Звуковые усилители мощности
Грамотный подбор усилителя мощности при использовании пассивной акустики очень важен. Принципиальная задача любого усилителя заключается в увеличении амплитуды входящего электрического сигнала, при сохранении его изначальной формы. Поскольку тип усилителя, схема конструкции и качество компонентов могут быть разными, то и полученный результат в виде выходного сигнала тоже будет разный. Поэтому необходимо понимать базовые различия и параметры усилителей, прежде всего это класс усиления.
Первая появившаяся разновидность была названа класс «А», усилители этого класса широко применяются и по сей день. У этой простой и надежной схемы есть ряд преимуществ и недостатков. Ток в схеме усилителя течет постоянно, не прерываясь, с одной стороны, это позволяет более точно, с минимальными изменениями воспроизвести входящий сигнал, с другой стороны, коэффициент полезного действия составляет в реальности не более 20-30%. Так как лампа, или транзистор даже при отсутствии входного сигнала уже работают вполовину своей мощности, то мы имеем постоянное высокое потребление энергии, большая часть которой просто уходит в воздух в виде тепла. Усилители класса «А» как правило, габаритны и тяжелы, так как должны иметь высококачественные мощные блоки питания, трансформаторы и систему охлаждения, что отражается и на стоимости производства. Все это привело к тому, что класс «А» на сегодняшний день занял особую нишу на рынке и, безусловно, находит своего потребителя среди тех, кто готов мириться с электропотреблением, пожертвовать эргономичностью, а также заплатить внушительные деньги в угоду качественному звучанию.
В попытках преодолеть вышеперечисленные недостатки, был разработан класс «B». Если в «А» сигнал проходит через элемент усилительного блока целиком и постоянно, то в классе B входной сигнал делится на две полуволны, положительную и отрицательную и соответственно обрабатывается двумя отдельными блоками (поэтому усилители класса «B» часто называют «двухтактными»). То есть электричество не тратится впустую, как в классе «А», каждый из двух «зеркальных» элементов срабатывает в нужный момент, что позволяет значительно повысить КПД системы. Однако срабатывание происходит не мгновенно, процесс имеет некоторую нелинейность, что приводит к искажениям сигнала. Если говорить более понятным языком, то на практике мы имеем следующую картину: Усилитель класса «B» гораздо эффективнее работает с высокими уровнями сигнала, но не справляется с тихими уровнями и слабее отражает динамические нюансы.
Логичным этапом развития отрасли стало совмещение двух ранее описанных схем в гибридный класс «AB». В нем используется два элемента, но путем постоянной подачи напряжения, рабочая точка каждого смещена относительно нуля. Проще говоря, первый транзистор еще не «закрывается» полностью, когда уже начинает работать второй. Соответственно путем определения точки смещения, такой усилитель можно сделать приближенным к «A», или «B» классу.
Многие годы класс AB был самым широко распространенным и востребованным, но уже сейчас на эту позицию претендует более современный класс «D». Хотя первые разработки начались еще в 50-х годах 20-го века, только в гораздо более позднее время появилась элементная база, позволившая качественно и эффективно реализовать данную схему. В них используется более сложная схема, сигнал преобразуется в поток импульсов, который после усиления попадает в фильтр и принимает исходную форму. Такие усилители иногда называют импульсными, или цифровыми. Такая схема имеет максимальную эффективность (КПД более 90%), что позволяет получить огромную мощность в легком и компактном корпусе. Существуют также усилители классов «G» и «H», по сути, у них тот же принцип работы, что у «AB», но с большей эффективностью, за счёт специальной схемы подачи питания - напряжение питания увеличивается, если амплитуда сигнала начинает превышать определенный уровень. В заключение стоит отметить, что нет однозначного преимущества одного класса над другим, поскольку схема каждого из усилителей может быть реализована по-разному и с использованием компонентов различного качества и стоимости.
Мощность усилителя – характеристика достаточно неоднозначная, так как практически всегда отражает условные показатели, измеренные в ограниченный период времени при определенных заданных параметрах. Но, тем не менее, при подборе оборудования необходимо сопоставлять усредненные указанные мощности усилителя и акустических систем, учитывая соответствующую нагрузку. Коэффициент искажений, показывает насколько параметры выходящего сигнала расходятся с исходными, чем данное значение меньше, тем выше качество звучания. Отношение сигнал/шум показывает, как соотносится мощность полезного сигнала с собственными шумами усилителя, чем больше децибел имеет данный показатель, тем лучше. Демпинг фактор (или коэффициент демпфирования), это отношение номинального сопротивления нагрузки к сопротивлению усилителя, проще говоря, он отражает, как усилитель реагирует на свободные инерционные колебания диффузора акустической системы. Стоит отметить, что в настоящее время многие усилители оборудуются DSP, то есть цифровым звуковым процессором, который может автоматически оптимизировать работу усилителя, а также иметь ряд полезных настроек, начиная с простых эквалайзеров, кроссоверов, лимитеров, заканчивая системами многозонной матричной маршрутизации.