Усилитель класса d что это?

Усилители. Классификация усилителей

• страница
• Усилители
• Усилители. Классификация усилителей

Интегральные усилители

Усилители мощности

Предварительные усилители

Классификация усилителей

По способу работы с входным сигналом и принципу построения усилительных каскадов усилители мощности звуковой частоты разделяются на:

1. Аналоговые, класс А
2. Аналоговые, класс В
3. Аналоговые, класс АВ
4. Аналоговые, класс H
5. Импульсные и цифровые, класс D

Необходимо отметить, что существует еще множество классов усилителей, таких как C, A+, SuperA, G, DLD и др. Некоторые из них, такие как C (угол отсечки менее 90 градусов) в УМЗЧ не применяются. Другие же оказались слишком сложными и дорогостоящими, поэтому «сошли со сцены» или были вытеснены более перспективными.

Аналоговые усилители, по сути, отличаются только углом отсечки входного сигнала, т.е. выбором так называемой «рабочей точки».

Углы отсечки для усилительных каскадов классов А, В, АВ и С

Усилители класса А работают без отсечки сигнала на наиболее линейном участке вольтамперной характеристики усилительных элементов. Это обеспечивает минимум нелинейных искажений (THD и IMD), причем как на номинальной мощности, так и на малых мощностях.

За этот минимум приходится расплачиваться внушительными потребляемой мощностью, размерами и массой. В среднем КПД усилителя класса А составляет 15-30%, а потребляемая мощность не зависит от величины выходной мощности. Мощность рассеяния максимальна при малых сигналах на выходе.

Интересными представителями усилителей класса А являются транзисторный Pass Labs XA 200.5 и ламповый Unison Research Sinfonia, сравнительные характеристики которых приведены в таблице:

Характеристики	Pass Labs XA 200.5	Unison Research Sinfonia
Номинальная мощность	200 Вт	25Вт
Коэффициент гармонических искажений	1% (400Вт)	не указывается
Диапазон воспроизводимых частот	1.5 – 100000 Гц	20 – 30000 Гц
Потребляемая мощность	700 Вт	500 Вт
Масса	81 кг	25 кг

Представитель усилителей класса А

Принцип работы усилителей, классов А, В и С

Усилительные элементы работают с отсечкой 90 градусов. Для обеспечения такого режима работы усилителя используется двухтактная схема, когда каждая часть схемы усиливает свою «половинку» сигнала. Основная проблема усилителей в классе В — это наличие искажений из-за ступенчатого перехода от одной полуволны к другой. Поэтому, при малых уровнях входного сигнала нелинейные искажения достигают своего максимума.

Искажения типа ступенька в усилителях класса В

Достоинством усилителя класса В можно считать высокий КПД, который теоретически может достигнуть 78%. Потребляемая мощность усилителя пропорциональна выходной мощности, и при отсутствии сигнала на входе она вообще равна нулю. Несмотря на высокий КПД, обнаружить среди современных моделей усилители класса В вряд ли кому-то удастся.

Класс АВ

Как следует из названия усилители класса АВ – это попытка объединить достоинства усилителей А и В класса, т.е. добиться высокого КПД и приемлемого уровня нелинейных искажений. Для того чтобы избавиться от ступенчатого перехода при переключении усилительных элементов используется угол отсечки более 90 градусов, т.е.

рабочая точка выбирается в начале линейного участка вольтамперной характеристики. За счет этого при отсутствии сигнала на входе усилительные элементы не запираются, и через них протекает некоторый ток покоя, иногда значительный.

Из-за этого уменьшается коэффициент полезного действия и возникает незначительная проблема стабилизации тока покоя, но зато существенно уменьшаются нелинейные искажения.

Среди аналоговых усилителей данный режим работы встречается чаще всего.
Графики зависимости коэффициентов нелинейных искажений от выходной мощности усилителя для классов А, В и АВ.

Минимизация искажения типа «ступенька» в усилителях класса АВ.

Сравнительная таблица усилителей, работающих в режимах А, В, АВ:

Характеристики	A	B	AB
Теоретический КПД	50%	78%	Зависит от режима
Реальный КПД	15-30%	50-60%	40-50%
Нелинейные искажения	малые	Высокие	средние)
Потребляемая мощность	постоянная	зависит от выходной	зависит от выходной
Термостабильность	низкая	высокая	средняя

Представитель усилителей класса АВ

Класс H

Данный класс усилителей был разработан специально для автомобилей, в которых имеется ограничение напряжения, питающего выходные каскады. Стимулом к созданию усилителей класса Н послужило то, что реальный звуковой сигнал имеет импульсный характер и его средняя мощность намного ниже пиковой. В основе схемы лежит обычный усилитель класса AB, включенный по мостовой схеме. Изюминка — применение специальной схемы удвоения напряжения питания.

Основной элемент схемы удвоения — накопительный конденсатор большой емкости, который постоянно подзаряжается от основного источника питания. На пиках мощности этот конденсатор подключается схемой управления последовательно с основным источником питания. Напряжение питания выходного каскада усилителя на доли секунды удваивается, позволяя ему справиться с передачей пиков сигнала.

Однако накопительный конденсатор должен быть достаточной емкости, иначе заявленная выходная мощность будет обеспечиваться только на средних и высоких частотах.

Идея коммутирования напряжения питания нашла применение не только в автомобильных усилителях мощности. Усилитель с двух- трехуровневым питанием фактически представляет собой импульсный усилитель с последовательным аналоговым каналом, который лишнюю энергию импульсов переводит в тепло. Чем больше ступенек у напряжения питания, тем более приближенная к синусоиде получается лестница на выходе импульсной части усилителя и тем меньше выделяется тепла на аналоговом канале.

Повышение КПД происходит за счет уменьшения падения напряжения на активном плече по сравнению с усилителями с одноуровневым питанием. Отличительная особенность подобных усилителей состоит в том, что коммутация ключевых элементов происходит с частотой сигнала.

Фильтрация высших гармоник осуществляется аналоговой частью усилителя путем преобразования энергии гармоник в тепло в усилителями с высокой тактовой частотой, когда частота коммутации ключевых элементов многократно выше верхней граничной частоты сигнала, а фильтрация осуществляется LC фильтром. Тепловые потери аналоговой части усилителя получаются довольно низкими, но их в достаточной мере восполняют коммутационные потери и потери в фильтре при высокой тактовой частоте.

Существует оптимальное количество ступенек напряжения питания, при котором усложнение схемы оправдывается повышением КПД и удешевлением мощных транзисторов аналоговой части усилителя. КПД усилителей класса H достигает 83% при коэффициенте гармонических искажений 0,1%.

Класс D

Строго говоря, класс D — это не только схема построения или режим работы выходного каскада — это отдельный класс усилителей. Более логично было бы назвать их импульсными, но историческое название «цифровой» за ними уже прочно закрепилось. Рассмотрим общую структурную схему усилителя.

Блок схема цифрового усилителя

Оцифрованный сигнал поступает на аудио процессор, который в свою очередь с помощью широтно-импульсной модуляции (PWM — Pulse Width Modulation) управляет силовыми полупроводниковыми ключами. Можно добавить, что ШИМ-сигнал можно получить и без аналого-цифрового преобразования с помощью компаратора и генератора, например, пилообразного сигнала.

Такой метод в усилителях класса D также широко применяется, но благодаря развитию цифровой техники постепенно уходит в прошлое.

Аналого-цифровое преобразование обеспечивает дополнительные возможности по обработке звука: от регулировки уровня громкости и тембра до реализации цифровых эффектов, таких как реверберация, шумоподавление, подавление акустической обратной связи и др.

В отличие от аналоговых усилителей, выходной сигнал усилителей класса D представляет собой импульсы прямоугольной формы. Их амплитуда постоянна, а длительность («ширина») изменяется в зависимости от амплитуды аналогового сигнала, поступающего на вход усилителя.

Частота импульсов (частота дискретизации) постоянна и в зависимости от требований, предъявляемых к усилителю, составляет от нескольких десятков до сотен килогерц. После формирования импульсы усиливаются оконечными транзисторами, работающими в ключевом режиме.

Преобразование импульсного сигнала в аналоговый происходит в фильтре низких частот на выходе усилителя или непосредственно в нагрузке.

График зависимости КПД аналоговых и цифровых усилителей от выходной мощности.

Теоретически, КПД подобных усилителей должен достигать 100%, но, к сожалению, сопротивление канала транзистора хоть и маленькое, но все же ненулевое. Но, тем не менее, в зависимости от сопротивления нагрузки, КПД усилителей этого типа может достигать 90%-95%.

Разумеется, при такой эффективности нагрев выходных транзисторов практически отсутствует, что позволяет создавать очень маленькие и экономичные усилители. Коэффициент гармонических искажений при грамотном построении выходного фильтра можно довести до 0,01%, что является прекрасным результатом. Искажения возрастают при увеличении частоты сигнала и снижении частоты дискретизации.

Косвенным образом от частоты дискретизации зависит и выходная мощность — с ростом частоты уменьшаются индуктивность катушек и снижаются потери в выходном фильтре.

Это позволяет улучшить качество передачи слабых сигналов, но значительно снижает экономичность и порождает ряд технических проблем. В частности, приходится бороться с так называемым сквозным током, который возникает при одновременном переключении выходных транзисторов.

Для устранения сквозного тока в выходном каскаде вводится мертвое время между закрыванием одного транзистора и открыванием другого.

Практическое применение находят более простые по конструкции: усилители класса BD, выходной каскад которых в отсутствие сигнала генерирует импульсы очень малой длительности или находится в состоянии покоя. Однако в усилителях этого типа наиболее сильно проявляется основной недостаток — зависимость уровня нелинейных искажений от частоты дискретизации и частоты сигнала. Кроме того, искажения возрастают при малых входных сигналах. Чаще всего, усилители класса D, как и класса АВ, выпускаются в интегральном исполнении.

Если раньше от усилителя требовалась просто надежная работа и гарантированное качество звука, то современные модели дополняются рядом сервисных функций, таких как компьютерное управление усилителем, программирование встроенного лимитера, а также наличие цифрового входа.

С удешевлением цифровых интерфейсов для передачи аудиосигналов можно ожидать рост рынка усилителей с дистанционно управляемыми параметрами и автоматической диагностикой, что, безусловно, расширит возможности в создании звукоусилительных комплексов.

Учитывая стремительное развитие цифровой техники и элементной базы сложно даже предположить, к каким вершинам приведет нас дальнейшее совершенствование принципов построения усилителей мощности.

Представитель усилителей класса D

Источник: https://www.hifiaudio-spb.ru/ampl/ampl3/

Отличие усилителей D класса от АВ класса? | Полезный автозвук

Наверняка многие слышали о том, что современные усилители могут относиться к разным классам. Однако люди, далекие от акустических систем и технических особенностей звуковой аппаратуры, вряд ли представляют, что скрывается за буквенными обозначениями.

Для начала нужно понимать, как вообще работает усилитель любого класса и мощности.

Подаваемый ток от мощного блока питания пропускается через подключенный к усилителю динамик. Выходной транзистор повышает мощность частотных колебаний до значения, обеспечивающего работу динамической головки, а управляет (мощнее или слабее) всем этим, сигнал, который поступает на усилитель с головного устройства.

Классы усилителей

Класс усилителя — это величина выходного сигнала, при которой он в функциональной схеме на протяжении одного рабочего цикла приводится в действие синусоидальным входящим сигналом и в результате этого воздействия изменяется.

Все классы усилителей условно можно разделить на две подгруппы.

1. Категория усилителей — классические управляемые модели классов A, B и AB; Их категория обусловлена параметром их проводимости на определенном участке выходного сигнала. Таким образом, работа встроенного транзистора на выходе располагается посредине между «выкл» и «вкл».
2. Категория усилителей — это более современные модели, которые считаются так называемыми переключающимися, класса D. Эти усилители применяют в работе широтно-импульсную модуляцию, а также цифровые схемы для беспрерывного переведения сигнала между «полностью выкл» и «полностью вкл». Как следствие, происходит мощный выход в районе насыщения.

На рынке автозвука чаще всего встречаются усилители AB и D класса. A и B класс встречается очень редко и в связи с высокой стоимостью изделия рассматривать тх не будем.

Усилитель класса AB

Эта модель представляет собой сочетание конструкции класса А и класса B.
В наше время усилители класса AB считаются одними из самых распространенных вариантов.

Усилитель класса AB является разновидностью усилителя класса B, за исключением того, что оба устройства могут в одно и то же время проводить сигнал возле точки пересечения осциллограмм, что устраняет проблемы искажения кроссовера предыдущего усилителя класса B.

Можно с полной уверенностью сказать, что усилители класса AB считается отличным компромиссом между моделями класса А и моделями класса В с позиции КПД и линейности, в то время как эффективность трансформации звукового сигнала составляет приблизительно 50-60%.

Плюсы:

• Сочетание преимуществ усилителей класса A и В;
• Живая и теплая звуковая подача;
• Минимальные искажения.

Минусы:

• Невысокий КПД (в среднем 50%);
• Большие размеры;
• Высокая теплоотдача.

Усилитель класса D

Это нелинейный импульсный усилитель или ШИМ-усилитель. Усилители класса D теоретически могут достигать 100% эффективности (КПД), так как в течение цикла не существует периода, когда формы напряжения и тока перекрываются, так как ток подается только через включенный транзистор.

Плюсы:

• Высокое КПД (70-100%);
• Экономное расходование энергии блока питания;
• Компактные размеры.

Минусы:

• Электромагнитные искажения;
• Звук может показаться слишком сухим.

Какой выбрать D или АВ класс?

Для подключения акустических систем вы можете смело выбрать усилитель АВ-класса. Схемотехника таких усилителей за долгие годы хорошо отработана, они имеют высокое качество звучания и, в случае неисправности, их можно легко отремонтировать.

Если место для инсталляции усилителя сильно ограничено, обратите внимание на широкополосные модели D класса. При той же мощности, что и у моделей АВ-класса они намного компактнее, в большинстве своём меньше греются, и их можно установить даже скрытно, с минимальными вмешательствами в штатные элементы автомобиля.

Для громких инсталляции, так же обратите внимание на широкополосные усилители D класса с мощными быстродействующими транзисторами, где самое важное это КПД.

Для подключения сабвуферов преимущество имеют усилители D класса. Бас – это самый «энергозатратный» частотный диапазон и потому КПД усилителя может иметь решающее значение. В этом случае D-класса самый правильный выбор.

Источник: https://worldsound.ru/blog/articles/usiliteli_d_i_ab_klassa/

Топ-7 интегральных усилителей — Обзоры и статьи

Для построения домашней аудиосистемы меломану недостаточно иметь хороший плеер и акустику, нужен качественный усилитель. На рынке есть множество подобных устройств. Зачастую ключевые отличия между ними несущественны. Поэтому чтобы определиться с выбором такого аппарата стало проще, мы подготовили обзор 7 самых популярных интегральных усилителей. В чем заключаются их основные особенности? Читайте в тексте ниже.

Интегральный усилитель NAD C 388

Данный аппарат принадлежит к линейке Classic, разрабатываемой канадской компанией NAD. Устройство работает не только с цифровым звуком. Например, в силу большого интереса аудиофильской аудитории к виниловым носителям информации компания реализовала в NAD C 388 специальный фонокорректор.

Также C388 обладает хорошим телефонным усилителем. Поэтому к нему можно подключить наушники вне зависимости от их импеданса.

Построено устройство на базе оригинальной концепции MDC. Так в усилителе могут быть установлены два допмодуля. Они могут расширять функциональность приспособления в направлении подключения аналоговых или цифровых устройств. Благодаря этому усилитель можно превратить в своеобразный беспроводной мультирум, который будет ретранслировать звук в качестве Hi-Res. Но даже стандартный Bluetooth NAD C 388 использует технологию aptX, поэтому в качестве воспроизводимого звука не стоит сомневаться.

Интегральный усилитель Arcam SA20

Выходная мощность устройства, относящегося к линейке HDA, составляет 90 Вт на каждый канал. Аппарат использует собственную технологию разработчика — Class G, которая является конкурентной альтернативой распространенного класса D. Два параллельных блока питания включаются в работу последовательно в зависимости от необходимой выходной мощности. Поэтому Arcam SA20 позиционируют как усилитель, который хорошо комбинируется с крайне чувствительной акустикой.

Как и у предыдущей модели ЦАП аппарата — Sabre ESS9038K2M. Усилителем можно управлять с помощью поставляемого в комплекте пульта управления или используя фирменное программное обеспечение: «Arcam Control» (цифровой аналог пульта) и «Music Life» (для работы с фонотекой и стримингового воспроизведения).

К особенностям модели следует также отнести поддержку интерфейсов USB и Ethernet, диапазон частот для цифровых и аналоговых источников от 20 Гц до 20 000 Гц, а также наличие MM-фонокорректора и 3,5 мм порта для подключения наушников.

Интегральный усилитель Marantz PM8006

Производитель позиционирует свой аппарат, выпускаемый в черном и серебристом цвете, как устройство, которое предназначено для воспроизведения аналогового звука. Это подтверждается его спецификацией. Так для подключения акустики используются клеммы из латуни, покрытые серебром. Регулятор громкости достаточно плавный и обеспечивает хороший баланс различных частот.

Marantz заявляет, что встроенный в PM8006 MM-фонокорректор — один из лучших на рынке в данный момент. То есть подключение проигрывателя виниловых пластинок, позволит получить максимум качества звука от такого типа носителя. Также у устройства 5 линейных входов.

Выходная мощность усилителя на каждый канал составляет 70 Вт. Устройство работает по двухкаскадной схеме. Так первым шагом является коррекция RIAA в оригинальном модуле HDAM, а следующим — повышение уровня сигнала по технологии класса А.

Интегральный усилитель Pioneer A-70DA

Один из лидеров интегральных усилителей от Pioneer, который сохраняет свое превосходство последние несколько лет. Кроме аналоговых входов устройство оснащено цифровым USB Type B интерфейсом. Клеммы для подключения акустики позволяют присоединить два комплекта аудиоустройств либо организовать бивайринг.

ЦАП построен на ES9016 от ESS. Встроенный фонокорректор позволяет использовать картриджи двух типов: MM и MC. Усилитель мощности Pioneer A-70DA относится к классу D.

На передней панели кроме регулировки громкости звука есть барабаны для корректировки частот. На каждый канал аппарат выводит по 90 Вт мощности при нагрузке в 4 Ом. Отдельного внимания заслуживает частотный диапазон. При линейном входе он составляет от 5 до 50 000 Гц, а через Phono — от 20 до 20 000 Гц.

Интегральный усилитель Yamaha A-S1100

Аппарат один из наиболее мощных усилителей. Выходная мощность на каждый канал составляет 160 Вт. Воспроизводимый диапазон частот, заявленный японским производителем, составляет от 5 Гц до 100 кГц.

Устройство имеет 5 линейных входов по одному входу триггер, PreAmp и Phono. Вывод осуществляется на PreAmp и наушники, подключаемые через порт 6,3 мм. Разъемы для присоединяемых аудиоустройств относятся к винтовому типу, выполнены с оригинальным дизайном от японского бренда.

Yamaha A-S1100 имеет достаточно большой вес — почти 23 килограмма. Кроме достаточно тяжелого корпуса (только фасадная алюминиевая пластина имеет толщину равную 5 мм) на массу оказали влияние два симметричных усилителя мощности и достаточно крупный источник питания. Японцы удивительным образом смогли сочетать в усилителе консервативный внешний вид и современное оснащение.

Интегральный усилитель Denon PMA-1600NE

Устройство от компании Denon относится к высшему кассу аудиотехники. Позиционируется производителем как аппарат для звуковых систем с воспроизведением треков с CD и SACD. Также аудио, записанное в Hi-Res, может быть воспроизведено при записи файлов на DVD. То есть и любители звука высокого качества и обладатели большой фонотеки на дисковых носителях по достоинству оценят данное приспособление.

Усилитель использует несколько оригинальных технологий. Advanced AL32 Plus интерполирует цифровой сигнал, при этом разрядность и битность получаются искусственно завышенными, но это дает возможность воссоздать исходный аналоговый сигнал. ЦАП при этом по максимуму реализует свои возможности. Master Clock Design предполагает использование тактового генератора ЦАП в качестве основы для цифровой схемы. Благодаря этому получается исключить фазовое дрожание ретранслируемого сигнала.

Выводная мощность интегрированного усилителя составляет 70 Вт на канал при сопротивлении 8 Ом и 140 Вт на канал при сопротивлении равном 4 Ом. Denon PMA-1600NE оснащен 4 аналоговыми портами, один из которых является фонокорректором ММ/МС, двумя оптическими входами, одним коаксиальным и имеет один USB типа B. Выходов у устройства 2: линейный и предназначенный для наушников.

Интегральный усилитель Onkyo A-9000R

устройство от Onkyo имеет стандартный набор разъемов. Среди них четыре аналоговых и цифровых входа: AES/EBU, два коаксиальных и один оптический. Все порты позолочены, благодаря чему достигается максимальный контакт аппарата с подключаемыми приспособлениями. На задней панели также есть разъем USB, через который можно воспроизводить звук напрямую с персонального компьютера, однако для этого потребуется установить специальное ПО.

Onkyo A-9000R можно использовать в нескольких режимах, для переключения которых используется поворотная ручка. Так владельцы данной модели могут применять ее как интегрированный или оконечный усилитель, а также как предусилитель.

В устройстве смонтированы раздельные ЦАП от Wolfson, используемые для левого и правого канала. Для подавления шумов применяются оригинальные модули DIDRC. Конструкционно усилитель разработан для максимально корректного воспроизведения аудио.

Из технологий в работе устройства заметна реализация AWRAT (широкополосное усиление), трехкаскадная схема усиления мощности. На каждый канал выводится по 140 Вт при сопротивлении в 4 Ом. Диапазон частот лежит в пределах от 10 до 100 000 Гц. Модель будет хорошо воспринята любителями музыки, которые очень трепетно относятся к качеству ее звучания. По сути, данный усилитель является бюджетным конкурентом высококлассных аппаратов такого типа.

Источник: https://www.pult.ru/articles/stereousiliteli/top-7-integralnykh-usiliteley/

Чем отличаются усилители D-класса от усилителей АВ-класса

Все наверняка слышали о том, что усилители могут работать в классах А, АВ или, скажем, в классе D. Но, как показывает практика, далеко не все знают о том, что кроется под этими обозначениями. Сейчас мы вам расскажем, что это такое, и постараемся сделать выводы – какой усилитель и в каких случаях подойдёт вашей аудиосистеме лучше всего.

Как работают усилители?

Для начала нужно понимать, как вообще работает любой усилитель. Возможно, вы удивитесь, но на самом деле он… ничего не усиливает. Принцип его работы больше похож на работу обычного водопроводного крана – вы крутите ручку, и вода льётся то сильнее, то слабее, то не льётся совсем.

В усилителях всё происходит точно так же – ток от мощного блока питания пропускается через подключенный к усилителю динамик. Роль «крана» выполняют выходные транзисторы, а управляет их открытием и закрытием сигнал, который поступает на усилитель с головного устройства. И вот то, каким образом работает этот «кран» (выходные транзисторы), как раз и определяет класс усилителя.

Как работают усилители АВ-класса?

Очевидно, что хороший усилитель должен работать без искажений. Иными словами, выходной сигнал своей формой должен в точности повторять входной. Но ничего идеального, к сожалению, не бывает, в том числе и электронных компонентов.

Например, транзисторы имеют свойство – они открываются и закрываются не совсем пропорционально входному сигналу. Иными словами, их работа нелинейна. Это как если вы будете поворачивать ручку крана, вода сначала будет течь слабо, а потом в какой-то момент напор вдруг резко усилится.

По причине такой нелинейности транзисторы в усилителях АВ-класса обычно приходится держать приоткрытыми даже когда сигнала нет. Это нужно, чтобы при появлении даже малейшего сигнала они вступали в работу сразу же, а не ждали, когда сигнал достигнет какого-то уровня. Так усилитель будет работать с минимальными искажениями, и это, казалось бы, решает проблему.

На деле же это означает, что какая-то часть полезной энергии будет тратиться усилителем впустую. Просто представьте, что вы приоткроете все краны у себя в доме, и через каждый них постоянно будет течь струйка воды.

Но и полностью открытыми транзисторы тоже никогда не бывают. Если это происходит, то это означает, что выходной сигнал достиг своего максимума, и дальше усилитель начнёт его просто ограничивать (клиппировать).

В итоге получается, что потери полезной энергии в усилителях АВ-класса будут всегда, а КПД – далёк от идеальных 100%. На практике их эффективность обычно лежит в пределах от 40% до 70%. Невысокий КПД – это и есть главный недостаток усилителей АВ-класса.

Как работают усилители D-класса

Основной принцип работы D-класса абсолютно тот же, что и у АВ-класса – у таких усилителей тоже есть выходные транзисторы, которые умеют открываться или закрываться, регулируя ток через подключенные к ним динамики. Только управляет их открытием сигнал, который своей формой очень далёк от входного.

Сигнал, который пришёл на усилитель от головного устройства, непрерывен, но его амплитуда постоянно меняется. На входе усилителя D-класса он преобразуется в импульсный – амплитуда постоянная, но зато сигнал прерывается. Длительности импульсов и пауз между ними меняются пропорционально входному сигналу. Например, выше амплитуда входного сигнала – импульсы длиннее, ниже амплитуда – импульсы короче.

Именно такой сигнал и подаётся на выходные транзисторы. И очевидно, что в этом случае они будут работать совершенно по-другому – либо полностью открываться, либо полностью закрываться, без промежуточных вариантов. Это означает, что потери на ненужный нагрев будут минимальными, а значит, КПД усилителя D-класса может вплотную приближаться к идеалу в 100%.

Главное достоинство усилителей D-класса – высокий КПД, а значит, и более экономное расходование энергии блока питания. При прочих равных усилители D-класса мощнее и компактнее, чем традиционные усилители.

Какой усилитель лучше – D-класса или АВ-класса?

Долгое время считалось, что для подключения акустических систем нужно выбирать усилители АВ-класса, потому что им не нужны большие мощности, и у них меньше искажений. Это было связано с тем, что в усилителях D-класса входной сигнал обычно преобразовывался в импульсный с невысокой частотой, и в итоге они хорошо работали лишь в сабвуферном диапазоне.

Сегодня технологии шагнули далеко вперёд, появились мощные быстродействующие транзисторы, которые умеют переключаться (открываться и закрываться) практически мгновенно. На рынке появилось немало широкополосных усилителей D-класса. Широкополосные – это такие усилители D-класса, которые рассчитаны на использование не только с сабвуферами, но и с акустическими системами. Для тех случаев, когда большая мощность не нужна, такие усилители можно сделать чрезвычайно компактными.

Как выбрать усилитель?

Если позволяет место, для подключения акустических систем вы можете смело выбрать усилитель АВ-класса. Схемотехника таких усилителей за долгие годы хорошо отработана, они имеют высокое качество звучания и, в случае неисправности, их можно легко отремонтировать в ближайшей мастерской.

Когда место для инсталляции усилителя сильно ограничено, обратите внимание на широкополосные модели D-класса. При той же мощности, что и у моделей АВ-класса они намного компактнее, в большинстве своём меньше греются, и их можно установить даже скрытно, с минимальными вмешательствами в штатные элементы автомобиля.

Для подключения сабвуферов больше преимуществ имеют усилители D-класса. Бас – это самый «энергозатратный» частотный диапазон, а потому КПД усилителя может иметь решающее значение. А этом у D-класса конкурентов нет.

Источник: https://swat.ru/articles/chem-otlichayutsya-usiliteli-d-klassa-ot-usiliteley-av-klassa/

Усилитель класса d для сабвуфера: рассмотрим подробно

Усилитель для сабвуфера д класса отличается компактностью

Усилитель для сабвуфера класса d, выпущенный впервые еще в 1958году, заметно вырос по популярности в последние годы. Что он собой представляет, какие преимущества имеет перед другими типами звуковых усилителей, и почему именно класс D сегодня представляет особый интерес для акустики? Сейчас мы рассмотрим усилитель класса д для сабвуфера и сравним с другими видами.

Коротко об усилителях

Их функция заключается в воспроизведении входящих сигналов элементами исходящей цепи, с необходимой (усиленной) громкостью и мощностью, при этом с минимальным рассеиванием энергии и как можно меньшими искажениями.
Итак:

• Хороший звукрусилитель должен отличаться высокими характеристиками в широком диапазоне звуковых частот, в области от 20 и до 20000Гц (у узкополосных динамиков, сабвуферов(см.Плоский сабвуфер активный и секреты его выбора) либо высокочастотной головки, диапазон гораздо меньше)
• Его выходная мощность должна варьироваться в широких пределах — от милливатт в ушных телефонах и до нескольких ватт в телевизорах и персональных компьютерах (ПК), все зависит от назначения и области применения, например, десятки ватт для домашней либо автомобильной стереосистемы
• И наконец, применяемые в концертных залах и театрах сотни ватт и более
• Самым простейшим вариантом реализации усилителя звука — применение транзисторов в так называемом «линейном» режиме, это позволяет получать на выходе повышенное напряжение
• Усиление в таком случае обычно большое (40 дБ как минимум)
• Часто применяется отрицательная обратная связь, из-за того, она значительно улучшает качество усиления, снижает искажения и подавляет помехи, идущие от источника питания

Классификация

По способам работы с входящим сигналом и принципам построения усиливающих каскадов инструкция разделяет усилители мощности на:

• Аналоговые, классов А,В,АВ,Н
• Импульсные и цифровые -класса D

Необходимо сразу отметить, что существует многое множество разных классов, например, C, A+, G, DLD, перечислять можно долго:

• Некоторые, типа C (имеют угол отсечки меньше 90градусов) и поэтому в усилении звуков не применяются
• Другие типы оказались либо слишком сложными, либо очень дорогостоящими, либо невероятно громоздкими, поэтому не применяются повсеместно либо были вытеснены наиболее востребованными и перспективными, не дорогими аналогами

Класс Н

Этот класс был разработан исключительно для автомобилей, в них имеется ограничение напряжения, которое питает выходные каскады:

• Стимулами к созданию класса Н стало то, что природный звуковой сигнал носит импульсный характер, а средняя мощность его получается гораздо ниже пиковой (максимума)
• Фактически в основе его схемы лежит усилитель AB, который включен по мостовой схеме
• Изюминка изобретения- применение специальной схемы для удвоения напряжения питания
• Основным элементом схемы удвоения является накопительный конденсатор с большой емкостью, который подзаряжается постоянно от источника питания
• А на пиках мощности конденсатор этот подключается схемой управления в цепь, последовательно с главным источником питания
• При этом, напряжение питания выходящего каскада усилителя удваивается на доли секунды, позволяя справиться с передачей пикового сигнала
• Однако такой накопительный конденсатор должен иметь достаточно емкости, иначе хорошая выходная мощность будет обеспечена только в области средних и высоких частот
• Подобная идея с коммутированием напряжения питания применяется в других усилителях мощности, не только для автомобилей
• Звукоусилители с двух либо трехуровневым питанием практически являются импульсными усилителями с аналоговым каналом, который всю лишнюю энергию от импульсов превращает в тепло
• Усилители, которые построены по такой схеме, сочетают в себе и дискретные методы усиления и аналоговые, и конечно же, занимают промежуточное положение среди аналоговых и импульсных усилителей по своему КПД и тепловыделению
• В таком усилителе с целью повышения КПД, и снижения тепловыделения применяется дискретное приближение по уровню напряжения питания самого аналогового канала к выходному напряжению
• Происходит повышение КПД за счет снижения падения напряжения в активном плече, если сравнивать с усилителями, имеющими одноуровневое питание
• Отличительной особенностью подобных звукоусилителей является то, что коммутация их ключевых элементов осуществляется с частотой сигнала
• А фильтрация высших гармоник происходит в аналоговой части усилителя путем превращения в тепло энергии гармоник
• Потери тепла в аналоговой части получаются весьма низкими, их в некоторой мере восполняют потери коммутационные и потери в самом фильтре на высокой тактовой частоте
• Есть оптимальное число ступенек напряжения питания, когда усложнение схемы оправдано повышением КПД и снижением стоимости мощных транзисторов в аналоговой части
• КПД в усилителях класса H получается 83процента при коэффициенте искажений 0,1процент

Усилитель класса D — мал, да удал

Ставь лайк! Делись с друзьями,потому что дальше будет интереснее! ? Ставь палец вверх и будешь видеть наши новости чаще!

Функция звукового усилителя заключается в воспроизведении входного сигнала элементами выходной цепи, с необходимой громкостью и мощностью, точно, с минимальным рассеянием энергии и малыми искажениями.

Усилитель должен обладать хорошими характеристиками в диапазоне звуковых частот, который находится в области 20–20 000 Гц (для узкополосных динамиков, таких как сабвуфер или высокочастотная головка, диапазон может быть уже).

Выходная мощность варьируется в широких пределах в зависимости от назначения усилителя — от милливатт в головных телефонах до нескольких ватт в телевизоре и персональном компьютере (ПК), десятки ватт в домашней или автомобильной стереосистеме; наконец, сотни ватт в наиболее мощных домашних или коммерческих аудиосистемах для театров и концертных залов.

Простейший вариант реализации усилителя звука — использование транзисторов в линейном режиме, что позволяет получить на выходе увеличенное входное напряжение. Усиление в данном случае обычно велико (по меньшей мере, 40 дБ). Часто используется отрицательная обратная связь, так как она улучшает качество усиления, снижая вызванные нелинейностью усилительных каскадов искажения и подавляя помехи от источника питания.

В обычном усилителе выходной каскад содержит транзисторы, обеспечивающие необходимое мгновенное значение выходного тока. Во многих аудиосистемах выходные каскады работают в классах A, B и AB. В сравнении с выходным каскадом, работающим в D классе, мощность рассеяния в линейных каскадах велика даже в случае их идеальной реализации. Это обеспечивает D классу значимое преимущество во многих приложениях вследствие меньшего тепловыделения, уменьшения размеров и соответственно стоимости изделий, увеличения времени работы автономных устройств.

Выходные каскады линейных усилителей соединяются непосредственно с громкоговорителем (в некоторых случаях через емкости). Биполярные транзисторы в выходном каскаде обычно работают в линейном (активном) режиме при достаточно больших напряжениях между коллектором и эмиттером. Выходной каскад может также строиться на полевых транзисторах.

Энергия рассеивается во всех линейных выходных каскадах, поскольку при обеспечении выходного напряжения, по крайней мере, в одном транзисторе каскада неизбежно возникает отличный от нуля ток и напряжение. Мощность рассеяния сильно зависит от начального смещения выходных транзисторов.

В выходном каскаде, выполненном в классе A, один транзистор служит источником постоянного тока, протекающего через громкоговоритель даже в отсутствие сигнала. В данном классе можно получить хорошее качество звука, однако мощность рассеяния очень велика из-за большого постоянного тока, протекающего через выходные транзисторы (там, где ток нежелателен), даже в отсутствие тока в громкоговорителе (там, где ток собственно и нужен).

Мощность рассеяния уменьшается потому, что через транзисторы протекает только связанный с сигналом ток, постоянная составляющая практически отсутствует.

Однако выходной каскад класса B дает худшее качество звука вследствие нелинейного характера выходного тока при переходе через ноль (переходные искажения), что имеет место из-за особенностей включения/выключения выходных транзисторов.

В классе AB, являющемся компромиссом между A и B классами, постоянный ток смещения существует, однако гораздо меньший, чем в классе A. Небольшого постоянного тока смещения оказывается достаточно для устранения переходных искажений и обеспечения тем самым хорошего качества звучания. Мощность рассеяния в данном случае оказывается больше, чем в классе B, и меньше, чем в A классе, но все же количественно ближе к классу B. В этом случае, как и в классе B, необходимо управление выходными транзисторами для обеспечения больших положительных и отрицательных выходных токов.

Благодаря совершенно иному принципу, мощность рассеяния усилителя класса D гораздо меньше, чем в вышеперечисленных случаях. Ключи выходного каскада такого усилителя коммутируют выход с отрицательной и положительной шиной питания, создавая тем самым серии положительных и отрицательных импульсов. Такая форма выходного сигнала существенно уменьшает мощность рассеяния, так как при наличии напряжения ток через выходные транзисторы практически не идет (транзистор «закрыт»), либо, когда транзистор открыт и протекает ток, на нем падает небольшое напряжение. Мгновенная мощность рассеяния в этом случае минимальна.

Поскольку звуковые сигналы заметно отличаются от последовательности импульсов, для преобразования входного сигнала в набор импульсов необходим модулятор.

Частотный спектр сигнала модулятора содержит как звуковую составляющую, так и высокочастотную компоненту, которая появляется в процессе модуляции. Поэтому для уменьшения высокочастотной составляющей между выходным каскадом и громкоговорителем часто включается фильтр низких частот. Фильтр должен обеспечивать минимальные потери, чтобы не растерять преимущество экономичности импульсного режима работы выходного каскада. Фильтр обычно строится из емкостных и индуктивных элементов.

Таким образом, основное достоинство усилителей D-класса — высокий КПД. Однако есть и серьезный недостаток — частотный диапазон усилителя чаще всего бывает серьезно ограничен сверху. Именно это долгое время и было причиной применения этой технологии только в басовых моноблоках, рассчитанных исключительно на сабвуферное применение. Но, конечно же, с ее развитием и обычные, широкополосные усилители D-класса уже давно перестали быть экзотикой и активно используются для построения домашних и автомобильных звуковоспроизводящих систем.

Компания Мастер Кит предлагает испытать преимущества таких усилителей. Рассмотрим некоторые усилители D-класса из ассортимента, предлагаемого в разделе Мультимедиа на сайте Мастер Кит.

• MP3116mini — усилитель НЧ D-класс 2х50Вт с регулировкой тембра (TPA3116)

Модуль построен на базе звуковой микросхемы D-класса TPA3116. Драйверы микросхемы имеют мостовое включение. Таким образом, достигается 50Вт выходной мощности на канал с малыми интермодуляционными помехами и низким коэффициентом искажений. Благодаря высокому КПД микросхемы, более 90%, не требуется массивных радиаторов и систем активного охлаждения. На плате установлен регулятор громкости и регуляторы тембра ВЧ и НЧ частот, что делает усилитель боле удобным в применении.

 Технические характеристики

Напряжение питания однополярное, В 5-24

Подключаемое сопротивление акустики, Ом 4-16

Входное сопротивление, кОм 30

Максимальный ток потребления, А 4

КПД более, % 90

Диапазон воспроизводимых частот, Гц 20…22000

Максимальная выходная мощность, Вт 2х50

Рабочая температура, C -40…+85

Габариты модуля (д/ш/в), мм 60х32х15

Вес 150

Особенности:

— широкий диапазон питающего напряжения 5В-24В;

— защита от превышения температуры корпуса микросхемы;

— защита от короткого замыкания в нагрузке;

— высокая частота преобразования 400 кГц-1,2 МГц, что позволяет получить качественный сигнал без применения громоздких фильтров для очистки ШИМ;

— высокий КПД более 90%;

— возможность подключения к линейному входу без предварительных усилителей и цепей согласования;

— применение замкнутой обратной связи обеспечивает отличный уровень подавления помех источников питания;

— на плате установлен регулятор громкости и регуляторы тембра ВЧ и НЧ частот.

• MP3116 — усилитель НЧ D-класса 2х100Вт (TPA3116)

Модуль построен на базе звуковой микросхемы D-класса. В модуле используются две отдельные микросхемы TPA3116, включенные в мостовом режиме. Таким образом, достигается 100Вт выходной мощности на канал с малыми интермодуляционными помехами и низким коэффициентом искажений. Благодаря высокому КПД микросхемы, более 90%, не требуется массивных радиаторов и систем активного охлаждения. На плате установлен регулятор громкости, что делает усилитель боле удобным в применении.