Підсилювач звукових частот

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Низькочастотний підсилювач Mission Cyrus 1
Підсилювач McIntosh MA6800
Схема простого двотактного підсилювача з диференціальним каскадом на вході
všeobecná bloková schéma NF koncového stupňa v triede «AB»

Підси́лювач звукови́х часто́т (підсилювач чи звукопідсилювач, англ. audio amplifier, пол. wzmacniacz muzyczny) — електронний підсилювач, що підсилює малопотужні електричні сигнали звукового діапазону (звичайно від 20 Гц до 22 кГц, що відповідає діапазону чутих людиною акустичних коливань) до рівня, необхідного для роботи акустичних систем або гучномовців і є кінцевим активним елементом в системі отримання, обробки та підсилення сигналу.

Основні параметри[ред.ред. код]

Основними параметрами підсилювачів є такі:

  • амплітудно-частотна характеристика (клас Hi-fi вимагає рівної АЧХ на всьому акустичному діапазоні)
  • відношення сигнал/шум (до 105 раз)
  • рівень нелінійних спотворень (до 0,001% для апаратури класу Hi-fi)
  • номінальна потужність, (Root Mean Squared, RMS) — середньоквадратичне значення електричної потужності, обмеженої заданим рівнем нелінійних спотворень (для високоякісної апаратури — від близько 100 ват і більше).
  • максимальна потужність — потужність при відтворенні синусоїдального сигналу в заданому діапазоні частот (звичайно 1кГц), при якій спотворення вихідного сигналу не перевищують вказаний рівень.
  • Опір акустичних систем (звичайно 4 або 8 ом).

Для високоякісної апаратури важливими параметрами також є:

  • розподіл спектру нелінійних спотворень (спотворення в високочастотній частині спектру є значно помітнішими)
  • коефіцієнт демпфування динамічних головок акустичної системи (демпфування забезпечується здатністю підсилювача протидіяти інерційному руху підвісної системи головки з дифузором).

Розподіл спектру нелінійних спотворень транзисторних підсилювачів є традиційно високим в високочастотній частині спектру. Це пов'язано з специфікою роботи транзисторів. Існують схемотехнічні рішення. які дозволяють уникнути цього ефекту.

Ефективне демпфування динамічних головок забезпечується зниженням вихідного опору підсилювача до рівня 1/50 — 1/100 опору акустичної системи. Для цього також використовують з'єднувальні провідники від підсилювача до акустичної системи значного перетину по міді (до кількох квадратних міліметрів для потужних підсилювачів). Ефективне демпфування також досягається спеціальним схемотехнічним рішенням, при якому вихідний опір підсилювача стає від'ємним.

В залежності від режиму роботи вихідного каскаду підсилювача, розрізняють класи підсилювачів A та B та похідні від них класи.

Класи роботи вихідного каскаду підсилювача[ред.ред. код]

Підсилювачі класу A[ред.ред. код]

Режим роботи, при якому робоча точка не виходить за межі лінійної ділянки, називається режимом класу A. При цьому форма струму та напруги у вихідному колі повторюють форму сигналу на вході підсилювача.

A — підсилювачі, у яких весь сигнал підсилюється однією лампою або транзистором, використовуються в малопотужних каскадах, мають максимально можливий ККД порядку 25% і забезпечують найменший рівень нелінійних спотворень (перекручувань).

Підсилювачі класу B[ред.ред. код]

  1. B — підсилювачі що працюють на двох лампах або транзисторах, «позитивна» половина півхвилі сигналу підсилюється одним транзистором, а «негативна» половина — іншим. Такий режим генерує велику кількість нелінійних перекручувань через складності переключення з одного транзистору на інший, однак ККД каскаду значно збільшується.
  2. AB — підсилювачі що працюють на двох лампах або транзисторах, за тим же принципом, як і класу B, однак поле дії обох транзисторів взаємно перекривають одне одного, що дозволяє зменшити кількість нелінійних перекручувань, в той же час у порівнянні з класом A, ці підсилювачі мають значно ліпший ККД.
  3. C — працюють при напрузі зсуву більшому, ніж напруга запирання, і амплітудою сигналу не перевищуючої напруги зсуву. У такому режимі транзистор проводить тільки верхню частину позитивної напівхвилі, що приводить до більших перекручувань сигналу. Цей клас не придатний для використання в якості звукопідсилювача потужності, але часто застосовується в схемах генераторів і множників частоти (завдяки багатому набору гармонійних складових вихідного струму). Така схема характерихується високим КПД (близько 85%).
  4. D — імпульсні підсилювачі. На базу транзистора (напруга зсуву якої повинне бути більше напруги запирання) подається послідовність прямокутних імпульсів, що пройшли широтно-імпульсну модуляцію сигналом, якому необхідно підсилити. Ця послідовність відмикає й замикає транзистор, змушуючи його працювати в ключовому режимі. Значення ККД для цього класу становлять близько 90%, тому що робоча крапка транзистора дуже короткий час перебуває на лінійній ділянці характеристики, втрати в закритому або повністю відкритому стані мінімальні, а струм через транзистори при відсутності сигналу дорівнює нулю. Завдяки всьому цьому останнім часом зріс інтерес до підсилювачів цього класу.
  5. E — резонансні підсилювачі, в аудіотехніці не використовуються

Джерела[ред.ред. код]