбинированные низкоомные микшер-усилители. Они выполняют все функции не только усилителя мощности звука, но и профессионального микшерного пульта. Преимущества использования этих устройств, сочетающих в себе сразу несколько элементов звуковой системы, очевидны: компактность, мобильность, простота и легкость в установке. Микшер-усилитель — как правило, двухканальное стереофоническое устройство, но также бывают модели, которые представляют собой интегрированный многополосный микшерный пульт, на котором смешиваются (микшируются) сразу несколько инструментальных и микрофонных каналов. Для небольших помещений стандартной мощности в 150-500 Вт бывает вполне достаточно, чтобы усилить звуковой сигнал до нужной громкости.

Итак, мы рассмотрели основные типы и виды представленных на рынке усилителей мощности. Прежде всего, стоит заметить, что выбирать усилитель мощности нужно либо после, либо вместе с акустическими системами — громкоговорителями. Мощность акустической системы должна быть несколько выше, чем мощность усилителя, необходимо иметь некоторый запас, который позволит гарантировать сохранность безопасность работы громкоговорителей. При этом мощность усилителя не должна быть и слишком низкой, так как маломощный прибор, не сможет долго работать на пределе своих возможностей. Еще совсем недавно все, что требовалось от усилителя мощности — это качественное усиление звука, но теперь функциональность этих устройств значительно расширилась. С помощью современных моделей усилителей возможно осуществлять не только компьютерное управление, но и программирование воспроизведения музыкального контента.

Что такое усилитель мощности звука?

Усилители мощности в практике радиолюбителей уже много лет занимают одно из первых мест. Несмотря на множество готовых промышленных конструкций с иероглифами на борту, мы до сих пор строим свои аудиосистемы сами.

Когда-то давно я занимался в школьном радиокружке и построил наверно с десяток усилителей мощности звука. Среди них был и усилитель Агеева, и усилитель Гумели. В то время я слабо понимал как они работают, книг, компьютера, а тем более интернета, у меня не было вообще . Так что собирал как мог. Было весело. Сегодня я хочу рассказать тебе как устроен усилитель мощности звука, чтобы ты понимал из каких блоков он состоит, для чего они нужны и почему он вообще усиливает.

Усилители мощности в электронике занимают особое место и используются повсеместно: и в аудиоусилителях, и в телевизорах, и в станках и т.д. Практически каждый радиолюбитель хоть раз, да собирал УМЗЧ и радовался как это весело, что плата с проводами выдаёт звук.

Давай разобираться что такое «усилитель мощности». Из названия создаётся впечатление, что это устройство магическим образом превращет 1 Вт мощности, поступивший на вход, к примеру, в 15 Вт на выходе. Что усилитель из воздуха сделала сигнал более сильным. На деле всё иначе. Ничто не берется из ниоткуда. Главная идея усилителя мощности в том, что он подаёт на выход (на АС, например) часть мощности своего источника питания. А входной сигнал просто регулирует сколько мощности следует подать на выход.

Таким образом усилитель мощности как бы повторяет входной сигнал и подаёт на выход его копию, только большей мощности.

Если это звучит замысловато, то представь себе водопроводный кран. Труба, к которой он подсоединён — это «источник питания» крана. Носик крана — выход. А твоя рука, которая крутит ручку крана туда-сюда — это входной сигнал. А значит ты своей рукой регулируешь мощность потока воды из носика крана.

Типичная структура усилителя мощности

В усилителях мощности звуковой частоты, т.е. обычно в музыкальных усилителях, важным качеством является не только увеличение мощности звука, но и сохранение его качества. Для этого усилители строятся таким образом, чтобы снизить искажения исходного сигнала.

Поэтому вместо одного блока, который сразу бы усилил сигнал в 10-100-200 раз используется несколько последовательно включенных усилительных каскадов, которые усиливают в 5-10 раз. А так как они стоят один за другим, то итоговый коэффициент усиления буден равен произведению коэффициэнтов усиления каждого каскада. Т.е. если первый каскад усиливает в 2 раза, а второй в 10, то в итоге усиление будет в 20 раз.

Коэффициентом усиления (по напряжению) в данном случае будет результат отношения напряжения на выходе усилителя к напряжению на входе.

На практике усиление напряжения происходит в первых каскадах, а последний каскад, который называется «выходным», служит как раз для подведения необходимой мощности в нагрузку и часто сам по себе даёт единичное усиление.

Ниже, на схеме усилителя Гумели, я показал блоки усилителя, соответсвующие диаграмме выше:

Характеристики усилителей мощности

Идеальный усилитель должен усиливать сигнал (т.е. создавать его копию), не внося никаких изменений в исходный сигнал. Хороший реальный усилитель конечно же вносит искажения, но они незаменты для человеческого уха. Плохой усилитель сразу даёт о себе знать, когда вместо чистого звука скрипки из динамиков доносится хрюканье поросёнка.

Я хочу обсудить с тобой характеристики усилителя мощности, на которые всё таки следует обращать внимание как при покупке, так и при создании усилителя своими руками.

Искажения сигнала
Шумы
Номинальная мощность
Частотные параметры

Искажения

Да, при прохождении сигнала через твой усилитель он искажается. Искажения неизбежно вносятся электронными компонентами, а также могут возникать из-за плохой работы всей схемы в целом. В хороших усилителях стремятся снизить искажения, в плохих их слышно даже невооруженным ухом: щелчки, хрипения, звук как из телефона и т.д. При конструировании усилителей применяют разные решения дял снижения тех или иных видов искажений:

Линейные искажения
Нелинейные искажения

Линейные искажения влияют на амплитуду и фазу сигнала. Например, при прохождении звука через усилитель слегка меняется фаза каких-нибудь составляющих этого сигнала. Искажение амплитуды сигнала чаще всего зависит от его частоты. Например усилитель гарантированно усиливает сигналы с частотами от 20 Гц до 20 КГц. А ты подал ему на вход 100 Кгц и ожидал увидеть усиление в 10 раз, а получил только в 2, если получил вообще. Что произошло? Правильно, усилитель перестал быть усилителем. Он не был сконструирован для работы с такими частотами.

Нелинейные искажения весьма коварны. Они портят сам сигнал, меняя его форму. В результате прохождения сигнала через такой усилитель в сигнале появляются составляющие, которых там изначально не было. И вместо, например синусоиды, что ты подал на вход, на выходе можно получить сигнал только отдаленно напоминающий синусоиду.

Для снижения шумов и искажений сигнала требуется и правильный подход к конструированию такого усилителя мощности и соблюдение правил монтажа, которые обеспечивают снижение шумов и искажений.

Шумы

Шумом называют всякий случайный сигнал, который усиливается вместе с полезным сигналом, что был подан на вход. Если шумы малы, то их практически незаметно и они не мешают. Но если шумовой сигнал слишком силен, то различить полезный сигнал среди шума бывает проблематично.

Замечал ли ты, что если положить сотовый телефон рядом с входными проводами от самодельного или дешевого китайского усилителя, то в момент входящего звонка из динамиков раздаётся неприятный звук. Его причина — электромагнитные помехи от работающего сотового телефона. В каком-то смысле их можно тоже назвать шумом.

«Шумят» не только целые устройства под влиянием внешних сил. Шум вносят также электронные компоненты, из которых состоит усилитель. Это происходит под воздействием разных причин, например повышения температуры эл. компонента, может генерироваться шум.

Номинальная мощность

Я бы рекомендовал забыть про этот параметр вообще. Кто-то возразит, но я отвечу, что качественный звук лучше мощного и плохого. Поэтому, когда будешь выбирать схему для своего усилителя мощности, то выбирай ту, разработчик которой обещает минимальные искажения, а не 3 000 000 КВт мощности.

Производители аудиотехники целенаправленно вводят в заблуждение покупателей, заявляя, например: «суммарная мощность всех каналов 600 Вт при потребляемой мощности от сети 150Вт». Всё дело в методе измерения мощности, поэтому верить заявлениям не следует, так как производители выбирают какой им захочется.

Как ты знаешь, мощность P = UI. Если взять, к примеру, резистор 4 Ом, подключить его к выходу усилителя, параллельно ему осциллограф, а на вход генератор сигналов, затем подать от генератор сигнал частотой в 1000 Гц и постепенно увеличивать его амплитуду, то наступит момент, когда на осциллографе ты увидишь вот такую картину:

Зелёный график показывает реальный выходной сигнал, оранжевый — ожидаемый, а синий показывает максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала. Все выходные сигналы с амплитудой больше амплитуды синего графика будут иметь вид как на зеленом графике.

Измерив амплитуду синего графика и воспользовавшись формулой P = (0,707U)²/Rн — ты получишь выходную мощность своего усилителя измеренную на нагрузке в 4 Ом и частоте в 1000 Гц.__~

Заключение

Тема усилителей мощности низкой частоты обширна как море. Я постарался рассказать об общей схеме построения таких усилителей и рассказать о некоторых их характеристиках. Думаю, что для первых опытов построения усилителей мощности для своей аудиосистемы этого будет более чем достаточно.

Список книг по теме усилителей

МРБ 0951. Левинзон Г.Л., Логинов А.В. Высококачественный усилитель низкой частоты
Ровдо. Схемотехника усилительных каскадов
Цыкин. Усилители электрических сигналов
Цыкин. Электронные усилители
Гендин Г.С. Высококачественные любительские усилители низкой частоты
Шкритек. Справочное руководство у звуковой схемотехнике
Боб Кордел. Проектирование аудио усилителей
Дуглас Селф. Проектирование усилителей мощности звуковой частоты
Войшвило. Усилительные устройства
Ежков Ю.С. Справочник по схемотехнике усилителей
Остапенко. Усилительные устройства

Усилитель звука на транзисторах #1 ⋆ diodov.net

Усилитель звука относится к одному из наиболее интересных электронных устройств для начинающих электронщиков или радиолюбителей. И это не удивительно, ведь если устройство собрано правильно, то достаточно подключить динамик и сразу же раздастся звук, оповещающий о том, что усилитель мощности работает. Наличие звука приносить радость успешного завершения сборки усилителя звука своими руками, а его отсутствие – разочарование. Поэтому цель данной статьи – принести радость начинающему электронщику. Но сначала все по порядку…

Усилитель мощности на транзисторах. Базовые положения

Усилитель мощности на транзисторах присутствует в том или ином виде во многих электронных устройствах. Особенно ярко выделено его применение в звуковой технике.

Современный мир электроники полностью опутан различными запоминающими устройствами: флешки, жесткие диски и т.п. Для воспроизведения информации, хранящейся в памяти накопителей, нужно, прежде всего, преобразовать и усилить ее сигналы.

Главное назначение любого усилителя состоит в преобразовании маломощного сигнала в более мощный. При этом форма его должна сохраняться и не искажаться в процессе преобразования. Иначе произойдет частичная или полная утеря информации.

Начинающим электронщикам следует помнить очень важный момент. Усиление происходит не за счет каких-либо магических свойств транзистора, а за счет энергии блока питания. Транзистор лишь управляет потоком мощности от источника питания к нагрузке. Причем он выполняет свою работу в нужные моменты времени. Отсюда становится понятно, что мощность на нагрузке ограничена лишь мощностью блока питания. Если нагрузка, например динамик, имеет мощность 10 Вт, а источник тока способен выдать только 5 Вт, то нагрузка будет способна развить только 5 Вт.

Структура усилителя состоит из источника и узла, согласующего входной сигнал с источником тока. Такое согласование позволяет получить выходной сигнал.

Устройство транзистора

Поскольку главным элементом усилителя является транзистор, то рассмотрим вкратце устройство и принцип работы это полупроводникового прибора.

Среди довольно обширного выбора полупроводниковых приборов, как по характеристикам, так и по принципу действия, в данной статье мы рассмотрим, и будем применять исключительно биполярные транзисторы (БТ).

Такой электронный прибор состоит из полупроводникового кристалла и трех, подсоединенных к нему электродов. Вся конструкция помещается в корпус, который защищает прибор от разных внешних воздействий (пыль, влага и т.п.). От корпуса отходят три вывода: база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э).

Существуют принципиально два типа БТ n-p-n и p-n-p структуры. Принцип работы их аналогичен, а отличие состоит лишь в полярности подключения к их выводам источника питания и радиоэлектронных элементов, имеющих полярность, например электролитических конденсаторов.

Биполярный транзистор имеет два pn-перехода, поэтому конструктивно его можно рассматривать, как два последовательно встречно соединенных диода. Точка соединения диодов аналогична базе. Но если взять два любых диода и соединить их соответствующим образом, то в такой конструкции не будут проявляться усилительные свойства. Причина в том, что у «настоящего» транзистора слишком малое расстояние между различными полупроводниковыми структурами (база-эмиттер, база-коллектор). Расстояние равно единицам микрометра, то есть несколько тысячных миллиметра (1мкм = 0,001 мм = 0,000001 м). Именно за счет малого расстояния получается транзисторный эффект.

Как работает биполярный транзистор (БТ)

Принцип работы БТ упрощенно рассмотрим на примере ниже приведенной схемы.

Базу оставим не подключенной либо соединим ее с минусом источника питания. Последний вариант более предпочтительный, поскольку исключает появление наводок на выводе.

Чтобы исключить короткое замыкание в цепь коллектора следует установить резистор Rн, он же будет служить нагрузкой. Однако при подключении источника питания Uип, ток в цепи VT и Rн протекать не будет (обратный ток мы не берем в счет, поскольку его значение слишком мало и не превышает единиц микроампер). Отсутствие тока в цепи поясняется тем, что транзистор закрыт. И если вернуться к аналогии с диодом, то мы заметим, что один из них находится под обратным напряжением, поэтому он заперт.

Открыть БТ не составит большого труда. Следует на базу относительно эмиттера (для n-p-n структуры) приложить положительный потенциал, то есть подать напряжение, например от другого источника питания – батарейки. Величина напряжения должна быть порядка 0,6 В, чтобы скомпенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе. Резистор Rб служит для ограничения тока, протекающего в цепи базы.

Таким образом, если подать небольшое напряжение на базу, то в цепи нагрузки Rн будет протекать ток коллектора Iк. При смене полярности блока питания VT закроется. Чтобы не запутаться и правильно подключать источник питания следует обратить внимание на направление стрелки эмиттера. Она указывает на направление протекания токов Iк и Iб. Для БТ n-p-n типа Iк и Iб входят в эмиттер, а для p-n-p – выходят.

Коэффициент усиления транзистора

Токи базы Iб и коллектора Iк находятся в тесной взаимосвязи. Более того, величина тока, протекающего в цепи коллектора помимо параметров Uип и Rн определяются величиной Iб в прямопропорциональной зависимости. Отношение Iк к Iб называется коэффициентом усиления транзистора по току и обозначается буквой β («бета»):

Коэффициент усиления является одним из важнейших параметров БТ и всегда приводится в справочниках. Для большинства маломощных БТ он находится в диапазоне 50…550 единиц. В общем, β показывает во сколько раз ток коллектора больше тока базы.

Усилитель звука на транзисторах

Усилитель звука на транзисторах предназначен для повышения мощности сигнала звуковой частоты, поэтому его еще называют усилитель мощности звуковой частоты или сокращенно УМЗЧ. Источником звука, подлежащего усилению, чаще всего служит микрофон или выход звуковой карты компьютера, ноутбука, смартфона и т.п. Мощность таких источников довольно низкая и составляет микроватты, а для нормальной работы динамика (громкоговорителя) необходимо обеспечить мощность единицы и десятки ватт, а то и сотни ватт. Поэтому главной задачей УМЗЧ является повышение мощности слабого входного сигнала в тысячи и десятки тысяч раз.

Звуки раздающейся мелодии или речи имеют сложный характер. Однако любой из них, даже самой сложной формы можно разложить в ряд сигналов синусоидальной формы, отличающихся как по частоте, так и по амплитуде.

Поэтому с целью упростить пояснение принципа работы схемы УМЗЧ будем применять входной сигнал синусоидальной формы u_c. Нагрузкой на первых порах вместо динамика буде служить резистор Rн.

Однако приведенная выше схема применяется лишь для работы БТ в ключевом режиме, то есть когда полупроводниковый прибор VT находится в двух фиксированных состояниях – открытом и закрытом. Для усиления переменного сигнала данная схема непригодна, поскольку будет усиливаться только положительная полуволна входного сигнала. Для отрицательной полуволны транзистор будет закрыт. Кроме того, амплитуда входного сигнала должна быть не меньше 0,6 В, иначе просто останется незамеченным, поскольку не откроется эмиттерный переход.

Базовая схема входного каскада УМЗЧ

Чтобы схема УМЗЧ работала правильно, а это означает, усиливала без искажений положительные и отрицательные полуволны, изначально следует приоткрыть VT наполовину. Тогда положительная полуволна будет еще больше открывать БТ, а отрицательная – призакрывать его.

Приоткрыть БТ можно небольшим напряжением, поданным на базу, оно же называется напряжением смещения. Сам процесс называют установкой рабочей точки транзистора по постоянному току. Напряжение смещения зачастую подается от общего источника питания через токоограничивающий резистор Rб, согласно схемы, приведенной ниже.

Чтобы постоянное напряжение не воздействовало на источник переменного сигнала, а также не нарушался режим работы схемы по постоянному току, переменная составляющая отделяется конденсатором С1, а нагрузка подключается к коллектору через разделительный конденсатор C2 к клеммам u_вых.

Правильная установка или настройка рабочей точки транзисторного усилителя звука имеет ключевое значение, поскольку если ее установить неверно, то выходной сигнал будет иметь искажения либо вовсе отсутствовать. Чтобы установить рабочую точку пользуются выходной статической характеристикой биполярного транзистора. Она характеризует зависимость тока в цепи коллектора от приложенного напряжения между выводами коллектор-эмиттер при разных значениях тока базы. На данной характеристике располагается нагрузочная прямая, на которой выделяют три участка: 1-2, 2-3 и 3-4. Участок 1-2 называется областью отсечки – здесь БТ полностью закрыт; 3-4 – область насыщения – БТ полностью открыт; 2-3 – активная область – здесь БТ находится в приоткрытом состоянии. Участки 1-2 и 3-4 используются для работы транзистора в ключевом режиме. Активный участок 2-3 соответствует работе БТ в режиме усиления. Именного на него ориентируются при настройке рабочей точки.

Расчет параметров элементов усилителя мощности

Расчет основных параметров усилителя мощности начинается с определения сопротивления резистора, который находится в цепи коллектора Rк. Чтобы его посчитать, согласно закону Ома понадобится прежде определить падение напряжения на нем URк и ток Iк:

Напряжение URк принимают из таких соображений, чтобы на полуоткрытом транзисторе оно было, равное половине напряжения источника питания Uип. Это соответствует половине нагрузочной прямой на выходной статической характеристике – точке А.

Если рабочая точка будет находится значительно выше или ниже точки А, например А1 или А2, то выходной сигнал с усилителя будет искажаться. Произойдет срез его нижних или верхних полуволн, что отразится на ухудшении качества звука. Поэтому стоит придерживаться средней точки – т. А. Однако это не всегда оправдано, особенно для сигналов очень низкой мощности. В таком случае рабочую точку принимают насколько ниже т. А, что позволяет снизить потребление электроэнергии без искажения формы выходного сигнала.

В нашем случае будем опираться на точку А. Примем напряжение источника питания Uип = 9 В (батарейка «крона»). Тогда напряжение на резисторе Rк равно:

Коллекторный ток, называемый током покоя коллектора, принимают для расчетов 0,8…1,2 мА. Возьмем среднее значение 1 мА = 0,001 А.

Сопротивление Rк равно:

Примем ближайший стандартный номинал резистора 4,7 кОм.

Теперь определит сопротивление в цепи базы Rб:

Коэффициент усиления БТ легко и с достаточной точность можно определить мультиметром. Для pn2222 я определил значение 170 единиц.

Более точную установку тока покоя коллектора устанавливают переменным резистором, включенным в цепь базы и изменяют его до тех пока, пока значение Iк станет равным 1мА. При этом ориентируются на показания миллиамперметра, установленного в цепь коллектора.

Ниже приведены схемы входных каскадов усилителей с полупроводниковыми приборами разной структуры.

Расчет емкости конденсаторов усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ)

При расчете УМЗЧ следует обратить внимание на емкость развязывающих конденсаторов С1 и С2. Если их принять слишком малыми, то плохо будут проходить токи низкой частоты. Поэтому емкость можно определить по следующему выражению:

где fн – нижняя граница частоты сигнала, Гц. Для УНЧ как правило принимают 20 Гц – нижний порог слышимости человеческого уха;

Rвх – входное сопротивление следующего каскада или нагрузки. Для усилителей, в которых применяется БТ, включенный по схеме с общим эмиттером это сопротивление равняется нескольким килоом. Примем Rвх = 4,7 кОм = 4700 Ом.

Таким образом емкости конденсаторов С1 и С2 следует принимать не менее 10 мкФ.

Однако рассмотренная выше схема усилителя звука имеет недостаток, который исключает применение ее в таком виде в электронных устройствах. В схеме отсутствует температурная стабилизация, поэтому любые изменение температуры могут привести к искажению формы выходного сигнала. Устранение данного недостатка и причины его возникновения подробно рассмотрено в следующей статье.

Еще статьи по данной теме

Как работают усилители | HowStuffWorks

В основе большинства усилителей лежит транзистор . Основными элементами транзистора являются полупроводники, материалы с различной способностью проводить электрический ток. Обычно полупроводник состоит из плохого проводника, такого как кремний , в который добавлено примесей (атомов другого материала). Процесс добавления примесей называется легированием .

В чистом кремнии все атомы кремния идеально связаны со своими соседями, не оставляя свободных электронов для проведения электрического тока.В легированном кремнии дополнительные атомы изменяют баланс, либо добавляя свободные электроны, либо создавая дырок , куда могут уходить электроны. Электрический заряд перемещается, когда электроны перемещаются от отверстия к отверстию, поэтому любое из этих добавлений сделает материал более проводящим. (Полное объяснение см. В разделе «Как работают полупроводники».)

Полупроводники N-типа характеризуются дополнительными электронами (которые имеют отрицательный заряд). Полупроводники типа P имеют множество дополнительных дырок (которые имеют положительный заряд).

Давайте посмотрим на усилитель, построенный на базовом биполярном транзисторе . Этот тип транзистора состоит из трех полупроводниковых слоев — в данном случае полупроводник p-типа, зажатый между двумя полупроводниками n-типа . Эту структуру лучше всего представить в виде полосы, как показано на схеме ниже (реальная конструкция современных транзисторов немного отличается).

Первый слой n-типа называется эмиттером , слой p-типа называется базой , а второй слой n-типа называется коллектором .Выходная цепь (схема, которая управляет динамиком) подключена к электродам на эмиттере и коллекторе транзистора. Входная цепь соединяется с эмиттером и базой.

Свободные электроны в слоях n-типа естественно хотят заполнить дыры в слое p-типа. Свободных электронов намного больше, чем дырок, поэтому дырки заполняются очень быстро. Это создает обедненных зон на границах между материалом n-типа и материалом p-типа. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в свое исходное изолирующее состояние — все дырки заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и заряд не может течь.Когда зоны обеднения толстые, очень небольшой заряд может перемещаться от эмиттера к коллектору, даже если между двумя электродами существует большая разница в напряжении.

В следующем разделе мы увидим, что можно сделать, чтобы изменить эту ситуацию.

Стереоусилители в двух словах

Достаточно легко купить новые / сменные стерео компоненты и подключить все это для получения фантастических результатов. Но задумывались ли вы о том, что движет всем этим? Стереоусилители могут быть критическим элементом для наилучшего качества звука.

Что такое усилитель?

Назначение усилителя — принимать слабый электрический сигнал и увеличивать или усиливать его. В случае предварительного усилителя сигнал должен быть достаточно усилен, чтобы его мог принять усилитель мощности. В случае усилителя мощности сигнал должен быть увеличен намного больше, чтобы запитать громкоговоритель. Хотя усилители кажутся большими загадочными коробками, основные принципы работы относительно просты. Усилитель принимает входной сигнал от источника (мобильное устройство, проигрыватель винила, CD / DVD / медиаплеер и т. Д.) и создает увеличенную копию исходного меньшего сигнала. Электроэнергия, необходимая для этого, поступает от настенной розетки на 110 вольт. Усилители имеют три основных соединения: вход от источника, выход на динамики и источник питания от настенной розетки на 110 вольт.

Усилитель звука. Даниэль Лимпи / EyeEm

Как работает усилитель?

Электропитание от 110 вольт направляется в часть усилителя, известную как источник питания, где оно преобразуется из переменного тока в постоянный.Постоянный ток подобен силе батарей; электроны (или электричество) текут только в одном направлении. Переменный ток течет в обоих направлениях. От батареи или источника питания электрический ток направляется на переменный резистор, также известный как транзистор. Транзистор — это, по сути, клапан (например, водяной клапан), который изменяет количество тока, протекающего по цепи, в зависимости от входного сигнала от источника.

Сигнал от входного источника заставляет транзистор уменьшать или понижать свое сопротивление, тем самым позволяя току течь.Допустимая величина тока зависит от величины сигнала от источника входного сигнала. Большой сигнал вызывает прохождение большего тока, что приводит к большему усилению меньшего сигнала. Частота входного сигнала также определяет, насколько быстро работает транзистор. Например, тон 100 Гц от источника входного сигнала заставляет транзистор открываться и закрываться 100 раз в секунду. Тональный сигнал 1000 Гц от входного источника заставляет транзистор открываться и закрываться 1000 раз в секунду. Таким образом, транзистор контролирует уровень (или амплитуду) и частоту электрического тока, подаваемого в динамик, как клапан.Так достигается усиливающее действие.

Изображение предоставлено D&M Holdings

Получение звука

Добавьте к системе потенциометр, также известный как регулятор громкости, и вы получите усилитель. Потенциометр позволяет пользователю контролировать количество тока, который проходит к динамикам, что напрямую влияет на общий уровень громкости. Хотя существуют усилители разных типов и конструкций, все они работают одинаково.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Сложно понять

Документ без названия

Усиление звуки

Звук можно сделать громче или усилить несколькими способами.Предоставляя больше энергия в создании звука может быть увеличена. Это будет достигнуто ударяя по барабану с большей энергией, сильнее дуя на магнитофон или используя больше телесной энергии в крике громче.

Электричество может обеспечить дополнительную энергию, необходимую для увеличения громкости звука, например, в усилителе Hi-Fi. Когда игла находится в пазах вращающегося виниловая пластинка, она вибрирует очень небольшими движениями. Эти движения преобразуются в небольшие электрические импульсы и отправляются на усилитель Hi система fi.Здесь небольшие электрические токи увеличиваются и отправляются в акустическая система, в которой они преобразуются в гораздо более сильные вибрации диффузора динамика. Микрофон улавливает небольшие колебания голоса подобным образом. Крошечные движения внутри микрофона катушки с проволокой внутри сильного магнита можно превратить в небольшие электрические импульсы. Эти, еще раз может быть усилен электронной системой и заставлен управлять громкоговорителем.

Громкость звука, который мы слышим, также можно увеличить, направив его в ухо.Внешнее ухо уже обеспечивает эффект воронки, но слуховая труба улучшит это. Если держать руки за ушами, это тоже будет впечатляюще. влияние на громкость получаемого звука.

Четвертый способ усиления звука можно увидеть на акустической гитаре, скрипка, барабан, ксилофон и многие другие инструменты. Это полая звуковая коробка сделаны из жесткого материала и часто имеют дырку. Тихий звук, издаваемый инструмент позволяет звуковому ящику реверберировать и, таким образом, проецировать звук подальше от инструмента.

Содержание

Что такое звук, Вибрация
Звук перемещается
Скорость звука в воздухе, Звук распространяется в твердых телах и жидкостях тоже, Слышание звуков через твердые тела
Получение колебаний барабанной перепонки, Амплитуда колебаний и громкость
Частота колебаний и высота звука
Самооценка

Amp 101: Как работают усилители

Усилитель, иногда называемый усилителем, представляет собой электронный компонент, который используется для увеличения электрического тока.Что он делает, так это усиливает сигнал с точки зрения напряжения, тока или того и другого с помощью громкоговорителя.

Работа усилителя состоит в том, чтобы превратить небольшой электрический ток в более сильный, и есть разные способы добиться этого, в зависимости от того, что именно вы пытаетесь сделать.

Источник фото: http://jestingstock.com/u2-concert-wallpaper.html

Типы усиления

Чтобы полностью понять, как работают усилители, вы должны сначала знать три типа усиления .Во-первых, есть усилитель напряжения, который повышает напряжение входного сигнала, чтобы получить более громкий выход. Усилитель тока увеличивает ток сигнала для достижения того же результата, в то время как усилитель мощности объединяет ток и напряжение, чтобы получить лучшую громкость для вашего звука.

Усилители в повышающем напряжении

Если вы хотите повысить электрическое напряжение, вы можете просто использовать трансформатор , устройство, которое используется для преобразования большого напряжения в меньшее.Вы можете увидеть их в своих компьютерах, MP3-плеерах, розетках и т. Д. Хотя это устройство предназначено для чего-то другого, вы можете использовать это устройство, чтобы сделать прямо противоположное и превратить низкое напряжение в нечто большее. В таком случае это будет называться повышающим устройством.

Усилители в повышающем сигнале

Если вы хотите увеличить громкость звука, вам нужно только усилить его сигнал. Для этого понадобится усилитель на базе транзисторов . Обычно транзистор поставляется с эмиттером, базой и коллектором.Если между эмиттером и базой есть небольшой ток, вы можете использовать его для передачи большего выхода на эмиттер и коллектор.

Поскольку количество сигнала, которое усилитель может усилить, может быть ограничено, некоторые люди используют два или более усилителя. Их называют многокаскадными усилителями.

Для их изготовления вам понадобится как минимум два разных усилителя. Убедитесь, что один из них будет усиливать сигнал до минимального входного уровня, а другой усиливает сигнал от предыдущего усилителя, чтобы обеспечить достаточную мощность для динамика.Рекордсмены обычно используют ту же стратегию.

Источник фото: http://www.panchhievents.in/event-management-and-party-planners-in-dehradun

Обратная связь по усилению

Таким образом, усилитель может повышать напряжение или сигнал. Однако он может гораздо больше. Усилители также используются для воспроизведения качества входного сигнала , несмотря на то, что его частота и громкость могут быть искажены.

Если вы хотите усилить сигнал звуковыми частотами, то лучше подойдет аудиоусилитель.Он лучше работает с полосой пропускания и обеспечивает удовлетворительный ровный звук от различных входных сигналов. Однако это может создать проблему, называемую обратной связью. Обратная связь происходит, когда микрофон находится рядом с громкоговорителем, и в этом случае он улавливает усиленный звук вокала, заставляя его повторно усиливать звук, который снова и снова усиливается динамиком. Это издает громкий визг. Однако есть певцы, которые использовали бы эту обратную связь, чтобы добавить некоторого эффекта к своему звуку.

Инверсия сигнала

Когда вы используете активные устройства в качестве усилителей напряжения, они могут инвертировать сигнал.Однако это может работать немного иначе. Если вы получаете на входе положительный сигнал, вы можете получить больший, но отрицательный сигнал. Если вы получаете отрицательный сигнал на входе, вы можете получить больший положительный сигнал на выходе. Если вы хотите сделать усилитель неинвертирующим, то вы должны использовать два трансформатора и каскадировать то же самое, что вы делали при усилении сигнала.

Это основные рекомендации, которым вы можете следовать при работе с усилителями. Однако, если вы просто прочитаете его, то никогда не добьетесь желаемого результата.Следовательно, вы должны попытаться сделать так, чтобы усилители дополняли ваш звук. Лишь очень многие совершили ошибку, приняв громкоговорители как должное при создании музыки, поэтому, когда они представляют ее вживую, они получают совершенно другой звук от своего демо. Чтобы избежать такой ошибки, учитывайте усилители и используйте их правильно.

Улучшает ли усилитель качество звука?

Качественный звук приятен для слуха, поэтому многие устройства, встроенные в аудиосистему, нацелены на создание великолепного звука.Итак, являются ли усилители одним из компонентов, которые делают звук таким привлекательным?

Усилитель улучшает качество звука несколькими способами. Усилители в основном предназначены для модуляции громкости, но они также могут влиять на линейность звука и тон. В целом качество звука зависит от типа усилителя, настройки, внешних факторов, таких как акустика помещения, среди других факторов.

В этой статье мы более подробно рассмотрим несколько тем, связанных с этим вопросом, в том числе, что такое усилитель и объясним его функции, как работает усилитель, типы усилителей и как различные факторы влияют на качество звука.Наконец, есть несколько советов, которые помогут вам улучшить звук вашей аудиосистемы.

В качестве аффилированного лица я могу получать часть продаж или другую компенсацию за ссылки на этой странице.

Определение и функции усилителя

Усилитель (также неофициально известный как «усилитель») — это электронное устройство или компонент, который увеличивает мощность, напряжение или ток сигнала.

При питании от источника электропитания усилитель улавливает слабый электрический сигнал, подаваемый на его входной контакт, усиливает его и выдает пропорционально больший сигнал на своем выходном контакте.

Проще говоря, в случае усилителя звука, например, усилитель принимает звук на входе и производит более громкий звук на выходе, стремясь максимально уменьшить искажения.

Усилитель может представлять собой отдельное устройство / оборудование или электрическую цепь, размещенную внутри другого устройства.

Типы усилителей

Усилители

можно найти практически во всех электронных устройствах, поэтому существует довольно много типов усилителей.Есть также разные способы их классификации.

в зависимости от типа входного сигнала: напряжение, ток и мощность

Есть разные сигналы, которые может модулировать усилитель. Если входной сигнал находится под напряжением, то коэффициент усиления усилителя равен коэффициенту усиления по напряжению, обеспечивающему более высокое напряжение.

Токовый входной сигнал означает, что усилитель производит повышенный выходной ток.

Усилители

также могут производить усиленную выходную мощность как произведение напряжения и тока от входного источника.

на основе конфигурации цепи и метода работы: класс A, B, AB и C.

Различные типы классов аудиоусилителей имеют различные конфигурации схем и методы работы. Эта классификация различает усилители на основе:

Коэффициент усиления усилителя (насколько усиливается сигнал)
Линейность / точность (насколько точно выходной сигнал похож на входной)
Уровни искажения сигнала (насколько изменился исходный сигнал)
КПД (сколько потерь мощности происходит во время усиления)

Усилители класса A считаются лучшим классом, потому что они, вероятно, имеют лучшее звучание.Они обеспечивают лучшую линейность, низкие искажения сигнала и высокое усиление. Обратной стороной является то, что они большие, тяжелые и неэффективные. Их неэффективность связана с постоянной потерей мощности, из-за которой они вырабатывают много тепла.

Класс B был разработан для устранения недостатков усилителей класса А. Следовательно, усилители класса B дешевле, эффективнее (около 70%) и работают холоднее. К сожалению, они предлагают плохую линейность и некоторый уровень искажений.

Класс AB (как следует из названия) предлагает сочетание эффективности класса B (50-70%) и большой линейности класса A.

Класс C имеет лучший КПД около 80%, но самую низкую линейность и сильные искажения.

С учетом всех этих факторов каждый класс усилителей имеет свои плюсы и минусы. Вот как это выглядит:

Класс усилителя	Приблизительный КПД	Плюсы	Минусы
A	~ 15-35%	Низкое искажение сигнала Высокое усиление	Большой и тяжелый Неэффективность = тепловыделение
B	~ 70%	Относительно высокий КПД	Плохая линейность Возможны перекрестные искажения
AB	~ 50-70%	Более эффективен, чем класс A Низкое искажение сигнала	Эффективность хорошая, но не высокая.
C	~ 80%	Высокая эффективность	Наименьшая линейность Высокий уровень искажений

На основе усиленного сигнала

Усилители звуковой частоты (A.F. Amplifiers): Они усиливают звуковые сигналы, которые находятся в диапазоне человеческого слуха, то есть от 20 Гц до 20 кГц. Даже в этом случае некоторые усилители звука Hi-Fi могут усиливать сигналы с частотой до 100 кГц, в то время как другие усилители A.F. имеют верхний предел 15 кГц.Эти усилители используются для управления громкоговорителями.

Усилители промежуточной частоты (I.F. Amplifiers): I.F. Усилители используются для усиления сигналов напряжения радио, телевидения или радара до того, как аудио- или видеоинформация, переносимая сигналом, будет демодулирована.

Радиочастотные усилители (радиочастотные усилители): Усиливают мощность низкочастотных радиосигналов. Эти усилители представляют собой настроенные усилители, частота работы которых регулируется настроенной схемой.Усилители R.F обладают низкими шумовыми характеристиками, а некоторые имеют небольшой коэффициент усиления или его отсутствие.

Широкополосные усилители: Эти усилители используются в устройствах, требующих измерения сигналов в широком диапазоне частот, например, в осциллографах.

Ультразвуковые усилители: Эти усилители являются разновидностью звуковых усилителей. Они усиливают ультразвуковые волны, частота которых находится в диапазоне от 20 кГц до примерно 100 кГц. Они используются в ультразвуковом сканировании, системах дистанционного управления, ультразвуковой очистке и т. Д.

Видеоусилители: Тип широкополосного усилителя. Они усиливают видеосигналы, которые передают информацию об изображении в телевизионных, видео- и радиолокационных системах. Полоса пропускания варьируется в зависимости от использования видеоусилителя. Например, для телевизоров он составляет от 0 Гц до 6 МГц, а в радиолокационных системах он намного шире.

Усилители с прямой связью (усилители постоянного тока): Усиливают очень низкочастотные сигналы, такие как напряжение постоянного тока (0 Гц). Они обычно используются в измерительных приборах и электрических системах управления.

Буферные усилители: Они имеют коэффициент усиления, равный единице, что означает, что они не усиливают сигнал. Буферные усилители используются для изоляции схем друг от друга, чтобы работа одного не влияла на работу другого. Они служат в качестве устройств согласования импеданса, поскольку их вход имеет высокий импеданс, а выход — низкий.

Операционные усилители (ОУ): Операционный усилитель — это усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления. Он имеет дифференциальный вход и несимметричный выход.Операционные усилители сегодня являются одними из наиболее часто используемых электронных устройств. Они используются в ряде промышленных, бытовых и научных устройств.

Как работает усилитель?

В усилителе есть три ключевых соединения, которые позволяют ему функционировать должным образом:

Источник питания
Входное соединение от источника сигнала (например, микрофона)
Выходное соединение с динамиком

Усилитель получает питание от источника питания, например.г., розетка. Электрический ток направляется в подобную клапану систему, известную как транзистор. Транзистор представляет собой переменный резистор, который регулирует величину тока в цепи на основе сигнала, полученного от источника через входное соединение.

По мере того, как входной источник выдает сигнал, транзистор снижает свое сопротивление, течет ток, звук усиливается, и более сильный сигнал отправляется на выходное соединение. Чем больше входной сигнал, тем больше тока течет по цепи, следовательно, больше усиление.

Усиленный сигнал, посылаемый на выходное соединение, — это то, что вы слышите через динамик как громкий звук.

Величина усиления рассчитывается путем получения отношения выходного сигнала к входному. Это известно как коэффициент усиления усилителя. Так, например, коэффициент усиления 3 означает, что усилитель утроит размер входного сигнала.

Для каждой входной амплитуды (в основном означающей громкость звука) усилитель производит соответствующее увеличение выходной мощности. Но усилители не могут усиливать сигналы бесконечно.

Каждый усилитель может работать в диапазоне амплитуд в зависимости от его номинальной мощности. На верхнем пределе входная громкость будет обеспечивать максимальный уровень выходного сигнала и не более того.

Попытка доставить выходной сигнал за пределы его максимальной мощности может привести к явлению, называемому ограничением. Это может усилить искажения и, как следствие, повлиять на качество звука.

Факторы, влияющие на качество звука

Хорошее качество звука — это сумма нескольких факторов, и ни один из этих факторов не может быть изолирован, чтобы обеспечить желаемое качество звука.

Внутренние факторы

Каждое устройство, включенное в аудиосистему, например, влияет на характеристики воспроизводимого звука. Будь то микрофоны, микшер, громкоговоритель, кабели или усилитель, каждый из этих компонентов должен быть высокого качества.

В случае усилителя (который является основным предметом данной статьи) качество варьируется в зависимости от марки. Давайте смотреть правде в глаза; одни бренды просто превосходят другие и, как правило, лучше функционируют.Таким образом, знание лучших брендов поможет вам на один шаг приблизиться к высококачественному звуку (при неизменных прочих факторах).

Также имеет значение класс усилителя. Как мы видели выше, разные классы имеют разное усиление, линейность, уровни искажения сигнала и эффективность. Усилители с высокой линейностью производят выходные сигналы, которые более точно напоминают входные. И это один из аспектов качества звука.

Коэффициент усиления усилителя также варьируется от одного класса к другому.А это значит, что усиленный звук у одних усилителей будет выше, а у других — меньше.

Исходя из этих факторов, усилители классов A и AB — лучший выбор, когда дело доходит до получения отличного качества звука.

Внешние факторы

Внешние факторы относятся к среде, в которой человек слушает звук. Здесь вы также обнаружите, что каждая переменная может влиять на характеристики звука. Например, форма комнаты, размер комнаты, уровень температуры и влажности.

Давайте посмотрим на наиболее важные внешние факторы, влияющие на качество звука.

Акустика помещений

Под акустикой помещения понимается поведение звуковых волн в замкнутом пространстве или комнате для прослушивания.

В то время как люди тратят много денег на получение лучших звуковых систем, меньшее количество людей не забывает о важности акустики помещения для получения высококачественного звука. Предметы в комнате, мебель и поверхности — все это влияет на то, как будет звучать ваш звук при воспроизведении в этом пространстве.

Основная проблема заключается в том, как звук отражается от различных предметов и поверхностей в комнате. Различные объекты на разных расстояниях будут отражать звук в разное время. Эти отражения могут искажать четкость звука.

Например, деревянная мебель, полы, стены и стеклянные окна будут отражать большую часть высокочастотных звуков. Более того, некоторые твердые предметы также могут вибрировать и становиться источником шума, мешающего основному звуку.

С другой стороны, мягкие поверхности, такие как толстые шерстяные занавески и ковровые покрытия, также могут влиять на качество звука.Эти поверхности поглощают большинство низких частот, что приводит к приглушенному звуковому эффекту.

Решением всего этого является создание акустической среды с хорошим балансом поглощающих и отражающих поверхностей. Итак, если в комнате слишком много отражений, подумайте о том, чтобы положить коврик на деревянный пол или повесить гобелен на стены. В более формальной обстановке вы можете приобрести несколько портативных звукопоглощающих панелей.

Для лучшего понимания, вот короткое видео, объясняющее, как работает звук в комнатах

https: // www.youtube.com/watch?v=JPYt10zrclQ

Размер номера

Размер комнаты, в которой установлена ваша звуковая система, также влияет на качество звука. В этом случае основная проблема заключается в том, что называется временем реверберации.

Время реверберации — это мера того, сколько времени требуется, чтобы звук затухал или затухал. Этот параметр выражается как RT60, что означает время, необходимое для затухания звука на 60 децибел ниже уровня прямого звука. Более длительное время реверберации влияет на качество звука, накладываясь на исходный звук, который вам нужно услышать.

Большие помещения с большими стенами и потолками создают больше отражений и приводят к увеличению времени реверберации. Обратное будет в случае небольших помещений.

Все-таки оптимальное время реверберации зависит еще и от назначения комнаты для прослушивания. Для комнаты или зала, предназначенного для исполнения музыки, более длительное время реверберации (2,0 или более секунды) является предпочтительным для хорошего качества звука. В то время как, если комната предназначена для прослушивания речей или разговоров людей, меньшее время реверберации (менее 1.5 секунд).

Другой способ, которым размер комнаты влияет на качество звука, — это количество энергии, необходимое для заполнения пространства звуком. Для большой комнаты потребуется более мощная звуковая система, которая сможет наполнить комнату надлежащим звуком. И наоборот, прослушивание звука в небольшой комнате с менее мощной системой будет звучать лучше, чем в обширном пространстве.

Влажность

Влажность — это уровень удержания влаги в воздухе. Хотя в небольшой степени уровень влажности и температура в комнате могут повлиять на качество звука из системы.

Наука о звуке показывает, что звук требует прохождения среды. В комнате для прослушивания воздух — это среда, через которую распространяется звук. Следовательно, когда воздух влажный, это означает, что теперь есть две среды, через которые должен проходить звук: воздух и вода (хотя и не в жидком состоянии).

Влияние влажности на звук будет зависеть от качества вашей системы и типа звука. Поскольку влажность влияет на плотность атмосферы, это означает, что воздействие будет ощущаться на средних и высокочастотных сигналах, поскольку они зависят от энергии луча.Низкочастотные сигналы связаны с давлением и не подвержены такому влиянию.

Итак, как влажность повлияет на звук? Чем влажнее воздух, тем плотнее среда для прохождения звука; следовательно, звуковые волны замедлятся.

Теперь, хотя это реальное влияние на звук, разницу не так-то легко заметить, особенно если в комнате есть несколько каналов с производством большого количества энергии. Только очень чуткий слух и тот, кто уже освоил другую акустику помещения, сможет распознать влияние влажности на качество звука.

Советы по улучшению звука вашей аудиосистемы

До сих пор мы изучили факторы, которые влияют на качество звука вашей системы. Итак, чтобы улучшить свой звук, вот краткое изложение нескольких советов, которые вы можете легко реализовать.

Проверьте свое снаряжение

Если качество звука вам не по душе, первое, о чем вы должны подумать, — это компоненты вашей аудиосистемы. Оцените каждый из них, чтобы найти источник проблемы.

Начнем с проводов и кабелей.Подключены ли динамики «по фазе»? Загляните в каждый динамик и обратите внимание на любые очевидные неисправности, такие как гниющая пена.

Если все в порядке, но качество звука по-прежнему оставляет желать лучшего, подумайте о модернизации оборудования, чтобы получить высококачественные устройства.

Работайте над акустикой вашей комнаты

Если у вас есть уединенная комната для прослушивания музыки, то это плюс. Вы можете настроить комнату так, чтобы добиться наилучшей акустики.

Закаливайте твердые поверхности в комнате, чтобы не было слишком сильных отражений звука, искажающих качество звука.«Смягчите» комнату, но не переусердствуйте, иначе звук будет звучать неестественно из-за чрезмерного поглощения сигнала.

Правильно расположите динамики

Стереофонические или даже многоканальные динамики требуют оптимального размещения для получения отличного звука.

Во-первых, убедитесь, что динамики не стоят прямо на полу. Разместите их на подставках. Это улучшает качество звука. Кроме того, убедитесь, что громкоговорители надежно закреплены, так что существует минимальная возможность вибрации, которая может создавать нежелательный шум.Затем создайте некоторое расстояние между динамиками и задней стеной.

Найдите время, чтобы обустроить комнату, чтобы найти идеальную установку для вашей системы. Метод проб и ошибок — это тоже стратегия, позволяющая в конечном итоге добиться отличного качества звука.

Отрегулируйте настройки звука на ресивере / усилителе

Система меню на большинстве стереоресиверов / усилителей позволяет пользователю настраивать различные характеристики и звуковые функции. Обратите внимание на уровень низких частот, размер динамика и громкость динамика.Они наиболее важны для создания вашего предпочтительного звука.

Заключение

Хотя основная задача усилителя заключается в усилении сигналов, он также может влиять на качество звука, например, точность его вывода по отношению к входному сигналу (то есть точность воспроизведения) и насколько он устраняет искажения.

Даже в этом случае качество звука любой аудиосистемы зависит не только от усилителя, но и от всех остальных компонентов, составляющих систему, и внешних факторов, в которых воспроизводится звук.Все эти факторы при правильной оптимизации могут привести к высококачественному звуку в соответствии с предпочтениями пользователя.

пассивных усилителей против. Активные усилители (звук и аудио) — My New Microphone

Усилители

можно найти повсюду, если мы захотим их найти. Они есть в наших телефонах, телевизорах, развлекательных системах, автомобилях, торговых центрах и во многих других местах. Хотя мы можем думать об активных усилителях, когда думаем об усилителях, существуют также пассивные усилители, которые достаточно распространены в нашей повседневной жизни.

В чем разница между пассивным и активным усилителем? Усилители — это, по сути, устройства, которые увеличивают амплитуду некоторого количества. В звуке и аудио пассивные усилители не требуют электроэнергии и работают за счет увеличения / фокусировки уровней звукового давления. И наоборот, активные усилители требуют мощности и работают для увеличения амплитуды электрических звуковых сигналов.

Основная цель этой статьи — дать определение пассивным и активным усилителям и поделиться примерами каждого из них, чтобы углубить наше понимание звука и звука.Поехали!

Содержание

Пассивные усилители

Пассивный усилитель усиливает звук (увеличивает амплитуду акустической мощности, интенсивность звука и уровень звукового давления) пассивным способом. Другими словами, это происходит без использования внешнего источника электроэнергии или какой-либо дополнительной энергии.

Существуют различные способы «усиления» звука. Двумя наиболее значительными являются амфитеатр и рог.

Вернуться к содержанию.

Амфитеатр

Возможно, первым типом пассивного усиления, который можно было эффективно использовать, было усиление, обеспечиваемое амфитеатрами.

Природный амфитеатр — это место рядом с высокой скалой, которая естественным образом усиливает звук, отражая звуковые волны обратно в исходное место.

Таким образом, вместо того, чтобы звуковые волны рассеивались в открытом пространстве (дальнее поле свободного поля) и слышали только исходную звуковую волну, амфитеатр обеспечивает отражение, так что часть звуковой волны перенаправляется обратно к слушателю (полудиффузное поле), тем самым увеличивая воспринимаемую громкость.

Иллюстрация амфитеатра

Хотя амфитеатры, безусловно, могут улучшить воспринимаемую громкость исходного звука, они происходят за счет временной задержки и проблем с фазой, которые могут отрицательно повлиять на звук.

Расстояние, пройденное между источником звука и отраженной поверхностью, помимо расстояния между поверхностью и слушателем, вызовет некоторое изменение качества звука. Следовательно, процесс «усиления» менее точен. Это можно рассматривать как искажение.

Вернуться к содержанию.

Рог

Более распространенный и верный метод пассивного усиления основан на концепции рупора.

Рупоры — это расширяющаяся трубка, которая прикрепляется к динамику и отводит создаваемые динамиком колебания воздуха в открытый воздух.

Многие деревянные духовые и медные инструменты используют рожки для увеличения своей звуковой мощности. Акустические системы многих видов также используют рупоры для усиления звука.

Фонограф (который стал граммофоном и был предшественником проигрывателя) — историческое использование технологии рупора.

Фонограф (изобретен Томасом Эдисоном в 1877 году) появился раньше, чем электрическая запись (появившаяся в 1925 году). С появлением электрической записи и воспроизведения пришло электрическое активное усиление.

Раньше это было механическое пассивное усиление. Большая часть этого была достигнута с помощью рожка.

Граммофон из дерева и металла (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon), изображенный ниже, представляет собой современное производство Benzara:

Benzara граммофон

Пассивный рупорный усилитель также используется в мегафонах; внутренние и внешние системы оповещения; некоторые современные конструкции твитеров и даже лежат в основе некоторых конструкций корпусов динамиков, о которых мы скоро поговорим.

Итак, вопрос: как работают рупорные «пассивные усилители»?

Давайте начнем с упрощенной иллюстрации. Справа — структура рупора, а слева — структура драйвера (с нарисованной диафрагмой, катушкой и магнитной структурой):

Иллюстрация рога динамика пассивного усилителя

Итак, мы видим, что драйвер по существу закрыт от внешней среды, кроме звукового сигнала.

На стороне водителя рупор очень узкий.Это называется горло.

С другой стороны, рог очень широкий и открыт для внешней среды. Это называется ртом.

Чтобы драйвер динамика воспроизводил звук, происходит следующее:

Электрический звуковой сигнал проходит через катушку
Катушка движется в магнитном поле из-за электромагнитной индукции.
Диафрагма колеблется вперед и назад, потому что она прикреплена к катушке.
Диафрагма толкает и втягивает воздух вокруг себя, создавая звуковые волны.

Динамики преобразователи. Они преобразуют электрическую энергию (звуковые сигналы) в энергию механических волн (звуковые волны).

Большая проблема в том, что они при этом невероятно неэффективны. То есть большая часть электроэнергии в драйвере динамика теряется в виде тепла, а не превращается в акустическую мощность (которая переводится в уровень звукового давления и воспринимаемую громкость).

Пассивный усилитель рупорного типа повышает эту эффективность, тем самым «усиливая» акустический выход динамика.

Это связано с акустическим сопротивлением. Акустический импеданс — это, по сути, противодействие, которое система оказывает акустическому потоку, возникающему в результате акустического давления. Другими словами, легкость, с которой звуковая волна распространяется через определенную среду.

Акустический импеданс обычно измеряется в паскалях (давление) секундах (времени) на кубический метр (объем): P • s / m ³.

Однако в замкнутых пространствах, таких как труба, где одна и та же среда (воздух) находится на обоих концах трубы, мы предпочитаем удельный акустический импеданс, который измеряется в паскалях в секундах на метр: P • s / m.

Существует значительное рассогласование импеданса между движущейся диафрагмой драйвера (очень высокая плотность) и воздухом вокруг нее (очень низкая плотность). Следовательно, большая часть энергии, затрачиваемой на перемещение диафрагмы динамика, теряется в виде тепла, а не передается среде (воздуху) вокруг нее.

Небольшая площадь поперечного сечения горловины рупора несколько ограничивает прохождение воздуха, тем самым обеспечивая относительно высокий акустический импеданс (по сравнению со свободным полем вне рупора).

Это позволяет водителю создавать более высокое давление на единицу рабочего объема и повышает эффективность привода.

Итак, звуковые волны в горловине рупора имеют относительно высокое давление и малое смещение. По мере того, как звуковые волны достигают устья рупора, они постепенно декомпрессируются до состояния более низкого давления (давления окружающей среды) и более высокого смещения.

Проще говоря, звуковой сигнал повышает эффективность работы динамика, делая его громче.

Недостатком является то, что рупор лучше всего работает для усиления плоских волн (идеальных высокочастотных волн) и фактически снижает низкие частоты с длинами волн ниже окружности рта.

Вот почему мы с большей вероятностью увидим рупоры, используемые в сочетании с высокочастотными динамиками (или даже полнодиапазонными динамиками), чем с низкочастотными динамиками.

Pyle Ph491 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — отличный пример «рупорного твитера»:

Пайл Ph491

Мегафоны, такие как Pyle PMP52BT (ссылка для проверки цены на Amazon) и некоторые акустические системы, такие как Pyle PHSP5 (ссылка для проверки цены на Amazon), также используют рупоры для пассивного усиления своего звука.

Обратите внимание, что мегафон Pyle также использует активное электронное усиление. Также обратите внимание, что «мегафон» может быть таким же простым, как свернуть лист бумаги в форме конуса (вспомните дни в начальной школе).

Pyle PMP52BT (слева) и Pyle PHSP5 (справа)

Помимо улучшенной нагрузки, рупоры также направляют звуковые волны в среде, делая их относительно громче на оси (перед рупором) и относительно тише вне оси (в направлении от направления рупора. ).

Существует много разных типов рупоров, которые обеспечивают различную степень фильтрации и усиления. Эти конструкции выходят за рамки данной статьи. Просто знайте, что рог — это один из методов пассивного усиления.

Вернуться к содержанию.

Корпус динамика

Заметили ли вы, что у большинства динамиков драйвер (ы) помещен в коробку? Этот блок называется корпусом, и он тоже действует как пассивный усилитель.

Начнем с основ и опишем динамик без корпуса.

Мы уже описали драйвер динамика как преобразователь и знаем, что диафрагма динамика движется внутрь и наружу, вытягивая и выталкивая воздух и создавая звуковые волны.

Итак, драйвер динамика будет толкать звук в одном направлении, а затем в другом. Это происходит столько раз в секунду (диапазон слышимых частот — от 20 Гц до 20 000 Гц).

Когда динамик продвигается вперед и создает изменение звукового давления, он одновременно создает равное, но противоположное звуковое давление сзади.Таким образом, создаваемая звуковая волна в значительной степени нейтрализуется задней «звуковой волной».

Это фазовое подавление особенно плохо на более низких частотах, которые по своей природе более всенаправленные.

Это не означает, что будет полная отмена фазы, которая приведет к полной тишине. Однако можно сказать, что драйвер динамика сам по себе на самом деле довольно плохо производит полные и громкие звуковые волны.

Таким образом, закрывая заднюю часть драйвера (по крайней мере частично) от окружающей среды, мы можем смягчить эту отмену.Это делается с помощью корпуса и, в некотором смысле, является способом «пассивного усиления» выходного сигнала динамика.

Самый простой тип корпуса — герметичный. В этой конструкции задняя часть водителя полностью герметична.

Теоретически это устраняет полное подавление фазы сзади и, следовательно, увеличивает амплитуду звука, распространяемого из динамика.

Герметичный корпус

фазоинвертор — это, пожалуй, наиболее распространенный тип корпуса с портами, который имеет небольшой порт в корпусе, позволяющий звуку с тыльной стороны драйвера в конечном итоге добраться до слушателя.

Передний порт (и) и трубка (и) фазоинвертора тщательно спроектированы таким образом, чтобы звуковые волны, направленные назад, исходили из динамика в синфазе с направленными звуковыми волнами.

Если все сделано правильно, эта конструкция дает более громкий динамик, чем упомянутый выше герметичный корпус.

Корпус с фазоинвертором

Вышеупомянутая концепция рупора также может быть встроена в корпуса громкоговорителей. Эти кожухи обычно называют кожухами линий передачи.

Ударные звуковые волны от водителя эффективно проходят через акустический лабиринт, который постепенно увеличивает площадь поперечного сечения (соединяет гудок).

Эти задние звуковые волны можно тщательно настроить и пассивно усилить, чтобы уменьшить потерю интенсивности на всем пройденном расстоянии. Системы линий передачи являются одними из лучших с точки зрения высокой точности воспроизведения, особенно на низких частотах.

Рупорный кожух линии передачи

Для получения дополнительной информации о корпусах динамиков ознакомьтесь с моей статьей Зачем динамикам нужны корпуса?

Вернуться к содержанию.

Пассивный усилитель для смартфонов

Большинство из нас постоянно ходит с динамиком при себе. Этот динамик (а вообще динамики в большинстве случаев) есть в наших телефонах.

С появлением портативных аудиоплееров и смартфонов появились пассивные усилители.

Любой смартфон может стать громче без наушников и динамиков. Встроенный динамик можно пассивно усилить с помощью любого из вышеупомянутых методов.

Если положить телефон в чашу, он станет громче благодаря отражениям, которые обсуждались в разделе об амфитеатре этой статьи.

Существует также множество самодельных и готовых корпусов / рожков для множества различных смартфонов.

Например, у Edison Amp есть потрясающий пассивный усилитель старой школы в стиле рупора (ссылка, чтобы проверить цену на Amazon), изображенный ниже:

Пассивный усилитель для смартфонов Edison Amp У

Fanshu есть более простой, но эффективный пассивный усилитель для смартфонов (ссылка, чтобы проверить цену на Amazon):

Пассивный усилитель для смартфонов Fanshu

Вернуться к содержанию.

А как насчет пассивных предусилителей?

Возможно, вы попали на эту статью, потому что не знаете, что такое пассивные предусилители. Я знаю, что определенно был, когда впервые услышал этот термин.

Предварительные усилители

часто называют микрофонными предусилителями: активными устройствами, которые применяют усиление к сигналам микрофонного уровня для повышения их до линейного уровня.

В качестве альтернативы, они рассматриваются как регуляторы усиления, которые мы можем поставить в линию перед усилителем мощности, который управляет нашими пассивными динамиками или входом наших активных динамиков.Эти предусилители также могут действовать как переключатели с одним или несколькими входами и одним или несколькими выходами с переключателями, которые позволяют нам смешивать и согласовывать входы (источники звука) и выходы (усилители и динамики).

Чтобы узнать больше об активных и пассивных динамиках, ознакомьтесь с моей статьей В чем разница между пассивными и активными динамиками?

Пассивные предусилители

похожи на последнее определение, приведенное выше, в том, что они используются для управления уровнем сигнала, поступающего в усилитель мощности, который в конечном итоге будет управлять нашими динамиками.

Эти предусилители обычно используются, но не являются абсолютно необходимыми в цепи сигнала от источника воспроизведения и динамиков.

Однако регулятор уровня сигнала — это только громкость. Пассивный предусилитель не имеет мощности и, следовательно, не имеет усиления для подачи сигнала. Он может просто действовать как регулятор громкости (причем тот, который может только «убавлять»).

Наиболее частым преимуществом пассивного предусилителя перед активным усилителем является более чистый звук. Другими словами, более простые компоненты и отсутствие питания позволяют выходу более точно походить на вход.

В целом, пассивный предусилитель можно рассматривать как прославленное устройство регулировки и переключения громкости.

Nobsound Mini NS-05P (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером пассивного предусилителя. Он имеет один регулятор громкости и 2 переключателя для переключения входа (RCA или XLR) и выхода (RCA или XLR).

NS-05P не требует питания и не обеспечивает усиление сигнала.

Nobsound Mini NS-05P

Вернуться к содержанию.

Активные усилители

В общем, особенно в мире аудио, термин «усилитель» относится к активному усилителю.

Активный усилитель усиливает аудиосигналы (электрическое напряжение и мощность переменного тока) с усилением от внешнего источника питания.

Обратите внимание, что активные усилители — это электрические усилители, которые усиливают аудиосигналы, в то время как вышеупомянутые пассивные усилители усиливают звук.

Для получения дополнительной информации о различиях между звуком и звуком ознакомьтесь с моей статьей «В чем разница между звуком и звуком?».

Энергия не может быть создана или разрушена, поэтому активным усилителям требуется источник питания для обеспечения усиления и повышения уровня сигнала.

Активные усилители присутствуют по всей цепочке сигналов и работают для повышения уровня сигнала от одного устройства к другому.

Таким образом, можно обсудить множество типов усилителей, в том числе:

Все эти типы активных усилителей работают одинаково. Они принимают входной сигнал, применяют усиление (через внешнее питание) и выводят более сильный сигнал.

В идеале эти усилители будут работать чисто. То есть качество выходного сигнала будет точно таким же, как у входного сигнала, и будет отличаться только амплитуда сигнала.

Однако компоненты этих усилителей неизбежно окрашивают звук в процессе усиления. Иногда этот эффект желают, а иногда он нежелателен.

Все усилители имеют ограничения и могут принимать только такой высокий уровень входного сигнала и выходной уровень выходного сигнала без значительных искажений сигнала. Усилители перегрузки могут даже вызвать необратимые повреждения из-за перегрева.

С учетом сказанного, давайте кратко коснемся упомянутых выше типов активных аудиоусилителей.

Вернуться к содержанию.

Усилитель мощности

Усилитель мощности — самый распространенный тип усилителей. Многие из других типов активных усилителей в этом списке считаются усилителями мощности.

Усилитель мощности звука — это электронный усилитель, который усиливает сигнал низкого уровня (обычно близкий к линейному) до сигнала уровня динамика, который может правильно управлять динамиками (а иногда и наушниками). Усилители мощности — это «тяжеловесы» сигнальной цепи, которые устанавливаются прямо перед громкоговорителями.

В активных громкоговорителях усилитель мощности встроен в основной громкоговоритель и используется для управления основным громкоговорителем вместе с любыми его сателлитами.

С активными динамиками каждый драйвер имеет свой собственный усилитель мощности, и каждый усилитель подключается к линии после кроссовера (который работает с сигналами линейного уровня, а не с сигналами уровня динамиков).

Типы усилителей в следующем списке также являются усилителями мощности. Назову каждого по отдельности:

Таким образом, можно обсудить множество типов усилителей, в том числе:

А они бывают следующих видов:

Crown Audio XLi 2500 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером 2-канального усилителя мощности с коэффициентом усиления 33 дБ и номинальной мощностью 750 Вт на канал при 4 Ом; 500 Вт на канал при 8 Ом и 1500 Вт при 8 Ом, мостовой моно.

Crown Audio XLi 2500

Crown Audio входит в список лучших в мире брендов усилителей мощности «Мой новый микрофон».

Вернуться к содержанию.

Предусилитель

Звуковой предусилитель (также называемый предусилителем или просто «предварительным») — это электронный усилитель, который усиливает слабые сигналы (уровень микрофона и инструмента) до достаточно сильного (обычно около линейного уровня).

Это усиление делает аудиосигналы устойчивыми к шумам и достаточно сильными для дальнейшей обработки, записи, микширования и воспроизведения.

Требуется предусилитель, чтобы довести уровни микрофона и электрического звукоснимателя до приемлемого уровня. По этой причине микрофон требует микрофонных предусилителей, а электрогитары (а также бас-гитары и другие инструменты) имеют предусилители в своих усилителях.

Предусилители

также используются для повышения уровня записываемого звука с проигрывателей и других источников перед отправкой сигнала на усилитель мощности.

Поскольку предварительные усилители работают с сигналами низкого уровня, они также могут иметь контурные регуляторы (EQ) и другую изящную встроенную обработку по относительно низкой цене.

Таким образом, обычно имеется некоторый контроль над звуком сигнала на этапе предварительного усилителя.

Подумайте о регуляторах низких, средних, высоких частот, усиления, присутствия и реверберации на гитарном усилителе; фильтры верхних частот, эквалайзер и пэды микрофонного предусилителя; контурные регуляторы на предусилителе вашей звуковой системы. Эти дополнительные процессы часто встречаются в предусилителях.

Предусилители

в развлекательных системах позволяют легко регулировать громкость / громкость системы.

Предусилители

также часто используются в качестве коммутаторов и усилителей-распределителей. Это позволяет нам переключаться между несколькими входами и / или выходами для маршрутизации сигналов туда, где они должны идти.

Пассивный предусилитель, упомянутый ранее, относится к категории переключателей и позволяет регулировать громкость, хотя и не обеспечивает никакого усиления.

Предусилители

также чрезвычайно распространены и их можно найти в следующих типах активных усилителей, о которых мы поговорим в этой статье:

А они бывают следующих видов:

OSD Audio Pre-1 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером предусилителя с несколькими входами и контурным управлением.

OSD Audio Pre-1

Вернуться к содержанию.

Интегральный усилитель

Интегрированный усилитель объединяет в себе предусилитель и усилитель мощности в одном устройстве.

Интегрированные усилители

имеют все элементы управления предусилителя с большим усилением, необходимым для управления громкоговорителями.

Мы найдем интегрированные усилители в ресиверах, автомобильных усилителях и инструментальных усилителях. Они могут быть твердотельными, ламповыми или цифровыми.

Denon PMA-800NE (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером интегрированного усилителя.

Denon PMA-800NE

Denon входит в список лучших мировых брендов AV-ресиверов «Мой новый микрофон».

Вернуться к содержанию.

Ресиверы

Приемники

A — это, по сути, усилитель мощности (или интегрированный усилитель) со встроенным радиоприемником.

Таким образом, приемники

, настроенные для приема местной радиостанции, могут быть подключены к источнику питания и громкоговорителю (или наушникам) и по-прежнему работать.Нет необходимости подключать источник звука.

Sony STR-Dh290 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером приемника.

Sony STR-Dh290

Sony также представлена в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие мировые бренды AV-ресиверов
• Лучшие мировые бренды наушников / вкладышей
• Лучшие мировые бренды наушников

Вернуться к содержанию.

Автомобильный усилитель

Автомобильные усилители, как следует из названия, предназначены для использования в автомобилях.

Эти усилители обычно представляют собой простые усилители мощности, которые принимают сигналы низкого уровня от автомобильной стереосистемы; усилить их и управлять ими в динамиках автомобиля.

При этом есть много автомобильных усилителей с регуляторами тембра и секцией предусилителя.

Автомобильные усилители на вторичном рынке — обычное дело для фанатиков автомобильной аудиосистемы, которые используют энергоемкие сабвуферы.

Питание поступает от бортовой сети автомобиля.

Boss Audio Systems R1100M (ссылка, чтобы узнать цену на Boss Audio) является примером автомобильного усилителя.

Boss Audio Systems R1100M

Вернуться к содержанию.

Усилитель для инструментов (гитара, бас и т. Д.)

Инструментальный усилитель — это особый тип интегрального усилителя.

Для простоты объяснения возьмем в качестве примера гитарный усилитель.

Типичный гитарный усилитель имеет свою схему предусилителя. Этот предусилитель усиливает низкоуровневый сигнал звукоснимателя электрогитары до нормального уровня.

Он также обычно предоставляет некоторые параметры для обработки звука.Варианты включают, но не ограничиваются:

Gain
Bass Control
Mids Control
Treble Control
Presence
Master (обычно регулирует усиление усилителя мощности)
Reverb

Усилитель может даже иметь переключатель для переключения схемы с « чистый »,« грязный »и не только.

После этого этапа сигнал отправляется на встроенный усилитель мощности, обеспечивающий достаточное усиление для эффективного управления большим динамиком.

Некоторые гитарные усилители считаются комбинированными и имеют комбинированные схемы усилителя и шкафы.

Обратите внимание, что разные гитарные усилители имеют разные схемы управления регуляторами. Это не всегда так, как я объяснил выше.

Orange Crush22 Combo (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером комбинированного гитарного усилителя / кабинета.

Апельсиновый сок22

Orange представлен в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие бренды лучших бас-гитарных усилителей в мире
• Лучшие бренды лучших гитарных усилителей в мире

Вернуться к содержанию.

Усилитель для наушников

Усилитель для наушников — это особый вид усилителя мощности, предназначенный для правильного управления наушниками.

Наушники имеют гораздо более высокие значения импеданса, чем громкоговорители, и сделаны с гораздо меньшими драйверами (во многих случаях).

Многие наушники имеют одинаковую общую чувствительность и сопротивление и могут работать от обычного усилителя для наушников. Эти «типичные» усилители для наушников часто находятся внутри разъемов для наушников (сразу после цифро-аналогового преобразователя DAC в цифровых устройствах, таких как смартфоны и mp3-плееры).

Некоторые особые типы наушников (например, электростатические наушники) имеют значительно другие значения импеданса и чувствительности, чем «обычные» наушники, и, следовательно, требуют специальных усилителей для наушников.

Некоторые USB-микрофоны также имеют встроенные усилители для наушников.

Rupert Neve Designs RNHP (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером усилителя для наушников.

Руперт Неве разрабатывает RNHP

Rupert Neve Designs представлен в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие бренды лучших студийных консолей для записи / микширования
• Лучшие бренды лучших аудиокомпрессоров в мире
• Лучшие бренды лучших аудио-эквалайзеров в мире
• Лучшие лучшие бренды Бренды аудиосистем для модулей / оборудования серии 500

HiFiMan Shangri-La Sr (ссылка, чтобы узнать цену на B&H Photo / Video) является примером специального электростатического усилителя для наушников.

HiFiMan Shangri-La SR

Чтобы узнать больше об усилителях для наушников, ознакомьтесь с моей статьей «Что такое усилитель для наушников и стоят ли его усилители для наушников?»

Для получения дополнительной информации об электростатических наушниках ознакомьтесь с моей статьей «Полное руководство по электростатическим наушникам (с примерами)».

Вернуться к содержанию.

Микрофонный предусилитель

Микрофонный предусилитель, как следует из названия, используется для повышения сигналов микрофонного уровня (обычно от микрофонов) до сильных сигналов, близких к линейному.

После усиления аудиосигналы могут быть более легко обработаны, записаны, микшированы и, в конечном итоге, отправлены на усилитель мощности для управления динамиками и / или наушниками.

Многие микрофонные предусилители имеют встроенные эквалайзеры, фильтры, пэды и фазовые перевороты. Эти дополнительные опции очень помогают при использовании множества различных микрофонов, представленных на рынке.

Микрофонные предусилители

также обычно имеют фантомное питание для надлежащего питания активных микрофонов, которым они необходимы.

Некоторые USB-микрофоны также имеют встроенные микрофонные предусилители.

The Golden Age Project Pre-73 (ссылка, чтобы узнать цену на B&H Photo / Video) — это пример одноканального микрофонного предусилителя.

Проект Золотого Века Pre-73

Cloudlifter CL-1 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — еще один пример микрофонного предусилителя.

Cloudlifter CL-1

Для получения дополнительной информации о микрофонных предусилителях ознакомьтесь с моими статьями Что такое микрофонный предусилитель и зачем он нужен? и «Лучшие микрофонные предусилители моего нового микрофона».

Вернуться к содержанию.

Усилитель с преобразователем импеданса

Конвертеры импеданса

необходимы в конденсаторных микрофонах для правильного использования записанного аудиосигнала капсульного преобразователя.

Высокое сопротивление капсюля конденсаторного микрофона затрудняет прием аудиосигнала от него. Преобразователь импеданса, включенный сразу после капсулы, должен понизить импеданс и обеспечить полезный сигнал.

Преобразователь импеданса может быть транзисторным (твердотельным) или ламповым.

AKG C414 XLII (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — конденсаторный микрофон с твердотельным преобразователем импеданса.

AKG C414 XLII

AKG представлена в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• Лучшие бренды микрофонов, которые вы должны знать и использовать
• Лучшие бренды лучших наушников в мире

Для получения дополнительной информации о твердотельных конденсаторных микрофонах ознакомьтесь с моими статьями Что такое конденсаторный микрофон? (Подробный ответ + примеры), что такое твердотельный микрофон? (С примерами микрофонов) и что такое полевые транзисторы и какова их роль в конструкции микрофона?

Warm Audio WA-47 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — ламповый конденсаторный микрофон с преобразователем импеданса вакуумной лампы.

Теплый звук WA-47

Warm Audio WA-47 представлен в следующих статьях «Мой новый микрофон»:
• 12 лучших микрофонов до 1000 долларов для записи вокала
• 11 лучших конденсаторных микрофонов с большой диафрагмой до 1000 долларов

Warm Audio включен в список лучших брендов микрофонов «Мой новый микрофон», о которых вы, вероятно, никогда не слышали.

Чтобы узнать больше о ламповых микрофонах, ознакомьтесь с моими статьями «Полное подробное руководство по ламповым конденсаторным микрофонам» и «Что такое ламповый микрофон и как работают ламповые микрофоны?»

Вернуться к содержанию.

Усилитель-распределитель

Усилитель-распределитель звука (ADA) — это устройство, которое принимает один аудиосигнал на свой вход и подает этот же сигнал на несколько изолированных выходов.

Каждый выход затем может обрабатываться, усиливаться, контролироваться и т. Д. Как отдельный изолированный сигнал.

RDL EZ-ADA4 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером усилителя-распределителя стерео.

RDL EZ-ADA4

Вернуться к содержанию.

Твердотельный усилитель

В полупроводниковых усилителях используется полупроводниковая (транзисторная) электроника для усиления аудиосигналов.

Crown Audio DSi-2000 (ссылка, чтобы узнать цену на B&H Photo / Video) является примером твердотельного усилителя мощности.

Корона Аудио DSi-2000

Вернуться к содержанию.

Ламповый усилитель

В ламповом усилителе

используется электроника на электронных лампах (в частности, триоды или выше) для усиления аудиосигналов.

Rockville BluTube (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) — доступный ламповый усилитель мощности.

Rockville BluTube

Вернуться к содержанию.

Цифровой усилитель

Цифровой аудиоусилитель принимает цифровой аудиосигнал на свой вход и в цифровом виде преобразует его в формат ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Широтно-импульсный модулятор затем вырабатывает сигнал высокого напряжения, который фильтруется для воспроизведения исходного аудиосигнала в аналоговой форме.

AudioSource AD508 (ссылка, чтобы узнать цену на Amazon) является примером цифрового усилителя мощности.

Источник звука AD508

Вернуться к содержанию.

Примечание по классам усилителей

Хотя это выходит за рамки данной статьи, я хотел бы перечислить различные классы усилителей, с которыми мы столкнемся в мире аудио:

Class-A
Class-AB
Class-B
Class-C
Class-D
Class-E
Class-G
Class-H
Class-S

Есть вариации вышеперечисленных классов в усилителях сегодня, но это наиболее распространенные типы, которые мы найдем на рынке.

Вернуться к содержанию.

Могу ли я использовать активные колонки с усилителем? Активные динамики имеют внутренние усилители для каждой полосы кроссовера. Отправка сигналов уровня динамиков на активный кроссовер может очень сильно перегрузить его и вызвать серьезные искажения или повреждение. Однако, если уровни обоих устройств низкие, к активному динамику можно подключить внешний усилитель.

Что такое пассивный динамик и как он работает? Пассивный динамик не имеет внутреннего усилителя, поэтому для его правильного управления сигналами уровня динамика требуется внешний усилитель.Таким образом, первостепенное значение приобретает согласование динамика с подходящим усилителем. В пассивных динамиках с несколькими драйверами кроссовер предназначен для обработки сигналов уровней динамиков.

Улучшает ли усилитель качество звука? — Домашний кинотеатр и звук

Содержание

Определение и функции усилителя

Если вы планируете расширить свою домашнюю развлекательную систему, одной из первых покупок, которые вы, вероятно, сделаете, будет A / V-ресивер. Это обязательное оборудование для многих семей, которое может улучшить общее качество звука.Помимо качественного ресивера, неплохо также приобрести качественный усилитель, чтобы получить полный эффект.

Вопреки тому, что вы думаете, усилитель не является необходимым компонентом для прослушивания прекрасной музыки, просмотра фильмов и видеоигр. Эти функции усилителя реализуются через ресивер. Ресивер действует как командный центр, улучшая качество звука и изображения. Приемник определяет, какие функции будут доступны потребителям.

Ресивер также отвечает за создание каналов и источников. Именно так вы настраиваете каналы, от которых будет зависеть то, что будет слышно. Например, если вы настроите свой ресивер на LINE, он будет выводить звук только из ваших динамиков. Если вы предпочитаете, чтобы ваш компьютер был подключен, вам нужно изменить источник на HDMI.

За управление динамиками отвечает усилитель. Работа усилителя заключается в усилении сигнала, обычно сигнала низкого напряжения, в соответствии с установленным вами уровнем громкости.

Типы усилителей

Усилитель или усилитель используется для увеличения громкости звука от источника звука.

Усилители могут быть гитарными усилителями, домашними стереофоническими усилителями или другими типами усилителей, предназначенными для других целей. Существует два основных типа громкоговорителей:

Магнитный громкоговоритель 2. Динамик Dynamo (с подвижной катушкой).

У разных типов динамиков есть разные способы усиления звука. В динамиках Dynamo используются звуковые диффузоры, в то время как в магнитных динамиках используются магнитные поля.

Усиление делает звук громче, но не выравнивает звук искаженного источника звука, например, когда звук гитары недостаточно усилен.

Для автомобилей есть усилитель для усиления звука. Чем громче музыка, тем сильнее вибрируют задние динамики. Усилитель заднего динамика заставил бы задние динамики работать тяжелее.

Задние динамики часто недостаточно заряжены. Когда присутствует бас, усилитель служит для более плавного движения тыловых динамиков.

Передние динамики в автомобильной стереосистеме заряжаются большей мощностью, чем задние динамики.

Усилитель в домашней стереосистеме используется для увеличения звука, который может быть недостаточно громким.

В зависимости от типа входного сигнала: напряжение, ток и мощность

Я отвечу на этот вопрос, исходя из концепции напряжения. Усилитель улучшит качество звука только за счет добавления напряжения. Если вы слышите гитару, когда вы играете до 10 на регуляторе громкости, и увеличиваете его до 11, вы услышите разницу в тоне.Если вы включаете автономный динамик, и вы играете достаточно громко, чтобы динамик перемещал воздух (треск) до 10, и вы увеличиваете его до 11, вы, скорее всего, получите искажение. Но это результат того, что напряжение достигает 11, а не 11 вольт. 11 вольт попадают в динамик и заставляют его перемещать воздух.

Чтобы дать вам пример разрыва между напряжением и качеством, 18-вольтная дрель / шуруповерт обеспечивает вдвое больший крутящий момент и мощность для 12-вольтной дрели / шуруповерта. Это полезно, если вы часто пользуетесь электроинструментом.Но никто никогда не будет жаловаться, что дрель / шуруповерт на 12 В звучит лучше, чем дрель / шуруповерт на 18 В.

Только возможность увеличить напряжение вашего инструмента или вокального сигнала позволит усилителю улучшить звук.

Однако в домашних условиях типичным сигналом будет человеческий голос и гитара. Жесткий или слабый сигнал можно преодолеть за счет более высокой силы тока и мощности. Но это заблуждение на внутреннем рынке, где люди покупают усилители, полагая, что они буквально делают звук громче.

На основе конфигурации схемы и метода работы: классы A, B, AB и C.

Конструкция и рабочая конфигурация усилителя определяют его характеристики в зависимости от метода усиления. Классы A, B, AB и C — это некоторые из основных конфигураций, используемых в большинстве усилителей. Каждая конфигурация дает уникальные звуковые свойства, основанные на рабочем напряжении, частоте, транзисторах и других факторах.

Класс A — это метод работы без смещения базы транзистора.Небольшая часть входного сигнала усиливается и возвращается на вход. Усилители класса B также имеют обратную связь на базах. Однако смещение применяется, чтобы заставить транзистор работать с правильным классом для правильной вершины входного сигнала. Усилители класса AB сочетают в себе характеристики класса B с характеристиками класса A.

Схема и метод работы являются основными факторами для определения звуковых характеристик усилителя. Вторичные факторы, такие как топология схемы, компоновка схемы, источник питания, добавленные компоненты и качество материала, будут влиять на качество звука.Транзисторы, согласованные с точностью до 1% рабочих характеристик, способствуют лучшему качеству звука.

Некоторые распространенные конфигурации, используемые в усилителях звука, включают следующие:

На основе усиленного сигнала

Улучшает ли усилитель качество звука?

Давайте создадим здесь гипотетический сценарий. Предположим, вы слушаете файл MP3. Файл MP3 был сжат с использованием шифрования. Кроме того, он воспроизводится через динамик мобильного телефона, который является одним из наименее дорогих типов динамиков.

Теперь предположим, что вы покупаете хорошие наушники. Наушники могут передавать сигнал более высокого качества, чем динамик мобильного телефона. Не поймите меня неправильно, ваши наушники по-прежнему будут звучать хуже (не так хорошо), как высококачественная стереосистема.

Чтобы сделать наш сценарий более интересным, предположим, что вам настолько понравилось качество сигнала, что вы решили приобрести качественную стереосистему. Смысл этого мысленного эксперимента состоит в том, чтобы указать на то, что, хотя вы отказались от более низкого качества и менее дорогостоящего сигнала, качество вашего звука не улучшилось внезапно.Вместо этого вы продолжали ощущать лучшее качество сигнала (хотя и не на более высоком уровне). Причина этого проста.

Как работает усилитель?

Когда вы подключаете наушники или акустическую систему к динамикам, звук не будет исходить от них, пока вы не включите усилитель.

Усилитель принимает крошечный электрический сигнал, производимый динамиком, и увеличивает его силу, чтобы сделать его настолько сильным, что он может создавать звук, достаточно громкий, чтобы вы могли слышать его через наушники.

Но в то же время усилитель также искажает этот электрический сигнал, вызывая изменение звука, который вы слышите. И, как вы знаете, иногда искажения приводят к появлению шума.

Однако, если вы слушаете музыку через наушники, как это делают сейчас большинство людей, усилитель обычно не добавляет шума. В этом случае усилитель действует только как посредник между вашим музыкальным плеером и наушниками, и на этом этапе усилителю нет необходимости искажать сигнал.Вот почему вы можете использовать свой усилитель, чтобы слушать музыку с меньшей громкостью и при этом наслаждаться музыкой.

Колонки немного отличаются, потому что в них есть встроенный усилитель. Таким образом, как только сигнал достигает ваших динамиков, никакой другой усилитель с искажениями не требуется, и именно поэтому в динамиках возникает шум усилителя.

Если отбросить тот факт, что усилитель усиливает более слабый сигнал, усилитель не дает стопроцентной гарантии хорошего звука. Более качественные усилители приведут к более чистому звуку, тогда как более дешевые усилители будут искажать звук.

Факторы, влияющие на качество звука

Чтобы усилитель улучшил качество звука и улучшил характеристики динамика, необходимо учитывать несколько факторов. Стоит ли покупать усилитель, почти полностью зависит от типа используемого динамика. Также очень важно учитывать, что усилитель может сделать для динамика.

Ниже приведены некоторые из наиболее важных факторов, которые следует учитывать.

Power

Первое — это мощность.Слово сила означает для разных людей разные вещи. В этом контексте это просто относится к способности динамика создавать звук.

Чем выше мощность, тем лучше. Поэтому, если вы хотите наслаждаться улучшенным качеством звука через громкоговоритель, требующий большей мощности, приобретите усилитель. Только имейте в виду, что для всех динамиков требуется разная мощность. Некоторым требуется мощность высокого тона, а некоторым — мощность низкого тона.

Bass Response

Второй фактор — это низкие частоты.Некоторые динамики могут не воспроизводить хорошие низкие частоты. В этом случае усилитель поможет динамику улучшить низкие частоты.

Калибр провода

Третий фактор — калибр провода. Провод используется для передачи электрического сигнала на динамик. Чем толще калибр провода, тем более качественный звук может воспроизводить динамик. Поэтому вместо того, чтобы вкладывать средства в усилитель, способный улучшить качество звука в целом, вы можете поискать такой, который может повысить долговечность вашего динамика и улучшить его общие характеристики.

Внутренние факторы

Если вы хотите улучшить качество звука автомобильных динамиков, усилитель — не решение. Конечно, если вы слушаете свою штатную акустическую систему, усилитель может сделать звук четче и яснее, а возможно, и громче. Но если вы уже довольны качеством звука своей акустической системы, добавление усилителя не поможет и не улучшит качество звука.

Чтобы улучшить качество звука, который вы слушаете, лучшим вариантом является модернизация акустической системы путем приобретения более качественных динамиков или компонентов (т.е.е. комбинация усилитель / динамики). Кроме того, поскольку многие динамики используют подходящие кроссоверы, покупка компонентов более высокого качества, в которых используются кроссоверы той же марки, обеспечит первоклассный звук.

Внешние факторы

Динамики и сам источник звука оказывают гораздо большее влияние на качество звука, чем усилитель. Усилитель может увеличить максимальную громкость вашего звукового устройства и усилить аудиосигнал, чтобы сделать его громче.

Но качество звука зависит от того, как сначала генерируется аудиосигнал.Это включает в себя качество компонентов, используемых для изготовления усилителя. Дешевый усилитель действительно может ухудшить качество звука.

Основная причина, по которой вы захотите приобрести отдельный усилитель, — это увеличить громкость аудиоисточника. Помогает это или нет, зависит от качества используемых вами динамиков.

Итак, если вы хотите улучшить качество звука, первое изменение, которое вам следует сделать, — это динамики, а не усилитель.

Советы по улучшению звука вашей аудиосистемы

Нет никаких сомнений в том, что качественный AV-ресивер может вывести звук на совершенно новый уровень.Однако настоящая дискуссия заключается в том, стоит ли вам выбирать усилитель, чтобы улучшить звук из ваших динамиков.

Есть доля правды в том, что дополнительный усилитель может улучшить качество звука ваших динамиков. Однако это зависит от вашей ситуации и потребностей. Если вы хотите улучшить качество звука в своей комнате, вы не ошибетесь, купив высококачественные динамики и AV-ресивер. Этого будет достаточно для увеличения громкости, отклика и динамического диапазона вашей музыки.

Если вы просто хотите увеличить уровень громкости без потери качества звука, то суетиться не стоит. Ресивер AV обеспечивает более чем достаточную мощность для работы всех динамиков в вашем домашнем кинотеатре. Добавление еще одного усилителя не принесет вам такой пользы.

Проверьте свое снаряжение

Пора заменить усилитель

Ваш усилитель отвечает за преобразование электричества источника питания в ток, необходимый вашим динамикам для вибрации и излучения звуковых волн в воздух.Если ваш усилитель не работает должным образом, вы не услышите звук из динамиков.

Другими словами, если кабели ваших динамиков в хорошем состоянии, а динамики работают и вызывают звуковые волны в воздухе, вы можете гарантировать, что усилитель, неправильно выполняющий свою работу, скорее всего, является причиной проблем с динамиками.

Во многих случаях неисправные усилители просто не работают или неправильно подключены. Однако в других ситуациях усилитель может просто износиться и его необходимо заменить.Вот несколько признаков того, что ваш усилитель отказывается от вас.

Звук плохого качества

Если ваш звук больше не такой четкий и чистый, как раньше, возможно, вам потребуется заменить усилитель. Когда усилитель слабый или поврежден, он не может управлять громкоговорителями на достаточном уровне. Это приводит к проблемам с искажением звука.

Искажение звука

Если вы воспроизводите одну и ту же дорожку на повторе и начинаете замечать, что высота звука отличается и что музыка расстроена, проблема может быть в вашем усилителе.

Подключено неправильно

Некоторые усилители имеют только один кабель, поэтому просто убедитесь, что усилитель подключен правильно.

Работа над акустикой вашей комнаты

Мне часто задают этот вопрос. Многие считают, что для достижения превосходного качества звука в домашнем кинотеатре нужен усилитель. Вот правда: усилитель не улучшит качество звука в вашем домашнем кинотеатре. Усилитель — это простое электронное устройство, увеличивающее амплитуду сигнала. Что касается систем домашнего кинотеатра, важно понимать, что усилители не сделают ваши фильмы, концертные DVD-диски или видеоигры лучше, чем раньше.

Если вы заметили сильные искажения и жужжание, исходящие из ваших динамиков, это, как правило, не связано с отсутствием мощности звука. Скорее всего, это результат плохой акустики в помещении. Плохая акустика может помешать вам все четко слышать.

Чтобы решить эту проблему, вам нужно уменьшить масштаб и изучить комнату и ее содержимое. Есть ли отверстия в ваших стенах или предметы в комнате, рассеивающие звуковые волны? Ваш потолок способствует качественной акустике? Если да, то есть ли у вас на потолке акустические потолки, как рекомендовал звукорежиссер фильма или шоу, которое вы смотрите?

Правильно расположите динамики

Динамики — самый важный компонент любой акустической системы.Качество звука, производимого динамиком, также во многом зависит от того, где он расположен в комнате. В зависимости от размера комнаты динамики располагаются в разных местах для обеспечения оптимального звучания, но если вы разрабатываете свою собственную звуковую систему, вам нужно будет продумать размещение динамиков с самого начала.

Оптимальное размещение правой колонки — выше правого плеча слушателя. Если у вас только один динамик, попробуйте расположить его посередине между ушами слушателя (обычно это примерно четыре фута позади и выше вашей головы).Если вы добавляете второй динамик, расположите левый динамик слева от слушателя, снова на расстоянии 4–6 футов и на той же линии, что и правый динамик.

Чем дальше друг от друга расположены два динамика, тем больше будет разница частот, и это может привести к фазовым проблемам, особенно на высоких частотах. Возможно, вам придется переместить динамики назад, если басы слишком «гулкие». Перемещение динамиков ближе к стене за ними приведет к уменьшению низких частот.

Наиболее естественный звук достигается, когда динамики расположены на одинаковом расстоянии от места слушателя.Это может означать, что колонки расположены ближе к вам, чем идеально с точки зрения акустики комнаты, но если они не равноудалены, вы получите менее естественный звук.

Отрегулируйте настройки звука на ресивере / усилителе

Если у вас не было места для сабвуфера, нужен ли вам усилитель? Усилители действительно улучшают качество звука, особенно если вам нужно подключить динамики, которые находятся в большой комнате, или вы чувствуете, что звук из ваших динамиков слишком слабый, особенно если у вас есть специальный домашний кинотеатр.

Вы устали слушать домашнюю акустическую систему?

Прежде чем тратиться на усилитель и новые динамики, убедитесь, что звук вашей домашней развлекательной системы настолько громкий, насколько вы хотите. Возможно, вам придется настроить ресивер, чтобы контролировать уровень звука, выходящего из ваших динамиков. Иногда все, что вам нужно сделать, это увеличить текущую настройку громкости. Большинство ресиверов имеют настройку входа, которая позволяет вам регулировать громкость для каждого устройства ввода, которое вы подключаете к нему (кабельное / спутниковое ТВ, DVD и т. Д.).). Это первый шаг в решении проблемы со слабым звуком, прежде чем спешить покупать новые колонки и усилитель.

Вы также можете лучше регулировать громкость ваших динамиков с помощью регуляторов уровня (или усиления) на ваших домашних динамиках. Их можно отрегулировать с задней стороны динамика или, в случае напольных динамиков, на решетках динамика.

Или вы можете добавить сабвуфер к существующим домашним динамикам и значительно улучшить звучание вашей системы, но это будет намного дороже, чем покупка нового усилителя.

Заключение

В идеальном мире наши системы могли бы выкачивать все, что может предложить программа. К сожалению, в нашем несовершенном мире есть ограничения и недостатки от одной части к другой. ¦ Вот почему некоторые усилители классифицируются скорее как «усилители мощности», а не как «высококачественные». Думайте об этом как о человеке в толпе, который кричит своему другу через стадион. Человеку нужен громкий крик, чтобы общаться на расстоянии, поэтому он будет очень громко вам в ухо, но его голос будет приглушенным.Для такой системы потребуется усилитель мощности. Может быть, еще несколько. И вам еще нужно повысить голос, чтобы вас услышали. ¦ Не совсем то, что мы хотим.

Итак, действительно хороший усилитель просто улучшает каждую часть вашей системы. Это создает более реалистичную звуковую сцену с более высокой точностью воспроизведения.

Он заботится о «самых слабых звеньях» в вашей настройке, позволяя вам приблизиться к вашей истинной силе и верности.