סוגים של מגברי קול: סיווג - D, A, B, C, AB ואחרים. אולטרה לינארית ודיגיטלית. איזה כיתה עדיפה?

2024 מְחַבֵּר: Beatrice Philips | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 05:39

אין ספק שרבים שמעו כי מגברים מודרניים יכולים להשתייך למעמדות שונים. עם זאת, אנשים הרחוקים ממערכות אקוסטיות ומאפיינים טכניים של ציוד קול כמעט לא יכולים לדמיין מה מסתתר מאחורי כיתוב האותיות.

בסקירתנו נדבר בפירוט רב יותר על מהן מחלקות המגברים, מה הם וכיצד לבחור את הדגם האופטימלי.

מִיוּן

סוג המגבר הוא הערך של אות הפלט שבו הוא מונע על ידי אות הכניסה הסינוסי במעגל התפקודי במהלך מחזור הפעלה אחד ומשתנה כתוצאה מהשפעה זו. סיווג המגברים למחלקות תלוי בפרמטרים הלינאריות של המצב המשמש להגברת האותות הנכנסים מקטגוריות עם דיוק מוגבר ביעילות מופחתת למדי עד לינארית לחלוטין . במקרה זה דיוק שחזור הקול של האות אינו כה גדול, אך היעילות גבוהה למדי. כל שאר סוגי המגברים הם סוג של מודלים ביניים בין שתי הקבוצות הללו.

קבוצה ראשונה

כל מחלקות המגברים ניתנות לחלוקה מותנית לשתי קבוצות משנה. הראשון כולל את המודלים הנשלטים הקלאסיים של כיתות A, B, כמו גם AB ו- C . הקטגוריה שלהם נקבעת על פי הפרמטר של מוליכותם בחלק מסוים של אות הפלט. לפיכך, פעולת הטרנזיסטור המובנה ביציאה ממוקמת באמצע בין "כבוי" ל"דלקה ".

קבוצה שנייה

קטגוריית המכשירים השנייה כוללת דגמים מודרניים יותר, הנחשבים למחלקות המעבר - אלה דגמים D, E, F, כמו גם G, S, H ו- T.

מגברים אלה משתמשים באפנון רוחב הדופק כמו גם במעגלים דיגיטליים כדי להמיר את האות ברציפות כשהוא כבוי לחלוטין . כתוצאה מכך, יש יציאה עוצמתית באזור הרוויה.

תיאור שיעורים פופולריים

נדבר על סוגים שונים של מגברים בפירוט רב יותר.

אבל

דגמי Class A נמצאים בשימוש הנרחב ביותר בשל פשטות העיצוב שלהם. זה נובע מכמה פרמטרים של עיוות אות הכניסה ובהתאם לאיכות הצליל הגבוהה בהשוואה לכל קטגוריות המגברים האחרות. דגמים בקטגוריה זו מאופיינים בלינאריות גבוהה בהשוואה לאחרים.

בדרך כלל, מגברי Class A משתמשים בגרסה אחת של טרנזיסטורים בעבודתם . הוא מחובר לתצורת הפולט הבסיסית לשני חצאי האות כך שטרנזיסטור הגרמניום תמיד יעבור דרכו גם אם אין אות פאזה. המשמעות היא שבפלט, השלב לא יעבור במלואו לאזור ניתוק האות והרוויה. יש לו נקודת קיזוז משלו בערך במרכז קו העומס. מבנה זה מוביל לכך שהטרנזיסטור פשוט אינו מופעל - זה נחשב לאחד החסרונות הבסיסיים שלו.

על מנת שהתקן יסווג כשייך למחלקה זו, זרם האפס ללא עומס בשלב הפלט חייב להיות שווה או אפילו לחרוג ממגבלת זרם העומס כדי להבטיח את אות הפלט המרבי.

מכיוון שמכשירי Class A הם חד-פעמיים ופועלים באזור הליניארי של כל הקימורים שצוין, מכשיר פלט אחד עובר 360 מעלות מלאות, ובמקרה זה מכשיר קטגוריה A תואם באופן מלא את המקור הנוכחי.

מכיוון שמגברים בקטגוריה זו עובדים, כפי שכבר אמרנו, באזור האולטרה-לינארי, יש להגדיר את הטיה DC נכון .- זה יבטיח פעולה תקינה וייתן זרם קול בהספק של 24 וואט. עם זאת, בשל העובדה שהתקן הפלט נמצא תמיד במצב כבוי, הוא מוליך זרם באופן רציף, וזה יוצר תנאים לאובדן כוח מתמיד במבנה כולו. תכונה זו מובילה לשחרור כמות גדולה של חום, בעוד יעילותם נמוכה למדי - פחות מ -40%, מה שהופך אותם לבלתי מעשיים כשמדובר במערכות אקוסטיות עוצמתיות כלשהן. חוץ מזה, בשל זרם האי-עומס המוגבר של ההתקנה, אספקת החשמל חייבת להיות בעלת המידות המתאימות ולסנן ככל האפשר, אחרת לא ניתן להימנע מצליל המגבר וזמזום של צד שלישי . החסרונות הללו הם שהובילו את היצרנים להמשיך לעבוד על מגברים בקטגוריה יעילה יותר.

IN

מגברי Class B תוכננו על ידי היצרנים כדי לטפל ביעילות הנמוכה ובעיות התחממות יתר הקשורות לקטגוריה הקודמת. בעבודתם, דגמי קטגוריה B משתמשים בזוג טרנזיסטורים נוספים, בדרך כלל דו קוטביים . ההבדל ביניהם הוא שבשני חצאי האות, חזית הפלט בנויה על פי מעגל דחיפה-משיכה, כך שכל מכשיר טרנזיסטור מספק הגברה של רק חצי מאות הפלט.

אין זרם הטיה בסיסי ברמת DC במגברים מסוג זה, מכיוון שזרם השקט שלו הוא אפס, לכן פרמטרי הספק DC הם בדרך כלל קטנים. בהתאם לכך, יעילותו גבוהה בהרבה מזו של התקנים A. במקביל כאשר האות חיובי, הטרנזיסטור בעל הטייה חיובית מניע אותו, בעוד שהשלילי נשאר כבוי . באופן דומה, ברגע שאות הקלט הופך לשלילי, החיובי נכבה, והטרנזיסטור המוטה שלילי, להיפך, מופעל ומספק את החצי השלילי של האות. כתוצאה מכך, הטרנזיסטור, במהלך פעולתו, מבלה חצי מחזור רק בחצי המחזור החיובי או השלילי של האות הנכנס.

בהתאם לכך, כל התקן טרנזיסטור בקטגוריה זו יכול לעבור רק בחלק מאות הפלט, תוך חילוף ברור.

עיצוב דחיפה-משיכה זה יעיל בכ-45-60% יותר ממגברי Class A. הבעיות במודלים מסוג זה הן בכך שהם נותנים עיוותים משמעותיים בזמן מעבר אות השמע עקב "אזור המת" של טרנזיסטורים במסדרון מתח הכניסה עם ערכים מ -0.7 V עד +0.7 V.

כפי שכולם יודעים מקורס הפיזיקה, פולט הבסיס חייב לתת מתח של כ -0.7 V על מנת שהטרנזיסטור הדו קוטבי יתחיל בחיווט מלא. כל עוד המתח הזה לא יעלה על סימן זה, טרנזיסטור הפלט לא יזוז למצב מופעל. המשמעות היא שמחצית האות המגיע למסדרון 0.7 V יתחיל להיות משוכפל בצורה לא מדויקת. כתוצאה מכך, הדבר הופך את התקני קטגוריה B למתאימים כמעט לשימוש בהתקנות אקוסטיות מדויקות.

בשביל זה כדי להתגבר על עיוותים אלה, נוצרו מכשירי פשרה מסוג AB.

AB

דגם זה הוא מעין עיצוב טנדם של קטגוריה A וקטגוריה B. כיום מגברי סוג AB נחשבים לאחת מאפשרויות העיצוב הנפוצות ביותר. על פי עקרון פעולתם, הם דומים מעט למוצרי קטגוריה B, למעט היוצא מן הכלל ששני מכשירי הטרנזיסטור יכולים להעביר אות בו זמנית ליד נקודת החיתוך של האוסילוגרמים .זה מבטל לחלוטין את כל בעיות עיוות האותות של המגבר הקודם B.ההבדל הוא שלזוג טרנזיסטורים יש מתח הטיה נמוך למדי, בדרך כלל 5 עד 10% מהזרם השקט. במקרה זה, המכשיר המוליך נשאר זמן רב יותר מהזמן של מחזור מחזור אחד, אך יחד עם זאת הוא הרבה פחות מהמחזור המלא של אות הכניסה.

בטוח לומר זאת מכשיר מסוג AB נחשב לפשרה מצוינת בין דגמי Class A ו- B ביחס ליעילות וללינאריות .ואילו יעילות ההמרה של אות השמע היא כ -50%.

עם

לעיצוב יחידות מסוג C יש יעילות מקסימלית, אך יחד עם זאת לינאריות די ירודה בהשוואה לכל הקטגוריות האחרות. מגבר מחלקה C מוטה במידה ניכרת למדי, כך שזרם הכניסה יורד לאפס ונשאר שם במשך יותר מ -1/2 מחזור האות הנכנס . בשלב זה, הטרנזיסטור נמצא במצב המתנה כדי לכבות אותו.

צורה זו של הטיה של הטרנזיסטור מספקת את היעילות הגדולה ביותר של המכשיר, יעילותו היא כ -80%, אך יחד עם זאת היא מציגה עיוותי צליל די משמעותיים באות הפלט.

תכונות עיצוב אלה אינן מאפשרות להשתמש במגברים במערכות רמקולים .ככלל, מודלים אלה מצאו את שטח השימוש בהם בגנרטורים בתדירות גבוהה, כמו גם בגרסאות מסוימות של מגברי תדרים רדיו, שבהם פולסים זרמים הנפלטים ביציאה הופכים לגלים סינוסים בתדר נתון.

ד

המגבר של קטגוריה D מתייחס לדגמי דופק לא לינארית דו-ערוצית, הם נקראים גם מגברי PWM.

ברוב המכריע של מערכות השמע, שלבי הפלט פועלים במעמד A או AB . במגברים משולבים של קבוצה D, פיזור ההספק של כניסות הקו הוא משמעותי גם במקרה של יישומם המלא, כמעט האידיאלי. זה נותן לדגמים מסוג D יתרון משמעותי ברוב תחומי היישום עקב ייצור חום מינימלי, משקל מופחת ומידות המכשיר ובהתאם לכך עלות מוצרים מופחתת, בעוד שחיי הסוללה בדגמים כאלה גדלים בהשוואה לדגמים של עיצובים אחרים.

ככלל, מדובר בדגמים במתח גבוה, הם מיועדים ללוח של 10,000 וואט.

אַחֵר

מגבר מסוג F .דגמים אלה מספקים יעילות מוגברת, יעילותם היא כ -90%.

מגבר מסוג G . מגבר זה הוא למעשה עיצוב משופר של ליניאריות גבוהה של מכשיר AB ברמה הבסיסית ב- TDA. מודלים בקטגוריה זו יכולים לעבור אוטומטית בין קווי מתח שונים במקרה של שינוי בפרמטרים של האות הנכנס. מיתוג כזה מפחית באופן משמעותי את צריכת החשמל ובהתאם מפחית את צריכת החשמל הנגרמת כתוצאה מאיבוד חום.

מגבר Class I . לדגמים כאלה יש כמה סטים של התקני פלט נוספים. לפני ההפעלה, הם ממוקמים בתצורת דחיפה-משיכה. המכשיר הראשון מחליף את החלק החיובי של האות, והשני אחראי על החלפת החלק השלילי, כמו מגברים מקטגוריה B. בהיעדר אות שמע בכניסה או אם האות מגיע לנקודת מעבר האפס, מנגנון ההחלפה מופעל וכיבוי במקביל למחזור הראשי.

מגבר Class S . סוג זה של מגברים מסווג כמנגנון מיתוג לא לינארי. מבחינת מנגנון הפעולה שלהם, הם דומים במידה מסוימת למגברים מקטגוריה D. מגבר כזה ממיר אותות קלט אנלוגיים לאותיים דיגיטליים, ומגביר אותם פעמים רבות. לפיכך, על מנת להגדיל את הספק הפלט, בדרך כלל האות הדיגיטלי של מכשיר המיתוג מופעל לחלוטין או כבוי לחלוטין, כך שהיעילות של מכשירים כאלה יכולה להיות 100%.

מגבר מסוג T . אופציה נוספת למגבר דיגיטלי. כיום, מודלים כאלה צוברים יותר ויותר פופולריות בשל הימצאותם של מעגלים מיקרוניים המאפשרים עיבוד דיגיטלי של האות הנכנסת, כמו גם מגברי צליל תלת-ממדיים מובנים. אפקט זה מסופק על ידי עיצוב המאפשר להמיר אותות אנלוגיים לצלילי PWM דיגיטליים גבוהים יותר. העיצוב של מכשירי Class C משלב את המאפיינים של אות עיוות נמוך הדומה לקטגוריית AV, תוך שמירה על יעילות ברמת דגמי Class D.

כיצד לקבוע?

ראשית, בואו נתעכב על אופן הפעולה של המגבר באופן עקרוני. אין ספק שתופתעו, אך למעשה מגבר המפעל אינו מגביר דבר. למעשה, מנגנון פעולתו דומה לפעולה של המנוף הפשוט ביותר: אתה מסובב את הידית והמים מאספקת המים מתחילים לשפוך, חזקים יותר או חלשים יותר, ואם אתה מסובב אותה, הזרימה תיחסם. במגברים, כל התהליכים מתרחשים באותו אופן. ממודול אספקת החשמל החזק, זרם זורם דרך הרמקול המחובר למכשיר. במקרה זה, תפקידו של הברז משתלט על ידי טרנזיסטורים - ביציאה, מידת הסגירה והפתיחה שלהם נשלטת על ידי האות שעובר למגבר. מאיך בדיוק מתפקד המנוף הזה, כלומר איך פועלים טרנזיסטורי הפלט, ונקבעת סוג המגברים.

אם אנחנו מדברים על התקני AB, אז טרנזיסטורים בהם יכולים להיות בעלי תכונה לא נעימה של פתיחה וסגירה באופן לא פרופורציונאלי לאותות שמגיעים אליהם. לפיכך, עבודתם הופכת ללא שינוי. אם נחזור לאנלוגיה עם הברז - אפשר לסובב את ידית הברז, אך המים יזרום בהתחלה חלש, ואז פתאום הזרימה תגדל לפתע.

מהסיבה הזו יש לשמור על טרנזיסטורים מסוג AB גם אם אין אות . זה הכרחי כדי שהם יתחילו לפעול באופן מיידי, ולא יחכו עד שהאות יגיע לרמה מסוימת - רק במקרה זה המגבר יוכל לשחזר צליל עם עיוות מינימלי. בפועל, המשמעות היא שחלק מהאנרגיה השימושית מבוזבזת. רק דמיינו שאתם פותחים את כל ברזי המים בדירה, וזרם מים קטן יזרום מהם ללא הרף. כתוצאה מכך, היעילות של דגמים כאלה אינה עולה על 50-70%, היעילות הנמוכה היא החיסרון העיקרי של מגברי AV.

אם אנחנו מדברים על מכשירים מסוג D, עקרון הפעולה שלהם זהה לחלוטין: יש להם טרנזיסטורים של פלט משלהם שיכולים להידלק ולכבות. כך, מעבר הזרם דרך הרמקולים המחוברים אליהם מוסדר, אך האות כבר שולט בפתיחתם, שעל פי תצורתה רחוקה מאוד מהנכנסת.

כך מזין האות את הטרנזיסטורים של הפלט של התקני Class D. במקרה זה, הם יפעלו אחרת לגמרי: או שנסגרים במלואם, או שנפתחו ללא ערכי ביניים. המשמעות היא שהיעילות של דגמים כאלה יכולה להיות קרוב ל -100%.

כמובן, מוקדם מדי לשלוח אותות כאלה למערכות שמע, ראשית עליו לחזור לתצורה הסטנדרטית. זה יכול להיעשות באמצעות חנק יציאה, כמו גם קבל - לאחר עיבודם, נוצר אות מוגבר ביציאה, החוזר לחלוטין על אות הכניסה בצורתו. הוא זה שמועבר לרמקולים.

היתרון העיקרי של המכשירים מסוג D הוא היעילות המוגברת . ובהתאם, צריכת אנרגיה עדינה יותר

במשך זמן רב האמינו כי לחיבור מערכות רמקולים איכותיות, מגברי AB יהיו הפתרון האופטימלי … דגמים מקטגוריה D נתנו את ההמרה של האות הנכנס לאות דופק בתדירות מופחתת, כתוצאה מכך הוא נתן צליל טוב רק במצב סאב וופר.בימינו, הטכנולוגיה עשתה צעד גדול קדימה, וכיום יש כבר טרנזיסטורים מהירים שיכולים להיפתח וגם להיסגר כמעט מיידית, יש לא מעט התקני פס רחב מסוג D בחנויות.

דגמים אלה מיועדים לשימוש לא רק עם סאב וופר, אלא גם עם מערכות רמקולים מודרניות מכל הסוגים. לאפשרויות שבהן אין צורך בהספק גבוה, הגיוני לרכוש מגבר די קומפקטי.

לכן, אם יש לך מספיק מקום לחיבור הרמקול, אז בהחלט תוכל לבחור דגם ברמת AV. במשך כמה עשורים של קיום, המעגל של דגמים אלה פותח היטב, הם נותנים איכות צליל טובה למדי, ובמקרה של תקלה ניתן לתקן אותם בקלות במרכז השירות הקרוב ביותר.

אם שטח ההתקנה של הצליל מוגבל, עליך לבחון מקרוב את דגמי הפס הרחב של קבוצת D . עם אותם פרמטרי הספק של מוצרי ברמת ה- AV, הם קטנים וקלים בהרבה, יתר על כן, הם מתחממים פחות, וכמה דגמים אפילו מאפשרים להתקין אותם בחשאי עם הכי פחות הפרעה.

עבור חיבור סאב, מחלקת ה- D קובעת את היתרון המקסימלי , מכיוון שבלוק הטון בס הוא תחום התדרים הצורך ביותר אנרגיה-במקרה זה, ליעילות המוצר יש חשיבות מהותית, ובזה פשוט אין מתחרים למוצרי מחלקה D.

בסרטון זה תוכל להכיר בצורה ברורה יותר את המחלקות של מגברי הקול.