שיעורי מגבר שמע

בוודאי רבים שמעו שמגברים מודרניים יכולים להשתייך למעמדות שונים. עם זאת, אנשים שרחוקים ממערכות אקוסטיות ומאפיינים טכניים של ציוד סאונד בקושי יכולים לדמיין מה מסתתר מאחורי ייעודי האותיות.

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

המחלקה של המגבר היא הערך של אות המוצא שבו הוא מונע על ידי אות הכניסה הסינוסואידאלי במעגל הפונקציונלי במהלך מחזור פעולה אחד ומשתנה כתוצאה מהשפעה זו. הסיווג של מגברים למחלקות תלוי בפרמטרים הליניאריות של המצב המשמש להגברת האותות הנכנסים מקטגוריות עם דיוק מוגבר עם יעילות מופחתת למדי עד לא ליניארי לחלוטין. במקרה זה, הדיוק של שחזור הצליל של האות אינו כה גדול, אך היעילות גבוהה למדי. כל שאר המחלקות של מגברים הם סוג של דגמי ביניים בין שתי הקבוצות הללו.

כל מחלקות המגברים ניתנות לחלוקה מותנית לשתי תת-קבוצות. הראשון כולל את המודלים המבוקרים הקלאסיים של מחלקות A, B, כמו גם AB ו-C. הקטגוריה שלהם נקבעת על ידי הפרמטר של המוליכות שלהם בקטע מסוים של אות המוצא. לפיכך, פעולתו של הטרנזיסטור המובנה במוצא ממוקמת באמצע בין "כבוי" ל"פועל".

הקטגוריה השנייה של מכשירים כוללת דגמים מודרניים יותר, הנחשבים למה שנקרא כיתות מיתוג - אלה הם דגמים D, E, F, כמו גם G, S, H ו-T.

מגברים אלה משתמשים באפנון רוחב דופק כמו גם במעגלים דיגיטליים כדי להמיר את האות באופן רציף בין כבוי לחלוטין להפעלה מלאה. כתוצאה מכך, יש יציאה חזקה באזור הרוויה.

נדבר על מחלקות שונות של מגברים ביתר פירוט.

דגמי Class A נמצאים בשימוש נרחב ביותר בשל פשטות העיצוב שלהם. זה נובע ממספר פרמטרים של עיוות אות הקלט ובהתאם, איכות הצליל הגבוהה בהשוואה לכל שאר הקטגוריות של מגברים. דגמים בקטגוריה זו מאופיינים בלינאריות גבוהה בהשוואה לאחרים.

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

מכיוון שמכשירי Class A הם חד-קצה ופועלים באזור הליניארי של כל העקומות שצוינו, התקן פלט אחד עובר 360 מעלות מלאות, ובמקרה זה התקן קטגוריה A מתאים באופן מלא למקור הנוכחי.

מכיוון שמגברים בקטגוריה זו פועלים, כפי שכבר אמרנו, באזור האולטרה-ליניארי, יש להגדיר נכון את הטיית DC. - זה יבטיח פעולה תקינה וייתן זרם קול בהספק של 24 וואט. עם זאת, בשל העובדה שהתקן הפלט תמיד במצב כבוי, הוא מוליך זרם ברציפות, וזה יוצר תנאים לאובדן מתמיד של כוח במבנה כולו. תכונה זו מובילה לשחרור כמות גדולה של חום, בעוד היעילות שלהם נמוכה למדי - פחות מ-40%, מה שהופך אותם לבלתי מעשיים כשמדובר במערכות אקוסטיות חזקות כלשהן. חוץ מזה, בשל הזרם המוגבר ללא עומס של המתקן, ספק הכוח חייב להיות בעל המידות המתאימות ולסנן אותו ככל האפשר, אחרת לא ניתן להימנע מצליל המגבר והזמזום של צד שלישי. החסרונות הללו הם שהובילו את היצרנים להמשיך ולעבוד על יצירת מגברים בקטגוריה יעילה יותר.

מגברי Class B תוכננו על ידי יצרנים כדי לתת מענה לבעיות היעילות הנמוכות והתחממות 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, כך שכל מכשיר טרנזיסטור מספק הגברה של רק מחצית מאותות המוצא.

אין זרם הטיה בסיסי של רמת DC במגברים מסוג זה, מכיוון שזרם השקט שלו הוא אפס, לכן פרמטרי הספק DC הם בדרך כלל קטנים. בהתאם לכך, היעילות שלו גבוהה בהרבה מזו של מכשירים A. במקביל כאשר האות חיובי, הטרנזיסטור בעל הטיה חיובית מניע אותו, בעוד השלילי נשאר כבוי. באופן דומה, ברגע שבו אות הכניסה מקבל ערך שלילי, החיובי כבוי, והטרנזיסטור המוטה לרעה, להיפך, מופעל ומספק את החצי השלילי של האות. כתוצאה מכך, הטרנזיסטור, במהלך פעולתו, מבלה 1/2 מחזור רק בחצי המחזור החיובי או השלילי של האות הנכנס.

עיצוב דחיפה-משיכה זה יעיל בכ-45-60% יותר ממגברים מסוג A. הבעיות עם דגמים מסוג זה הן שהם נותנים עיוות משמעותי בזמן המעבר של אות האודיו בגלל "האזור המת" של טרנזיסטורים במסדרון של מתחי כניסה עם ערכים מ-0.7 V עד +0.7 V .

כפי שכולם יודעים מהקורס בפיזיקה, פולט הבסיס חייב לספק מתח של כ-0.7V על מנת שהטרנזיסטור הדו-קוטבי יתחיל בחיווט מלא. כל עוד מתח זה אינו חורג מהסימן הזה, טרנזיסטור המוצא לא יעבור למצב מופעל. המשמעות היא שמחצית מהאות שנכנס למסדרון 0.7 V יתחיל להיות משוחזר בצורה לא מדויקת. כתוצאה מכך, זה הופך את התקני קטגוריה B כמעט בלתי מתאימים לשימוש במתקנים אקוסטיים מדויקים.

ל כדי להתגבר על העיוותים הללו, נוצרו התקני פשרה מסוג Class AB.

דגם זה הוא מעין עיצוב טנדם של קטגוריה A וקטגוריה B. כיום, מגברים מסוג AB נחשבים לאחת מאפשרויות העיצוב הנפוצות ביותר. לפי עיקרון הפעולה שלהם, הם קצת דומים למוצרים מקטגוריה B, עם החריג היחיד ששני התקני הטרנזיסטור יכולים להוביל אות בו זמנית ליד נקודת החיתוך של האוסילוגרמות. זה מבטל לחלוטין את כל בעיות עיוות האות של מגבר הקבוצה B הקודם.ההבדל הוא שלזוג טרנזיסטורים יש מתח הטיה נמוך למדי, בדרך כלל 5 עד 10% מזרם השקט. במקרה זה, ההתקן המוליך נשאר דולק יותר מהזמן של חצי מחזור אחד, אך באותו זמן הוא הרבה פחות מהמחזור המלא של אות הקלט.

זה בטוח לומר את זה התקן מסוג AB נחשב לפשרה מצוינת בין דגמי Class A ו- Class B מבחינת יעילות וליניאריות.ובעוד שיעילות ההמרה של אות השמע היא כ-50%.

העיצוב של יחידות C-class יש יעילות מרבית, אך יחד עם זאת ליניאריות ירודה למדי בהשוואה לכל שאר הקטגוריות. המגבר מסוג C מוטה בצורה ניכרת, כך שזרם הכניסה הולך לאפס ונשאר ברמה זו במשך יותר מ-1/2 מחזור של האות הנכנס. בשלב זה, הטרנזיסטור נמצא במצב המתנה כדי לכבות אותו.

תכונות עיצוב אלו לא מאפשרות להשתמש במגברים במערכות רמקולים. ככלל, דגמים אלה מצאו את אזור השימוש שלהם במחוללי תדר גבוה, כמו גם בגרסאות מסוימות של מגברי תדר רדיו, שבהם פולסי זרם הנפלטים במוצא מומרים לגלים סינוסואידים בתדר נתון.

המגבר של קטגוריה D מתייחס לדגמי דו-ערוצים לא-לינארים, הם נקראים גם מגברי PWM.

ברוב המוחלט של מערכות השמע, שלבי הפלט פועלים בדרגה A או AB. במגברים משולבים מקבוצה D, פיזור ההספק של כניסות הקו הוא משמעותי גם במקרה של יישום מלא, כמעט אידיאלי כמעט, שלהם. הדבר מקנה לדגמים מסוג D יתרון משמעותי ברוב תחומי היישום הודות לייצור חום מינימלי, משקל וממדים מופחתים של המכשיר, ובהתאם, עלות מופחתת של מוצרים, בעוד חיי הסוללה בדגמים כאלה גדלים בהשוואה לדגמים של עיצובים אחרים.

מגבר Class F. מודלים אלה מספקים יעילות מוגברת, היעילות שלהם היא כ-90%.

מגבר Class G. מגבר זה הוא, למעשה, עיצוב מתקדם ליניאריות גבוהה של יחידת הבסיס TDA מסוג AB. דגמים 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 מאיבוד חום.

מגבר Class I. לדגמים כאלה יש כמה סטים של התקני פלט נוספים. לפני ההפעלה, הם ממוקמים בתצורת push-pull. המכשיר הראשון מחליף את החלק החיובי של האות, והשני אחראי על החלפת החלק השלילי, בדומה למגברים מקטגוריה B. אם אין אות שמע בכניסה, או אם האות מגיע לנקודת החצייה האפס, מנגנון המיתוג נדלק ונכבה במקביל למחזור הראשי.

מגבר Class S. סוג זה של מגברים מסווג כמנגנון מיתוג לא ליניארי. מבחינת מנגנון הפעולה שלהם, הם דומים במקצת למגברים מקטגוריה D. מגבר כזה ממיר אותות כניסה אנלוגיים לדיגיטליים, ומגביר אותם פי כמה. לפיכך, על מנת להגדיל את הספק המוצא, בדרך כלל האות הדיגיטלי של התקן המיתוג מופעל או כבוי לחלוטין, כך שהיעילות של מכשירים כאלה יכולה להיות 100%.

מגבר Class T. אפשרות נוספת למגבר דיגיטלי. כיום, מודלים כאלה צוברים יותר ויותר פופולריות בשל נוכחותם של מיקרו-מעגלים המאפשרים עיבוד דיגיטלי של האות הנכנס, כמו גם מגברי קול תלת מימד רב-ערוציים מובנים. אפקט זה מסופק על ידי עיצוב המאפשר להמיר אותות אנלוגיים לצלילי PWM דיגיטליים גבוהים יותר. העיצוב של מכשירי Class C משלב מאפיינים של אות עיוות נמוך בדומה לקטגוריית AV, תוך שמירה על יעילות ברמה של דגמי Class D.

ראשית, נתעכב על איך המגבר עובד באופן עקרוני. אין ספק שתופתעו, אבל למעשה המגבר של היצרן לא מגביר כלום. למעשה, מנגנון עבודתו דומה לעבודתו של המנוף הפשוט ביותר: אתה מסובב את הידית והמים מאספקת המים מתחילים לזרום, חזקים יותר או חלשים יותר, ואם תסובב אותה, הזרימה תיחסם. במגברים, כל התהליכים מתרחשים באותו אופן. ממודול אספקת הכוח החזק, זרם זורם דרך הרמקול המחובר למכשיר. במקרה זה, על תפקוד הברז משתלטים טרנזיסטורים - במוצא מידת הסגירה והפתיחה שלהם נשלטת על ידי האות שעובר למגבר. לפי איך בדיוק מתפקד העגורן הזה, כלומר, איך פועלים טרנזיסטורי המוצא, וסוג המגברים נקבע.

אם אנחנו מדברים על התקני AB, אז טרנזיסטורים בהם יכולים להיות בעלי תכונה לא נעימה של פתיחה וסגירה באופן לא פרופורציונלי לאותות המגיעים אליהם. לפיכך, עבודתם הופכת ללא שינוי. אם נחזור לאנלוגיה עם הברז - אפשר לסובב את ידית הברז, אבל המים יזרמו חלש בהתחלה, ואז פתאום הזרימה תגבר.

מהסיבה הזו יש להשאיר טרנזיסטורים מקטגוריה AB פתוחים גם אם אין אות. זה הכרחי כדי שיתחילו לעבוד מיד, ולא ימתינו עד שהאות יגיע לרמה מסוימת - רק במקרה זה המגבר יוכל לשחזר צליל עם עיוות מינימלי. בפועל, זה אומר שחלק מהאנרגיה השימושית מתבזבז. רק דמיינו שאתם פותחים את כל ברזי המים בדירה, וטפטוף קטן של מים יזרום מהם ללא הרף. כתוצאה מכך, היעילות של דגמים כאלה אינה עולה על 50-70%, היעילות הנמוכה היא החיסרון העיקרי של המגברים בכיתה AV.

אם אנחנו מדברים על מכשירים מסוג D, אז עקרון הפעולה שלהם זהה לחלוטין: יש להם טרנזיסטורי פלט משלהם שיכולים להידלק ולכבות. לפיכך, מעבר הזרם דרך הרמקולים המחוברים אליהם מוסדר, אך האות כבר שולט בפתיחתם, אשר לפי תצורתו רחוקה מאוד מהנכנס.

כך מועבר האות לטרנזיסטורי המוצא של התקני Class D. במקרה זה, הם יתפקדו בצורה שונה לחלוטין: או נסגרות במלואן, או נפתחות ללא ערכי ביניים. המשמעות היא שהיעילות של מודלים כאלה יכולה להיות קרובה ל-100%.

כמובן, מוקדם מדי לשלוח אותות כאלה למערכות שמע, ראשית זה צריך לחזור לתצורה הסטנדרטית. זה יכול להיעשות באמצעות משנק מוצא, כמו גם קבל - לאחר עיבודם, נוצר אות מוגבר במוצא, אשר בצורתו חוזר לחלוטין על הקלט. הוא זה שמועבר אל הדוברים.

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

במשך זמן רב האמינו בכך לחיבור מערכות רמקולים איכותיות, מגברי AB יהיו הפתרון האופטימלי... דגמים מקטגוריה D נתנו את ההמרה של האות הנכנס לאות פועם בתדר מופחת, כתוצאה מכך הוא נתן צליל טוב רק במצב סאב וופר.כיום, הטכנולוגיה עשתה צעד גדול קדימה, וכיום יש כבר טרנזיסטורים מהירים שיכולים להיפתח וגם להיסגר כמעט באופן מיידי, יש לא מעט מכשירי פס רחב מסוג D בחנויות.

דגמים אלו מיועדים לשימוש לא רק עם סאב וופרים, אלא גם עם מערכות רמקולים חדישות מכל הסוגים. עבור האפשרויות שבהן לא נדרש כוח גבוה, הגיוני לרכוש מגבר קומפקטי למדי.

לפיכך, אם יש לך מספיק מקום לחיבור הרמקול, אז בהחלט ייתכן שתבחר בדגם AV-class. מזה כמה עשורים של קיום, המעגלים של הדגמים הללו מפותחים היטב, הם נותנים איכות צליל טובה למדי, ובמקרה של תקלה, ניתן לתקן אותם בקלות במרכז השירות הקרוב.

אם השטח להתקנת סאונד מוגבל, כדאי שתסתכל מקרוב על דגמי הפס הרחב של קבוצה D. עם אותם פרמטרי הספק כמו המוצרים מסוג AV, הם הרבה יותר קטנים וקלים יותר, יתר על כן, הם מתחממים פחות, ודגמים מסוימים אפילו מאפשרים להתקין אותם בסתר עם מינימום הפרעות.

לחיבור סאבים, ה-D-class קובע את היתרון המקסימלי, כיוון שבלוק טון הבס הוא טווח התדרים הצורך ביותר אנרגיה - במקרה זה יש חשיבות עקרונית ליעילות המוצר, ובזה פשוט אין מתחרים למוצרים מסוג D.

בסרטון זה תוכלו להכיר בצורה ברורה יותר את השיעורים של מגברי סאונד.