Какие существуют классы усилителей звука, их особенности ― 130.com.ua

Усилитель звука — это сложное устройство, работающее чаще всего на основе транзисторов, способное усиливать электрические колебания на низких частотах, воспринимаемых человеческим ухом. Основной его задачей является корректировка звукового сигнала, чтобы получить необходимую мощность, и передача его на различные звуковоспроизводящие устройства. Именно благодаря использованию данных устройств можно расширить возможности любых аудиосистем и добиться более мощного и насыщенного звучания.

Особенности использования усилителей звука

Усилитель является завершающим элементом при создании системы звукоусиления. Эти устройства могут быть выполнены как в виде независимых блоков, с отдельной панелью управления, так и иметь внутренние элементы, помещенные внутрь гибридной микросхемы. Они имеются почти в каждом приборе, который воспроизводит звуковые сигналы: в магнитолах, динамиках, компьютерах, смартфонах, наушниках и даже в музыкальных игрушках.

Все усилители можно поделить на 2 основные группы: бытовые и профессиональные.

Бытовыми считаются те устройства, которые могут обеспечить лишь незначительный уровень усиления с малым искажением звука. Они, как правило, используются в домашних аудиосистемах, где важнее добиться максимального качества звучания, а не большой громкости.

Профессиональные усилители – это более мощные системы, которые обычно используются для осуществления студийной звукозаписи, на концертах, при озвучивании разнообразных мероприятий и т.д. Главное преимущество звукового оборудования данного типа — высокие показатели КПД, большая мощность и заметное усиление звука.

Конечно же, усилители используются и в автомобильных аудиосистемах, они необходимы для формирования оптимального звучания акустики в условиях автомобильного салона. При этом очень важно при выборе усилителя для автомобиля обращать внимание на основные технические параметры устройства: мощность, частотный диапазон, сопротивление, количество каналов и другие. Одним из таких важных параметров также является и класс усилителя.

Классификация звуковых усилителей

Данные устройства отличаются по принципу и режиму работы, поэтому делятся на несколько основных классов. Причем еще каких-то 20 лет назад можно было найти лишь 2-3 варианта усилителей звука. Сегодня же доступны самые разные разновидности в нескольких основных классах: «А», «АВ», «В», «С», «D» и другие. Такое разнообразие объясняется использованием новейших технологий в изготовлении полупроводниковых элементов. Именно они дали возможность увеличить качество звуковоспроизведения, минимизировать размеры и существенно снизить стоимость усилителей. Итак, давайте рассмотрим, какие же классы существуют и их основные особенности и отличия.

Класс А

Усилители этого класса характеризуются низкой эффективностью, но «чистым» сигналом. Этот класс принято считать аудиофильским, так как такие устройства обеспечивают минимальные показатели искажения звукового сигнала. КПД у них составляет около 20-30%. Они достаточно дорогие при низкой мощности, поэтому в автомобильных аудиосистемах такие устройства устанавливаются достаточно редко. Их иногда можно встретить в дорогих аудиосистемах.

Но есть у них и существенный недостаток — высокий ток покоя. Данная величина характеризует ток, который проходит через транзисторы, даже при условии, что входного сигнала нет. Это провоцирует нагревание усилителей, при это большая часть энергии от блока питания преобразуется в тепло, что и приводит к низким показателям КПД.

Класс В

У усилителей звука данного класса эффективность в сравнении с предыдущим значительно выше – примерно в два раза. КПД их составляет порядка 70%. Но у них выходной сигнал значительно больше искажается. Считается, что они выдают звук низкого качество, многие специалисты называют его «сухим». Именно поэтому данный тип усилителей считается непригодным для автомобильных аудиосистем и в машинах практически никогда не устанавливается.

Класс АВ

Это, как уже видно из названия, комбинированный вариант – среднее между первыми двумя типами. Характерно то, что усилители данного класса при сигнале высокого уровня могут работать, как усилители класса «В», а при сигнале низкого уровня – как усилители класса «А». То есть данный класс сочетает в себе чистый звук, свойственный устройствам типа А, и эффективность типа В. Это и делает их самыми распространенными на данный момент автомобильными усилителями.

Если говорить о производительности, то их КПД составляет около 60%. Этого достаточно для получения высокого качества звукопередачи и обеспечения чистого звука даже при большой громкости. Усилители класса АВ часто используются при формировании аудиосистем высокого класса.

Класс D

Этот класс усилителей появился относительно недавно. В устройствах подобного типа используется цифровая обработка аудио сигнала и специальные импульсные блоки питания. Усовершенствованная конструкция и самые современные технологии обработки звука позволили получить мощный усилитель звука в компактном размере и малом весе.

В классическом усилителе транзисторы на выходе подают непрерывный сигнал. При этом в них на линейных выходах отмечается довольно большое рассеивание мощности. А вот в устройствах класса D мощность почти не рассеивается, а значит и не теряется. Это свойство расширяет возможности использования усилителей этого типа. Объясняется это тем, что малое рассеивание мощности способствует тому, что схема почти не нагревается, а также дает возможность экономить место на плате. Все это не только снижает конечную стоимость продукта, но увеличивает время автономной работы. Также стоит отметить, что они могут усиливать цифровой сигнал без его преобразования в аналоговый. Эта технология применяется, если аудиосигнал уже подается на устройство в цифровом виде.

Одним из главных преимуществ усилителей звука класса D является высокий КПД – от 85 до 95% без потери качества. Этот показатель достигается благодаря тому, что амплитуда импульсов почти равна показателю напряжения питания, поэтому на выходных транзисторах утраты мощности очень незначительны. При этом помехи и искажения при передаче звука также относительно небольшие. Усилители этого класса – отличный вариант для установки в автомобиль.

Как видим, класс усилителя звука во многом определяет его рабочие характеристики и качество звуковоспроизведения. И его обязательно надо учитывать при выборе устройства, чтобы получить оптимальный результат в итоге, после подключения всего звукового оборудования. Если вы хотите купить автомобильный усилитель звука в Киеве, Одессе, Харькове, то магазин 130.com.ua предлагает очень большой выбор моделей от ведущих производителей профессиональной акустической аппаратуры.

ТОП-3 автоусилителей звука

Лучшие автоусилители

Ищете качественный и самый лучший автоусилитель? Данный рейтинг автоусилителей составляется на основании таких параметров как: высокий спрос с положительными отзывами от наших клиентов, качественное изготовление — отсутствие заводского брака и сервисных обращений, а также официальная гарантийная и пост гарантийная поддержка в Украине.

Одноканальный усилитель звука Swat M-1.

500

Особенности:

• ★ Усилитель D класса
• ★ Уровень номинальной мощности 300 Вт при подключении с сопротивлением 4 Ом
• ★ Оснащен фильтром низких частот и фильтром Subsonic для ультранизких частот

Усилитель звука в авто Audison Prima Forza AP F8.9 bit

Особенности:

• ★ усилитель класса D
• ★ восьмиканальный
• ★ мощность на канал 85 Вт

Усилитель четырёхканальный Kicx AP 4.120AB

Особенности:

• ★ Усилитель класса AB
• ★ Работает с сопротивлением — 1 Ом
• ★ С большой мощностью

 

Купить усилитель звука

Материалы по теме

Класс усилителя что это

И зачем нам рассчитывать усилитель на Хабре, если это было доходчиво описано ещё в учебниках несколько десятков лет назад? Да и в гугле можно спокойно найти кучу однообразной информации на эту тему. Статья вкратце: Давайте мельком пробежимся по типам усилителей и резко сделаем неочевидный вывод. Можно было просто дать ссылку, например, на Хоровица с Хиллом — у них более познавательно, хотя бы различия в кпд разных классов даны. У меня дома полочники приятно озвучиваются D-классом.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Классифицируем автомобильные усилители мощности и звука.
• Автомобильный усилитель. Помощь в выборе усилителя мощности.
• Как определить класс усилителя?
• Вы просматриваете: Усилители класса H
• Ультралинейный усилитель класса «А»
• Hi-End аудио усилитель в классе D — ICE125ASX2

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как работает усилитель класса D?

Классифицируем автомобильные усилители мощности и звука.

Наиболее распространенным классом работы усилителя является класс А. В усилителе класса A положение рабочей точки активного элемента, такого как транзистор, электронная лампа или операционный усилитель, выбирается в середине линейного участка передаточной характеристики.

Для упрощения анализа передаточная характеристика усилительного прибора обычно транзистора представляется кусочно ломаной функцией. На этом же рисунке показана кусочно-ломанная аппроксимация передаточной характеристики транзистора.

Изгиб передаточной характеристики в верхней части вызван приближением к напряжению источника питания. Изгиб в нижней части характеристики вызывается насыщением транзистора. Рабочую точку в усилителе класса A выбирают обычно в районе половины питания транзистора. Исключение может составлять сильно нелинейная характеристика транзистора. Режим работы транзистора в усилителе обычно задается при помощи специальных цепей смещения. Наиболее известны следующие схемы питания транзистора:. Отличительной особенностью усилителя класса A является выбор напряжения на коллекторе транзистора или на стоке полевого транзистора равным половине напряжения питания транзисторного каскада усилителя.

Подробное объяснение принципов работы данной схемы усилительного каскада и расчета ее элементов рассмотрено в статье » Эмиттерная стабилизация «. Выбор полевого транзистора обусловлен более низким значением шумов полевых транзисторов на высоких частотах. При этом напряжение на затвор формируется резистивным делителем R1R2, как и в предыдущей схеме. В составе современных интегральных микросхем для уменьшения напряжения питания и снижения чувствительности к синфазным помехам часто применяется схема дифференциального усилителя.

Усилители класса A характеризуются высокой линейностью усиления, причем чем меньше будет уровень сигнала на выходе усилителя, тем выше его линейность.

Именно этим обстоятельством объясняется сохраняющийся до настоящего времени интерес к ламповым усилителям звуковой частоты И чем не устраивают современные высоковольтные мощные полевые транзисторы? Как мы уже обсуждали в статье » нелинейные искажения узлов РЭА » нелинейность для усилителей звуковой частоты и для высокочастотных усилителей, в том числе и усилителей промежуточной частоты, существенно отличается.

Тем не менее, и для тех и для других важно, чтобы ограничение полезного сигнала наступало при большем его уровне. Это зависит от напряжения питания усилителя и от того насколько точно рабочая точка транзистора будет располагаться на середине линейного участка передаточной характеристики.

При усилении достаточно мощных сигналов, как звукового, так и радиочастотного частотного диапазона очень важен такой параметр, как коэффициент полезного действия.

Этот коэффициент определяется как отношение полезной мощности сигнала к мощности, потребляемой от источника питания. Определим максимальную мощность, отдаваемую в нагрузку. Тогда максимальный к. То есть максимальный к. Исключение составляет высококачественная звукоусилительная техника. В этом случае речь ни о какой экономичности не идет! Все слышали о «ламповом звуке» или «транзисторном звучании». All rights reserved. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания Новосибирского электротехнического института связи НЭИС.

Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре «Сигнал», Научно производственной фирме «Булат». В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи. Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи «Сигнал», авиационной системы передачи данных «Орлан-СТД», отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

Микушин является автором более 70 научных и научно-методических работ , в том числе 16 книг. Выбор рабочей точки на передаточной характеристике транзистора в усилителе класса А Изгиб передаточной характеристики в верхней части вызван приближением к напряжению источника питания. Наиболее известны следующие схемы питания транзистора: схема с фиксированным током базы , схема с фиксированным напряжением на базе , схема коллекторной стабилизации, схема эмиттерной стабилизации, дифференциальный каскад.

При этом не важно какая схема включения транзистора использована в каскаде усиления: схема с общим эмиттером схема с общим истоком , схема с общей базой схема с общим затвором или схема с общим коллектором схема с общим стоком. Steve C. Поиск по сайту сервисом Яндекс. Об авторе: к.

Автомобильный усилитель. Помощь в выборе усилителя мощности.

Сам усилитель условно состоит из таких четырех главных блоков: блок, который обрабатывает входной сигнал, блок питания самого усилителя, блок, который формирует выходной сигнал и драйвер, конечно же. Блок питания представляет собой группу электрических цепей, которые формируют и регулируют напряжение в целях питания разных частей усилителя. Блок, который обрабатывает входной сигнал, сравнивает сигнал, который был получен из усилителя магнитолы автомобиля с сигналом на выходе усилителя для его корректировки, а также для того, что бы удалить искажения, которые возникают при усилении. Драйвер же делит сигнал, на два разных сигала, разнополярных, а также усиливает этот сигнал для передачи его в блок по обработке выходного сигнала. Последним в очереди усиления звука стоит блок по обработке выходного сигнала, его еще называют оконечником или выходным каскадом.

Серия SLIM — это цифровые усилители мощности с категорией класса D – новое поколение импульсных усилителей. В серии SLIM используется.

Как определить класс усилителя?

В недалеком прошлом появился у меня Exposure позже сменил АС с Yamaha ns на Focal chorus , почитал разную инф про имеющуюся связку ну и как то ради интереса решил определить класс усилителя, но не нашел информации, по крайней мере на русском языке. Собственно, как определить класс усилителя? Ну, да глумиться то можно, но вот играет этот усилитель получше многих с кучей деталек. Тут говориться «кому шашечки, а кому ехать» :. Это факт! Вообще любопытно, когда аппараты по внутренностям судят, а не ради чего он создан Большинство подобных усилителей класс АВ.

Вы просматриваете: Усилители класса H

Усилитель мощность, высокое качество — Разработкой высококачественных систем звуковоспроизведения занимаются многие радиолюбители. Одним из наиболее важных узлов звуковоспроизводящего комплекса является усилитель мощности. Создать такое устройство высокого класса нелегко, тем более, что до сих пор не выработаны единые конкретные критерии качества усилителя. Создать такое устройство высокого класса нелегко. Фирменные усилители STABO отличается от других такого типа аппаратов своей исключительной надежностью и высоким уровнем изготовления.

Сегодня многие автомобили оснащаются аудиосистемой еще на заводе.

Ультралинейный усилитель класса «А»

Традиционные аудиоусилители классов А, В и АВ для мобильных устройств с автономным питанием уже давно перестали устраивать разработчиков из-за их низкого КПД и, как следствие, высокого расхода энергии батареи или аккумулятора. Усилители класса D имеют гораздо более высокий КПД, поэтому именно они наилучшим образом удовлетворяют предъявленным требованиям к современной портативной технике. Эти усилители применяются и в стационарной технике телевизоры, персональные компьютеры, домашние или автомобильные стереосистемы и даже мощная усилительная техника для театров и концертных залов благодаря уменьшению габаритов, веса и цены при сопоставимых параметрах качества с приборами предыдущих поколений классов А, В и АВ. Достижения полупроводниковой технологии последних лет позволили компании Texas Instruments разработать микросхемы для создания высококачественных усилителей звуковой частоты класса D с максимальной выходной мощностью от единиц до нескольких сотен Вт. Рассеиваемая мощность усилителя, работающего в классе D, существенно меньше, чем у аналогичных приборов класса АВ, работающих в тех же режимах. Это проиллюстрировано на рис.

Hi-End аудио усилитель в классе D — ICE125ASX2

Класс АВ — это тот тип усилителей, который до недавнего времени применялся в Hi-Fi-аппаратуре в разы чаще, чем любой другой. Сейчас над ним уже нависла угрожающая тень усилителей класса D, занимающих все большую долю рынка Hi-Fi, но пока модели класса АВ по-прежнему в большинстве и сдаваться так легко они не собираются. В классе АВ могут работать как ламповые, так и транзисторные схемы, но если говорить об абсолютном большинстве класс АВ ассоциируется скорее с эпохой транзисторного Hi-Fi. Из самого обозначения класса АВ нетрудно сделать вывод, что данный режим является гибридом класса А и класса В. Как работают усилители класса А, мы уже разобрались, а с классом В ознакомиться не успели, поэтому начнем с него.

Усилитель мощности — это прибор, предназначенный для усиления электрических Усилители В-класса отличает низкий уровень шумов в отсутствие.

Товаров 0 0 р Оформить. В зависимости от режима работы выходного каскада различают несколько классов усилителей мощности. Класс В — лампы или транзисторы работают в ключевом режиме, то есть усиливают только свою полуволну сигнала в линейном режиме.

Современная классификация режимов работы усилителей достаточно запутана. Традиционно классы усилителей различались по положению рабочей точки на статических характеристиках усилительного прибора. Позднее добавили классификацию усилителей по режиму работы: ключевой и токовый режимы работы. Режим работы усилителя определяется положением рабочей точки на характеристике прямой передачи по току усилительного прибора, такого как биполярный или полевой транзистор, электронная лампа. Достаточно часто режим работы усилителя называется классом работы. Выбор рабочей точки может значительно влиять на основные характеристики усилителя, такие как коэффициент усиления, нелинейные искажения и к.

Классы электронных усилителей и режимы работы активных усилительных приборов ламп или транзисторов традиционно обозначаются буквами латинского алфавита. Первая буквенная классификация, действующая по сей день режимы А, B и С , сформировалась в е годы и была дополнена режимом, или классом, D в году.

Класс электронного усилителя обозначает режим его работы, а также определяют в общем виде, схемотехнический принцип на основании которого построен усилитель.

Усилители класса B являются двухтактными: одно плечо усилителя npn-транзистор воспроизводит положительную полуволну, другое плечо pnp-транзистор — отрицательную. На выходе обе полуволны складываются, формируя минимально искажённую усиленную копию входного сигнала. Ток покоя выходных транзисторов в режиме B составляет 10…мА на каждый транзисторный каскад. Эти показатели достигаются только тогда, когда выходная мощность P равна максимально возможной мощности для данного сопротивления нагрузки P макс R н. С уменьшением выходной мощности КПД падает, а абсолютные потери энергии в усилителе возрастают.

Она скорее больше похожа на импульсный блок питания, чем на аудио усилитель. Частично так и есть, на этой плате интегрирован импульсный блок питания и сам усилитель мощности. В характеристиках производитель заявляет высокий КПД усилителя, а также очень качественное звучание. Именно поэтому ни сама частота, ни ее гармоники невозможно услышать, поскольку они находятся в диапазоне частот, которые не слышит человек.

Классы эксплуатации усилителей — усилители

Усилители

Усилитель на биполярных транзисторах представляет собой устройство регулирования тока. Электрический ток в базе транзистора (что зависит от смещения эмиттер-база) регулирует ток в коллекторе. В этом разделе будет использоваться транзистор усилители, чтобы представить концепции и принципы работы усилителей. Первый Обсуждаемая концепция усилителя — это «класс работы» усилителя.

Класс работы усилителя определяется количеством времени (в относительно входного сигнала), что в выходной цепи протекает ток. Этот является функцией рабочей точки усилительного устройства. Операционная точка усилительного устройства определяется смещением, приложенным к устройству. Существует четыре основных класса работы усилителя. Это: А, АВ, B и C. Каждый класс операций имеет определенные области применения и характеристики. Никто класс операций «лучше», чем любой другой класс. Выбор «лучшего» класс работы определяется применением усилительной схемы. Самый лучший класс работы для фонографа — не лучший класс для радиопередатчика.

Класс эксплуатации А

На рисунке показан простой транзисторный усилитель, работающий в классе А. ниже. Поскольку выходной сигнал является 100% (или 360°) копией входного сигнал, ток в выходной цепи должен протекать на 100% от входного время сигнала. Это определение усилителя класса А. Усилитель ток течет для 100% входного сигнала.

Простой транзисторный усилитель класса А.

Усилитель класса А имеет характеристики хорошей точности и низкая эффективность . Верность означает, что выходной сигнал точно такой же, как входной сигнал во всех отношениях, кроме амплитуды. Он имеет то же самое форму и частоту. В некоторых случаях может быть разность фаз между входным и выходным сигналом (обычно 180°), но сигналы до сих пор считаются «хорошими копиями». Если выходной сигнал не похож входной сигнал по форме или частоте, говорят, что сигнал искаженный . Искажение — любое нежелательное изменение сигнала от входа к выходу.

КПД усилителя относится к количеству отдаваемой мощности. на выходе по сравнению с мощностью, подводимой к цепи. Так как каждый устройство потребляет энергию для работы, если усилитель работает на 360° входного сигнала, он потребляет больше энергии, чем если бы он работал только на 180°. входного сигнала. Если усилитель потребляет больше энергии, меньше мощности доступно для выходного сигнала и КПД ниже. Так как усилители класса А работают (имеют ток) на 360° входного сигнала, они имеют низкую эффективность. Такой низкий КПД приемлем для усилителей класса А, поскольку они используются там, где эффективность не так важна, как точность.

Класс работы AB

Если усилительное устройство смещено таким образом, что ток течет в устройства около 51% — 99% входного сигнала, усилитель относится к рабочему классу AB. На рисунке ниже показан простой усилитель класса AB.

Простой транзисторный усилитель класса AB.

Обратите внимание, что выходной сигнал искажен. Выходной сигнал больше не той же формы, что и входной сигнал. Часть выходного сигнала, видимо отсечка вызвана отсутствием тока через транзистор. Когда эмиттер становится достаточно положительным, транзистор не может проводить потому что переход база-эмиттер больше не смещен в прямом направлении. Любые дальнейшие увеличение входного сигнала не приведет к увеличению напряжения выходного сигнала.

Усилители класса AB имеют лучшую эффективность и худшее качество воспроизведения, чем класс A. усилители. Они используются, когда выходной сигнал не должен быть полным. воспроизведение входного сигнала, но как положительные, так и отрицательные части входной сигнал должен быть доступен на выходе.

Усилители класса AB обычно определяются как усилители, работающие между класс A и класс B, потому что усилители класса A работают со 100% входного сигнала а усилители класса B (обсуждаемые далее) работают с 50% входного сигнала. Любой усилитель, работающий между этими двумя пределами, относится к рабочему классу AB.

Работа класса B

Как было сказано выше, усилитель класса B работает на 50% входного сигнала. На рисунке ниже показан простой усилитель класса B.

Простой транзисторный усилитель класса B.

В схеме, показанной на рисунке выше, смещение база-эмиттер не позволит транзистор проводит всякий раз, когда входной сигнал становится положительным. Таким образом, на экране воспроизводится только отрицательная часть входного сигнала. выходной сигнал. Вы можете задаться вопросом, почему вместо этого будет использоваться усилитель класса B. простого выпрямителя, если требуется только половина входного сигнала в выход. Ответ на это заключается в том, что выпрямитель не усиливает. Выход сигнал выпрямителя не может быть выше по амплитуде, чем входной сигнал. усилитель класса В не только воспроизводит половину входного сигнала, но и усиливает это также.

Усилители класса B в два раза эффективнее усилителей класса A, поскольку Усилительное устройство проводит (и использует мощность) только для половины входного сигнал. Усилитель класса B используется в тех случаях, когда ровно 50% входного сигнала сигнал должен быть усилен. Если требуется менее 50% входного сигнала, используется усилитель класса C.

Класс эксплуатации С

На рисунке ниже показан простой усилитель класса C. Обратите внимание, что только небольшая часть входного сигнала присутствует в выходном сигнале. Поскольку транзистор не проводит, за исключением небольшой части входной сигнал, это самый эффективный усилитель. Он также имеет худшее верность. Выходной сигнал очень мало похож на входной сигнал.

Простой транзисторный усилитель класса С.

Усилители класса C используются там, где требуется только наличие выходного сигнала. в течение части половины входного сигнала. Любой усилитель, работающий менее чем на 50% входного сигнала работает класс C.

Понимание операционных «классов» усилителей | Electronic Design

Загрузить эту статью в формате .PDF

«Класс» находится на сессии. Это обсуждение схем электронных усилителей предлагает обзор характеристик, которые определяют обычно используемые обозначения классов. Описанные обозначения классов: A, B, AB, C, D, E, F, G и H.

Усилители и их применение

Усилители, являющиеся основными элементами схемы, воспринимают слабый сигнал и усиливают его. Они управляют всем, от наушников до антенн. Помещенные перед аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), они преобразуют сигналы от самых разных источников, от тензодатчиков до ультразвуковых датчиков. Правильно выбрав пассивные фильтры обратной связи, их можно настроить как фильтры верхних и нижних частот, полосовые и режекторные фильтры. Подайте на них несколько сигналов, и они будут генерировать гармоники каждого компонента этих входов — хорошо для одних приложений и головной боли для других.

Предыстория номенклатуры классов

Исторически сложилось так, что обозначения классов усилителей были связаны со смещением усилителей, т. е. с тем, на сколько градусов каждого колебания входного сигнала они проводили. Это работало для классов A, B и C. Для класса AB это имело определенный смысл. Сегодня все не так однозначно. Циник мог бы сказать, что указатели классов могут только сказать нам, когда был изобретен новый класс.

Вначале классификация показала кое-что о линейности и эффективности. Усилители класса А можно сделать очень линейными, но с ограниченной эффективностью. Теоретически усилитель класса А может достигать КПД 50 % при индуктивной выходной связи или 25 % при емкостной связи. Усилители класса B подвержены перекрестным искажениям, но теоретически эффективность достигает 78,5%.

Усилители класса C обладают высоким КПД (до 90%), но необходимые для их работы высокодобротные колебательные контуры имеют узкие полосы резонанса. Кроме того, колебательные контуры для низких (например, звуковых) частот строить нецелесообразно, что в конечном итоге ограничивает их радиочастотами. Истоки класса D исходят от Harris Semiconductor. Компания представила первые драйверы для аудиоусилителей класса D в 1995 году, заявив, что их эффективность превышает 90%. (Это подразделение Harris теперь является частью Intersil. )

Классы усилителей (краткий обзор)

• Класс A: несимметричный; устройство усилителя смещено относительно центра размаха входного сигнала.

• Класс B: двухтактный; каждое устройство проводит более половины размаха входного сигнала.

• Класс AB: двухтактный; каждое устройство проводит чуть более половины размаха входного сигнала для упрощения кроссовера.

• Класс C: используется в радиочастотных приложениях, выходное устройство управляет резонансной «резервуарной» схемой, состоящей из катушки индуктивности и одного или двух конденсаторов. Он проводит только короткую часть каждого входного цикла.

• Класс D: используется в основном в аудиоприложениях — либо в транспортных средствах, где достигается высокий уровень выходного сигнала, либо в персональных аудиоустройствах, где его эффективность способствует увеличению срока службы батареи. В усилителе класса D мощные полевые транзисторы (FET) приводятся в действие для создания выходной прямоугольной волны, которая переключается между высоким и низким уровнем на частоте за пределами диапазона человеческого слуха. Вместо модуляции амплитуды внутренняя схема модулирует рабочий цикл прямоугольной волны со скоростью, соответствующей уровню входного сигнала, когда выходной сигнал фильтруется до звукового диапазона.

Классы E и F являются подмножествами класса C. Классы G и H аналогичны усилителям класса AB, но с несколькими шинами питания.

Классы A, B и AB (подробное описание)

В классе A смещение одного активного устройства (обычно транзистора) позволяет ему работать в области линейной проводимости в течение всего входного цикла. «Смещение» относится к ограничению входного сигнала определенным диапазоном напряжения или тока. «Линейная» проводимость означает, что изменения на усиленном выходе схемы точно пропорциональны изменениям на входе.

В усилителях класса B имеется два активных устройства. Входной сигнал разделен. Одно активное устройство проводит в течение половины периода ввода, другое — в течение другой половины. Две половинки собираются на выходе усилителя. Иногда усилители класса B называют «двухтактными», потому что выходы активных устройств имеют соотношение фаз 180°.

Усилители класса AB похожи на усилители класса B, за исключением того, что их активные устройства смещены, поэтому оба проводят ток во время перекрывающейся части каждого входного цикла. Это приносит в жертву определенное количество потенциального усиления для лучшей линейности (т. е. более плавный переход в точке пересечения выходного сигнала). Класс AB частично жертвует этой эффективностью ради меньшего искажения.

Усилители нагрузки класса B и мостовые усилители

Двухтактный усилитель может быть построен с использованием интегральных схем усилителя, а не дискретных элементов, как в традиционном усилителе класса B. Конфигурация мост-усилитель эффективно удваивает размах напряжения на нагрузке. Можно построить мостовой усилитель, в котором один каскад управляет одной стороной динамика, а второй инвертирующий усилитель с единичным коэффициентом усиления управляет другой стороной. Однако лучшая конфигурация позволила бы обоим усилителям видеть один и тот же входной сигнал.

Классы G и H

Усилители классов G и H, модификации стандартного класса AB, оснащены дополнительными шинами питания. Эти шины срабатывают, когда пики выходного сигнала в противном случае превышают максимальное напряжение, доступное от единственной шины напряжения усилителя класса AB.

Усилители класса G используют несколько шин питания с дискретными шагами напряжения и переключаются между ними по мере необходимости. Вместо того, чтобы обеспечивать несколько шин, усилители класса H отслеживают входной сигнал и модулируют напряжение на шинах питания.

Усилитель Doherty

Усилители классов G и H часто используются в аудиоприложениях. Однако родственная, но ранее почти забытая альтернатива, называемая усилителем Доэрти, была возрождена для приложений сотовых телефонов.

Усилитель Доэрти, названный в честь Уильяма Доэрти, одного из первых исследователей Bell Labs, включает «несущий» каскад класса B параллельно с «острым» каскадом класса C. На входе половина входного сигнала управляет одним устройством класса B; половину другого. На выходе сигналы суммируются. В чем-то похожий на усилитель класса G или H, усилитель класса B поддерживает выходной сигнал большую часть времени, но усилитель класса C отключается на высоких пиках сигнала. Преимуществом Doherty является повышенная эффективность по сравнению с чистым классом B.

Класс C

Усилители класса C имеют одно активное устройство, которое смещается на проводимость только в течение небольшой части каждого периода входного сигнала. Энергия подается в высокодобротную LC-цепь «резервуара», которая продолжает «звонить» на своей резонансной частоте в то время, когда активное устройство не проводит ток.

Аналогией может быть непрерывное постукивание по большому колоколу маленьким молоточком со скоростью, равной резонансной частоте колокола. «Q» — «коэффициент качества». Строго говоря, это отношение реактивного сопротивления катушки индуктивности на данной частоте к ее сопротивлению постоянному току. Однако в более общем плане он отражает то, насколько точно настроен LC-резонансный контур (где L подразумевает наличие индуктивности, а C подразумевает наличие одного или нескольких конденсаторов).

Классы E и F

Классы E и F, как и класс C, имеют топологию ВЧ-усилителя, в которой используются колебательные контуры LC. Там, где усилители класса C широко используются ниже 100 МГц, усилители класса E, как правило, попадают в УКВ и микроволновые диапазоны частот. Разница между усилителями класса E и класса C заключается в том, что активное устройство становится переключателем, а не работает на линейной части своей передаточной характеристики.

Усилители класса F похожи на усилители класса E, но используют более сложную схему нагрузки. Частично эта схема улучшает согласование импеданса между нагрузкой и коммутатором. Кроме того, он предназначен для устранения четных гармоник входного сигнала, поэтому сигнал переключения больше похож на прямоугольную волну. Это повышает эффективность, поскольку переключатель работает в режиме насыщения или отсечки в течение более длительного периода времени.