Наши преимущества

Технические параметры и классификация профессиональных усилителей мощности


Усилитель мощности – это устройство для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот, без изменения частотного спектра и фазовых отношений.
 
Каскад усиления

Выходной каскад усилителя мощности представляет собой ступень конструкции, содержащую один или несколько усилительных элементов (электронных ламп или транзисторов), цепи нагрузки и связи с предыдущими или последующими ступенями. Его основные характеристики это: выходная мощность, потребляемая мощность, мощность рассеивания и коэффициент полезного действия (КПД). Величина мощности рассеивания и КПД зависят от режима работы (класса) усилителя и уровня сигнала. Это выражается следующим соотношением:
 
Потребляемая мощность = Выходная мощность + Мощность рассеивания

КПД = (Выходная мощность / Потребляемая мощность) * 100%

Каскады усиления могут быть однотактными и двухтактными.

Однотактный - входной сигнал поступает во входную цепь одного усилительного элемента или одной группы элементов, соединённых параллельно.
Двухтактный - входной сигнал поступает одновременно во входные цепи двух усилительных элементов или двух групп усилительных элементов, соединённых параллельно, со сдвигом по фазе на 180°.

Искажения
 
Линейными называются искажения сигнала, которые при прохождении через усилитель мощности не зависят от амплитуды входного сигнала и обусловливают зависимость параметров усилителя от частоты. Линейные искажения можно разделить на частотные (вызваны неровностью амплитудно-частотной характеристики системы обработки и передачи сигнала) и фазовые (вызваны неровностью фазово-частотной характеристики системы обработки и передачи сигнала). Главным признаком линейных искажений является то, что они не вызывают появления в спектре выходного сигнала новых составляющих.

Нелинейными называют искажения, вызванные нарушением линейности амплитудной характеристики усилителя. Возникают при неисправностях усилителя, нарушении нормальных режимов работы его усилительных элементов, а также при перегрузках, когда на вход устройства подается напряжение, превышающее расчетное. Эти искажения обусловлены наличием (появлением) в усилителе элементов с нелинейными вольт-амперными характеристиками.

 
Режимы работы (классы)

В зависимости от принципа работы выходного каскада усилители мощности звука подразделяются на несколько основных классов, которые традиционно обозначаются латинскими буквами (A, B, C, D и т.д.). Для уточнения режима согласования каскада усиления с источником сигнала буквенные обозначения классов дополняются числовым суффиксом. Устройства, объединяющие свойства двух разных классов, выделяются в особые классы, обозначаемые сочетанием двух букв (AB, BD и т.д.).

Основные режимы работы (классы):

А - режим работы усилительного элемента (транзистор или лампа), в котором при любых допустимых значениях входного сигнала, ток протекающий через усилительный элемент, не прерывается. Т.е. выходной каскад работает линейно. КПД ~30%, большой вес,  приятное  ‛теплое‛ звучание.

B – режим работы усилительного элемента, в котором угол проводимости гармонического сигнала равен или несколько превышает 180°. Аналоговый усилитель мощности с двухтактным каскадом усиления, где каждый активный прибор воспроизводит сигнал одной полярности (только отрицательные или только положительные значения входного напряжения). КПД ~70%, большой вес, среднее качество звучания.

AB – режим работы усилительного элемента, в котором угол проводимости гармонического сигнала меньше 180°. Переходный режим между линейными (режим B) и импульсными (режим D) схемами. Аналоговый усилитель мощности с двухтактным каскадом усиления.  КПД ~60 %, большой вес, высокое качество звука.

D – полностью ключевой (импульсный) режим работы усилительных элементов. Выходное напряжение определяется скважностями управляющих импульсов, поступающих на верхнее и нижнее плечи выходного каскада. Импульсный или цифровой усилитель мощности, двухтактный каскад усиления, управляющая схема преобразует входной аналоговый сигнал в модулированные последовательности импульсов. КПД ~85%, малый вес, высокое качество звука.

H – режим работы с плавающим напряжением шин питания. При росте выходного напряжения встроенный импульсный преобразователь повышает напряжение на одной из шин. Усилитель мощности с плавно изменяющимся напряжением источника питания.
 
Стандарты мощности

Существует несколько стандартов измерения звуковой мощности усилителя и самих определений ее типов. Разные стандарты предлагают разные значения мощности одного и того же усилителя, что вызывает путаницу, недоумение, а порой и недоверие к производителю, намеренно завышающему мощность своего продукта. Почему так происходит? Дело в том, что при нормировании показателей мощность синусоидального сигнала измеряется при определенном значении нелинейных искажений, которые производит усилитель мощности, поэтому разные стандарты подразумевают разные уровни нелинейных искажений.

Номинальная мощность – это мощность при среднем расположении регулятора громкости звука усилителя, при котором параметры устройства совпадают с заявленными в техническом паспорте.
Синусоидальная мощность – это мощность, при которой усилитель может работать продолжительное время с реальным музыкальным сигналом без получения физических повреждений.

IHF – мощность, измеряемая при 0,1% нелинейных искажений.

EIAJ – мощность, измеряемая при 1% нелинейных искажений.

Общепринятые стандарты мощности:

DIN – стандарт, соответствующий синусоидальной мощности (мощность длительной нагрузки без риска повреждения).

RMS - мощность, при которой усилитель может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Как правило, на 20-25% выше мощности DIN.

PMPO - максимальная мощность, которую может выдержать динамик акустической системы без повреждений в течение короткого времени. Как правило, в 10-20 раз выше DIN.  
 
DIN 45500 - комплекс общепринятых стандартов IEEE, описывающих различные звукоусилительные характеристики аппаратуры более достоверным образом.

Рекомендации ведущих производителей при подборе пары ″усилитель мощности + акустическая система″.

Для студийного или домашнего использования, когда уровень сигнала находится под контролем, мощность усилителя по стандарту IHF должна быть в два раза больше мощности акустической системы по стандарту AES.     
   
Для концертов и профессиональных инсталляций, когда возможны коммутационные щелчки, возбуждение (заводка) микрофонов, мощность усилителя по стандарту IHF должна быть равной мощности акустической системы по стандарту AES.        

Для работы с гитарным кабинетом, когда допускается перегрузка, мощность усилителя IHF должна быть равной половине мощности кабинета по стандарту AES.
 
2014-02-10 Все статьи