Что такое классы усилителей и для чего их нужно знать? Когда вы будете покупать AV-ресивер или усилитель мощности, вы неизбежно встретите буквы, обозначающие тип используемого усилителя. Раньше существовало всего пара различных типов классов аудио усилителей, и один из них был чрезвычайно редким.
Классы усилителей какие бывают?
Но теперь на рынок вышло еще несколько классов, поэтому есть некоторые вещи, которые полезно знать в отношении классов усилителей и различные типы усилителей, используемых в современном оборудовании для домашнего кинотеатра.
Не вдаваясь в подробности, класс усилителя — это краткое описание того, как усилитель обрабатывает входной сигнал на пути к выходному каскаду усилителя. Принцип работы усилителя таков: он принимает сигнал с линейного входа и преобразует его в то, что может управлять громкоговорителем. Кстати, это «быстрое» и простое определение усилителя в целом. Я сразу перейду к конкретным примерам, потому что статья именно об этом.
Есть множество классов усилителей, но пять категорий действительно приходят на ум как наиболее распространенные. Это класс A, класс B, класс AB, класс G и H и класс D.
Усилители класса А
Аппараты класса А я обычно называю «постоянно включенными» усилителями. Такие УМЗЧ наименее эффективны, это означает, что они используют наибольшую мощность для выполнения своих задач. Они еще известны как «линейные» усилители, которые принимают входное напряжение и постоянно управляют транзисторами на протяжении прохождения всей формы волны сигнала.
Такой принцип работы воспроизводит весь сигнал в том виде, в котором он был получен на входе. Преимущество усилителей класса А состоит в том, что они обладают потенциалом для превосходного воспроизведения звука, но за счет потребляемой энергии и большого количества выделяемого тепла.
Усилители класса A сильно нагреваются (буквально на ощупь) и потребляют много энергии вне зависимости от того, работают они на воспроизведение звука или нет. В нем отсутствуют какие-либо режимы ожидания или энергосбережения. Положительной отличительной чертой усилителей «А» класса, это высокая точность воспроизведения и низкие искажения.
Аппараты такого типа хвалят за их качество звука и недооценивают их неэффективность, которое обычно составляет около 20% КПД. Это означает, что на каждые 20 ватт он выдает примерно 80-100 ватт тепла! Устройству этого класса требуется хорошая вентиляция со всех сторон, чтобы не перегреться.
Плюсы: очень точное воспроизведение звука.
Минусы: энергозатраты, перегревается, неэффективен.
Усилители класса B
Усилитель класса B отличается от усилителя класса A тем, что каждая половина формы волны (положительная и отрицательная) обрабатывается разными цепями. Это означает, что транзисторы включаются и выключаются в зависимости от того, какую часть сигнала они принимают. Для этого усилителю класса B также необходимы (как минимум) два выходных устройства (транзисторы и т.д.) на канал.
Каждое устройство вывода усиливает половину сигнала, и ни одно устройство вывода никогда не включается одновременно.
Из-за характера работы этих усилителей и того факта, что каждый набор выходных устройств может оставаться выключенным в течение 50% времени, они работают меньше. Однако качество звука может пострадать, поскольку вся форма волны не воспроизводится полностью за один раз. Поскольку сигнал разделяется на положительную и отрицательную формы волны, существует вероятность искажения, когда сигнал достигает точки, в которой он пересекается.
Классы усилителей, и в частности усилители класса B, из-за своей особенности в работе, также известны как «двухтактные» усилители. При желании вы можете самостоятельно изготовить усилитель класса B за небольшие деньги, поскольку в выходном каскаде можно использовать компоненты не высокого качества, потому как они не несут основной ответственности за полную нагрузку по усилению аудио сигнала.
Плюсы: более эффективная работа, чем у класса A
Минусы: пониженное качество звука, более высокие искажения.
Усилители класса AB
Усилитель класса AB — это комбинация обоих предыдущих классов, и он действительно сочетает в себе все лучшее из обоих аппаратов. Он поддерживает качество звука усилителя класса A, но стремится к эффективности усилителя класса B. Такое преимущество достигается за счет работы в режиме класса A при низких уровнях выходного сигнала. Поток напряжения, который течет в выходном каскаде (выходное смещение), также сохраняется немного дольше, так что двухтактный эффект сводит к минимуму любые искажения в точке, где форма волны переключается с положительного на отрицательный и обратно.
Это также делает усилитель «быстрее» и помогает каждой части процесса. Усилители класса AB практически устраняют нелинейные проблемы усилителей класса B, и они повышают эффективность до уровня класса B или выше (обычно около 50%). Однако, устройства такого типа, также значительно нагреваются, но это ничто по сравнению с усилителем класса А. Усилители класса AB — самая распространенная категория усилителей для домашних кинотеатров и даже автомобильных стерео систем.
Плюсы: более эффективная работа, чем у класса A, потенциал для высокого качества звука.
Минусы: пуристы стерео по-прежнему будут нуждаться в усилителе класса А.
Усилители класса G и усилители класса H
Усилитель класса G или класса H — это, по сути, усилитель класса AB на стероидах. И здесь мы начинаем говорить о шинах напряжения. Шина напряжения — это величина напряжения, допустимого или производимого источником питания. Обычно это что-то «установленное». Усилитель класса G — устройство, которое осознает необходимость дополнительной мощности для обеспечения сигнала.
Когда пики выходного сигнала превышают основную шину напряжения, усилитель переключает выходной аудиосигнал на вторичную шину с более высоким напряжением и управляет нагрузкой. Это позволяет усилителям класса G работать с более высоким КПД класса AB, но также обеспечивает при необходимости большие пики без необходимости поднимать шину напряжения по всей плате.
Усилитель класса H очень похож, но он контролирует напряжение на входе и при необходимости регулирует напряжение шины питания, позволяя обрабатывать пиковые значения.
Плюсы: изысканное качество в сочетании с эффективностью.
Минусы: трудно справиться с задачей.
Усилители класса D
Прежде всего: усилители класса D не обязательно являются цифровыми усилителями, хотя их иногда называют таковыми, поэтому лучше отказаться от этой терминологии, чтобы избежать путаницы. Основная привлекательность усилителей класса D — это эффективность. Другое название усилителя класса D — «переключающий» усилитель из-за того, что они быстро переключают выходные устройства, по крайней мере, дважды за цикл (форму волны).
Поскольку мы говорим о звуковых частотах (до 20 кГц), это может означать, что они могут включать и выключать преобразованный входной сигнал миллионы раз в секунду. В зависимости от конструкции, усилители класса D обычно имеют КПД 80% или более. Что вызывает сложность с классом D, так это такие вещи, как искажения и поддержание качества звука.
Из-за того, как работает усилитель класса D, выходной каскад прямо пропорционален (обычно в десять или более раз) этим мгновенным импульсам входного сигнала, но выходные импульсы включают гармонические искажения, которые необходимо фильтровать. Результирующий сигнал представляет собой усиленную версию входного сигнала.
Поэтому усилители класса D наиболее популярны, когда усиливаемые частоты намного ниже частоты коммутации. Вот почему класс D является основным выбором для сабвуферных усилителей. Тем не менее, лучшие фильтры и лучшие методы приводят к тому, что класс D обеспечивает более высокое качество, и, следовательно, они становятся все более популярными в настольных системах и даже в некоторых ресиверах и усилителях домашнего кинотеатра.
Усилители класса D могут иметь аналоговое или цифровое управление, но результат всегда аналоговый.
Плюсы: Высокоэффективный, основа конструкции усилителей для сабвуфера, недавние улучшения качества.
Минусы: высокие гармонические искажения на частоте переключения.
Классы усилителей — завершение
Во всяком случае, простое устранение некоторой путаницы было бы отличным результатом написания этой статьи. Очевидно, что усилители класса А остаются фаворитом аудиофилов — и не зря. Только не смотрите, как показывает ваш измеритель мощности, и не подсчитывайте, сколько вам стоит этот усилитель, пока он включен!
Класс AB, несомненно, является наиболее распространенным усилителем, используемым в домашнем кинотеатре, но новые технологии, такие как классы G и H, позволяют создавать привлекательные конструкции. Класс D всегда был отличным выбором для усилителей сабвуфера, но теперь я все больше перехожу от скептицизма к изумлению перед более совершенными конструкциями домашних кинотеатров.
Недорогой усилитель класса D, вероятно, будет ужасно звучать в домашнем кинотеатре или настольных аудио приложениях, но лидеры отрасли, первопроходцы новой технологии класса D (например, модели ICEpower от Bang & Olufsen, хотите верьте, хотите нет) дают классу D совершенно новую репутацию.