Усилитель ab класса – Сообщества › Автозвук › Блог › Сравнение двух компактных усилителей AB-класса и D-класса

Сравнение двух компактных усилителей AB-класса и D-класса. — DRIVE2

Есть стереотип, что D-класс звучит хуже, чем AB. Какое-то время назад оно так и было, но сейчас все уже не так однозначно. Чтобы подтвердить или опровергнуть мифы об импульсных усилителях, было решено взять две модели и сравнить их.

Чтобы сравнение получилось корректным и актуальным, ставились два условия. Во-первых, компактность. Когда места для установки немного, D-класс оказывается удобнее, и вопрос «а он точно нормально звучит?» становится особенно мучительным.

Во-вторых, бюджетность. Считаю, что недорогая техника в этом деле наиболее показательна. В бюджетных моделях применяются дешевые комплектующие (кто бы мог подумать?), а это значит, что все схемы усилителей разрабатываются с учетом большого разброса параметров. Поэтому бюджетные модели – это почти всегда типовые решения, которые в том или ином виде присутствуют у всех производителей. В конце концов, бюджетных усилителей продается больше, значит этот тест более жизненный.

Для пущей наглядности в сравнение взял усилители одной марки. Типа чтобы единая идеология и все такое. Art Sound iX4 (усилитель D-класса) и Art Sound XE754 (усилитель традиционного AB-класса). Первый дороже раза в полтора, но в целом это все равно один из самых доступных представителей своего класса. Последний не настолько компактен, как первый, но при размерах, не превышающих листка формата А4, под поставленные условия тоже вполне попадает.

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Как выяснилось чуть позже, у обеих моделей примерно сопоставимая габаритная мощность трансформаторов в блоках питания, что ставит усилители в еще более близкие условия.

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Измерения

Раз уж на то пошло, решил посмотреть все по-полной, начиная прямо с фильтров. На выбор AB или D не влияет, но не пропадать же такой возможности. Здесь графики не привожу, количество фоток выбивается из лимита, но все это есть на моем сайте carmus.ru.

А вот спектры искажений — это нам сейчас важнее. О том, что это такое и что по ним можно увидеть, я тоже уже рассказывал. Сначала сами графики, потом выводы. Смотрим, как ведет себя D-класс:

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 1кГц

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 100Гц + 200Гц

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 100Гц + 1кГц

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 500Гц + 5кГц

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 5кГц + 6кГц

В области нижних и средних частот, куда как раз попадает большинство основных тонов музыкальных инструментов, гармонические искажения умеренные. А вот с повышением частоты паразитных гармоник больше. Окраска звучания с большой вероятностью сведется к жесткости. Так ли это, посмотрим позже на прослушивании.

Теперь смотрим, как ведет себя AB-класс:

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 1кГц

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 100Гц + 200Гц

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 100Гц + 1кГц

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 500Гц + 5кГц

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 5кГц + 6кГц

Чтобы хоть как-то увидеть паразитные гармоники, пришлось неслабо задрать усиление. Как видите, в плане гармонических искажений усилитель выглядит более чем достойно. Правда, судить о качестве усилителя только лишь по ним одним было бы ошибкой. Что там с динамическими искажениями, в том числе со «скорострельностью», покажет только прослушивание.

А пока что вернемся к измерениям и посмотрим, при каких мощностях начинается ограничение выходного сигнала:

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Зеленый график — на нагрузке 4Ом, синий график — на нагрузке 2Ом

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Зеленый график — на нагрузке 4Ом, синий график — на нагрузке 2Ом

Номинальная мощность при стандартном пороге КГИ=1% составляет:

Art Sound iX4 (D-класс):
82 Вт на нагрузке 4 Ом
138 Вт на нагрузке 2 Ом

Art Sound XE754 (AB-класс):
44 Вт на нагрузке 4 Ом
86 Вт на нагрузке 2 Ом

И это, заметьте, при том, что блоки питания у обоих усилителей имеют близкие мощностные возможности! За счет более высокого КПД D-класс выигрывает по мощности чуть ли не в два раза даже при гораздо меньших внешних размерах!

Звучание

Art Sound iX4 (D-класс)

Первое впечатление – звучание ясное, без замыленности, для бюджетного усилителя очень приличная динамика. Звучание на верхних частотах сквозит легкой синтетичностью, это хорошо заметно на сложных записях, требующих от тракта высокого разрешения. Немного выделяются свистяще-шипящие звуки, это особенно заметно на голосе.

Немного скрадываются послезвучия, но не настолько, чтобы это сделало сцену полоской, усилитель рисует ее в глубину уверенно. Вообще, для своей цены усилитель звучит очень даже подробно.

А вот что понравилось, так это как прозвучали треки с хорошо прописанным контрабасом или упругой бас-бочкой. Усилитель отлично контролирует динамики, бас ни разу не гудит, он упругий и разборчивый. Струны того же контрабаса, бас-гитары или бас-бочки бьют в грудь как плотный резиновый мячик. Даже на критичной к этому делу Metallica, треки Sabbra Cadabra или Astronomy, сильно компрессированный бас не слился в гудящую кашу. Учитывая цену усилителя, получилось просто отлично.

Сильно вниз усилителю забираться тяжеловато, самый глубокий бас немного смазывается, но, в конце концов, имейте совесть, на то в аудиосистеме есть сабвуферное звено. Одним словом, не зря ФВЧ сделан неотключаемым. Больше того, я бы советовал поднять его настройку чуть выше. Это повысит чистоту и ясность звучания в целом, мидбасы будут играть еще упруже и вкуснее.

В целом звучание можно охарактеризовать как педантичное и сухое. Не жесткое, а именно сухое. И с очень интересным упругим и разборчивым мидбасом. В своей ценовой категории усилитель выглядит очень даже уверенно. А вы говорите, D-класс.

Для сабвуфера, даже легкого, Art Sound iX4 использовать не стоит, не его это. Но можно поступить иначе. Возьмите на тыл какие-нибудь серьезные овалы 6х9 или 7х10 и включите в тыловых каналах ФНЧ. При минимальных затратах получите фронтальную звуковую сцену и упругий бас – это будет намного круче, чем выкидывать деньги на дешевый гудящий саб.

Art Sound XE754 (AB-класс)

При всем уважении к классике, АВ-класс в младшей ценовой категории звучит все же проще. Первое, что сразу обращает на себя внимание – это динамика. Причем, и микродинамика – по сравнению с iX4 этому усилителю не хватает скорострельности, и макродинамика – динамический диапазон заметно поджат, опять же, по сравнению с более драйвовым iX4. На слух это воспринимается как легкая «занавеска» перед акустикой.

Но при всем этом, нужно признать, звучание у Art Sound XE754 более живое, теплое и мягкое, без акцентов на каких-то деталях и украшательств. Через какое-то время привыкаешь к этой легкой вате перед динамиками и просто начинаешь слушать музыку. Свистяще-шипящие звуки в голосах естественнее. Тарелочки хоть и отстранились куда-то вглубь, но воспринимаются натуральнее и живее. Да и вообще музыка звучит цельно и как-то комфортно что ли.

На громкий рвущий рок или ядреный метал я бы не стал рекомендовать XE754, там нужны острый драйв и динамика. А вот на более деликатные жанры, легкий джаз, неспешный блюз или инструментал, он окажется прямо в тему. И черт с ним, с замыливанием деталей, усилитель дает совсем иное восприятие музыки.

Кстати, в классическую схему фронт+саб я бы тоже не стал рекомендовать этот усилитель. Там нужен все же более серьезный мощностной потенциал.

Выводы

Итак, я бы не стал так однозначно говорить, что хуже, а что лучше. Это дело вкуса. Здесь я постарался лишь выявить лишь самые характерные черты на живом примере двух относительно недорогих усилителей. АВ-класс (в лице Art Sound XE754) прозвучал мягко и комфортно, но не особо вдаваясь в подробности, D-класс (в лице Art Sound iX4) прозвучал более динамично, и драйвово, точнее отрабатывая атаку и нюансы звучания, но при этом сухо и приукрашивая ВЧ-диапазон. Несомненно, каждый звук имеет своих почитателей, спорить тут просто не о чем.

Еще раз подчеркну, в более высокой ценовой категории все может сложиться все иначе, но в младшей, по моим наблюдениям, эти два усилителя хорошо показывают общую тенденцию.

Art Sound iX4 (D-класс):

Плюсы:
Драйв, отличная динамика
Высокое для своей ценовой категории разрешение
Отличный контроль на мидбасе
Соотношение компактности и выходной мощности

Минусы:
Звук может показаться слишком сухим
ВЧ диапазон несколько «приукрашен»

Art Sound XE754 (AB-класс):

Плюсы:
Живая и теплая звуковая подача
Отсутствие в звуке жесткости и лишних «украшательств»

Минусы:
Разрешение уступает iX4
Иногда хочется более динамичного звучания

www.drive2.ru

Классы усилителей мощности. Усилители классов А, В, АВ, С



Принцип разбиения усилителей по классам.

Усилители мощности применяются в огромном количестве электронных приборов: звуковых системах, электродвигателях, устройствах с беспроводной передачей энергии и т.д. При этом существует несколько разновидностей усилителей и при проектировании схемы зачастую встаёт вопрос о том, который из существующих типов лучше всего подходит для данного случая.

Основными характеристиками усилителя мощности являются: линейность, коэффициент усиления, эффективность и выходная мощность. В действительности (в реальных условиях) первоочередными для рассмотрения являются эффективность усилителя и линейность получаемого сигнала. При проектировании реального усилителя все эти характеристики вывести на высокий уровень не получается, приходится искать компромиссный вариант.

Существует несколько вариантов классификации усилителей мощности, но наиболее часто используют разделения на классы. Класс усилителя определяется режимом работы активного элемента (усилительного каскада из транзистора/транзисторов) и параметрами схемы и входящих в неё элементов. Среди классов можно найти схемы с полностью линейным режимом работы, но с низкой эффективностью, и абсолютно нелинейным режимом, эффективность которых намного выше.

Таким образом, усилители мощности можно разделить на 2 группы. К первой можно отнести усилители, у которых режим работы зависит от выбранного угла проводимости транзистора. К этой группе относятся достаточно распространённые классы А, В, АВ и С, в которых характер работы транзисторов можно описать как среднее между полностью открытым и закрытым состояниями. Значение угла проводимости для транзисторов таких усилителей варьируется от 360° (полностью открытый транзистор в течение всего периода) до 90° (пропускается только четверть сигнала, остальное время транзистор закрыт). В аудиосистемах используются эти классы усилителей и именно о них речь пойдёт в этой статье.

Ко второй же группе относятся усилители, в которых транзисторы работают в ключевом режиме. К этой группе усилителей классы D, E, G, S, T и т.д.

Усилитель мощности класса А.

Усилители класса А (рисунок 1) из-за своей конструкции являются самыми простыми из всех перечисленных раннее. По сути усилитель класса А — это биполярный транзистор с общим эмиттером (или полевой транзистор с общим истоком) с углом проводимости сигнала 360º. Стоит отметить что транзистор всегда открыт и через него постоянно течёт ток. Чтобы транзистор был всегда открытым, задаётся ток смещения на базе. Значение тока смещения подбирается таким образом, чтобы транзистор работал в области линейного усиления с минимальными (полностью отсутствующими в идеальном случае) искажениями. Это его главное преимущество и недостаток одновременно, так как выходной сигнал получается практически неискажённым, но потери энергии при использовании такого усилителя самые большие (в сравнении с другими классами). [1, c. 385-387]

Эффективность усилителей класса А из-за непрерывной работы крайне низкая и может падать до значений в 25 % [1, c. 387], что делает такие модели непригодными для усиления сигналов высоких мощностей. Также данный класс предъявляет большие требования к источнику питания: сигнал от источника питания должен быть отфильтрован, потому что транзистор находится в открытом состоянии постоянно и любые помехи от источника питания усиливаются и передаются на выход.

Рис. 1. Схема усилителя класса А и выбор рабочей точки транзистора [5]


Усилитель мощности класса В.

При создании усилителя класса В (рисунок 2) конструкторы старались избежать проблем с тепловыми потерями и низкой эффективностью. Самая простая схема класса В включает в себя 2 дополняющих друг друга биполярных (полевых) транзистора, каждый из которых усиливает только половину выходного сигнала. В усилителе класса В постоянный ток смещения на базе отсутствует, транзисторы проводят ток только при наличии соответствующего управляющего сигнала, а ток покоя на этих транзисторах крайне мал. Эти факторы приводят к большему значению эффективности усилителя, чем у класса А, но выходной сигнал при этом имеет нелинейные искажения.

Данная схема состоит из пары последовательно соединённых транзисторов одного типа, но разной полярности. Эта пара транзисторов управляется от одного источника напряжения, генерирующего гармонический сигнал. Таким образом, они работают поочерёдно, по половине периода каждый. Если подаётся положительный сигнал, то транзистор NPN (n-канальный) открыт и наоборот. На выходе результаты работы обоих транзисторов складываются в единый линейный сигнал при угле проводимости каждого из транзисторов 180°. Такая двухтактная конструкция существенно увеличивает среднюю эффективность усилителя, примерно до 50 %, но вместе с этим и добавляет нелинейное искажение в выходной сигнал в момент пересечения нулевого значения напряжения. [2, c. 643-644]

Поскольку для каждого транзистора существует своё напряжение насыщения базы-эмиттера (как правило, положительное для NPN и отрицательное для PNP), то в момент, когда управляющее напряжение находится в интервале между этими значениями, оба транзистора закрыты, поэтому часть усиливаемого сигнала пропадает.

Рис. 2. Схема усилителя класса В и выбор рабочей точки транзистора [5]

Усилитель класса АВ.

Усилитель класса В в значительной мере снижает тепловые потери и повышает эффективность, но уступает при этом по параметру линейности выходного сигнала классу А. С целью решить обе проблемы был разработан усилитель класса АВ (усилитель класса АВ), который совмещает в себе оба этих режима и является наиболее распространённым классом линейного усилителя. [3, c. 34-35]

В усилителе класса АВ рабочая точка транзисторов выбирается таким образом, чтобы угол проводимости транзисторов был в пределах от 180° до 360° (в большинстве случаев угол незначительно превышает 180°). Таким образом каждый транзистор усиливает не ровно половину сигнала до пересечения нулевого значения, а чуть больше, и искажение выходного сигнала сглаживается, поскольку сигнал усиливается целиком без скачков и провалов, связанных с переключением транзисторов. Для того чтобы добиться включения необходимого режима транзисторов к базам (затворам) подключаются несколько диодов и/или резисторов. [4, c. 396]

Среднее значение эффективности таких усилителей примерно такое же, как и у класса В — порядка 50 %, но они сильно выигрывают по качеству и чистоте выходного сигнала. Благодаря этим свойствам, а также относительной простоте конструкции и отладки, данный класс линейных усилителей используется наиболее часто. Наиболее широкое применение усилители АВ находят в аудиоусилителях, поскольку при достаточно высоких показателях эффективности они могут дать на выходе неискажённый сигнал.

Рис. 3. Схема усилителя класса АВ и выбор рабочей точки транзистора [5]

Усилитель класса С.


Усилители А, В и АВ иногда называют линейными потому, что их амплитуда и фаза их выходного сигнала связана линейной зависимостью с амплитудой и фазой входного сигнала Класс С в свою очередь нельзя назвать линейным согласно приведённому выше критерию, но в ключевом режиме он также не работает. Метод же управления транзистором в классе С такой же: выбор нужной рабочей точки транзистора с помощью установки смещения на базе (затворе). Таким образом усилитель класса С относится к той же подгруппе, что и описанные ранее классы.

Из всех усилителей этой подгруппы класс С достигает наивысших значений эффективности, однако при этом выходной сигнал очень сильно искажается. На базе транзистора класса С задаётся такое смещение, чтобы он был закрыт больше половины периода входного сигнала. Иными словами угол проводимости транзистора в классе С задаётся в интервале от 0° до 180°. Поскольку большую часть времени транзистор закрыт, то и потери на нём минимизированы, а эффективность благодаря этому может достигать 100 % в идеальном случае. [1, c. 403, 405]

Из-за сильного искажения выходного сигнала усилители класса С не используются в аудиоусилителях, но они находят широкое применение в высокочастотных генераторах синусоидальных сигналов и некоторых типах радиочастотных усилителей, где импульсы тока, создаваемые на выходе усилителя, могут быть преобразованы в полный синусоидальный сигнал определённой частоты за счёт резонансного L-C контура, подключённого к выходу усилителя. [4, c. 106-107]

Рис. 4. Схема усилителя класса С и выбор рабочей точки транзистора [5]

Заключение.

При классификации усилителей по режиму работы транзистора выделяют две основные большие группы: управляемые смещением на базе/затворе и ключевые усилители. В первой группе класс определяется выбором угла проводимости через установку рабочей точки транзистора. Для усилителей класса А угол проводимости равен 360° и характерны крайне низкая эффективность (может падать до 25 %) и линейное усиление без искажений выходного сигнала. Усилители класса В имеют угол проводимости 180°, эффективность порядка 50 % за счёт двухтактной системы усиления сигнала. Однако, такая система вносит нелинейные искажения в сигнал в области пересечения нулевого значения. В усилителях класса АВ угол проводимости берётся несколько больше 180° (конкретное значение зависит от параметров схемы), эффективность порядка 50-60 %, а нелинейные искажения в области нуля, характерные для класса В, полностью отсутствуют (для идеального случая). Усилители класса С определяются углом проводимости транзистора от 0° до 180°, эффективность в среднем 70-80 %, но сигнал претерпевает сильные нелинейные искажения.

Усилитель класса А используется редко ввиду малой эффективности, но простота его реализации может сделать его выбор оправданным для схем с малыми мощностями. Классы В и АВ очень широко применяются в звуковых усилителях из-за одновременно хороших показателей эффективности и линейности сигнала. Усилитель класса С применяется в высокочастотных генераторах или радиоусилителях с использованием резонансного L-C контура.

Рис. 5. Классы усилителей и соответствующие им средние значения эффективности и угла проводимости [5]

Литература:

  1. Malvino A., Bates D. J. Electronic Principles. — 7-е изд.: McGraw-Hill Science, 2007. — 1116 p.
  2. V. Paidi, S. Xie, R. Coffie, B. Moran, S. Heikman, S. Keller, A, Chini, S. P. DenBars, U. K. Mishra, S. Long, M. J. W. Rodwell. High Linearity and High Efficiency of Class-B Power Amplifiers in GaN HEMT Technology // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 2003. — vol. 51, NO. 2. — p. 643-652.
  3. Douglas Self. Audio Power Amplifier Design Handbook. — 3-е изд.: Newnes, 2002. — 427 p.
  4. Schuylenbergh K. V., Puers R. Inductive Powering. Basic Theory and Application to Biomedical Systems.: Springer Science + Business Media, 2009. — 233 p.
  5. Amplifier Classes and Classification of Amplifiers // Electronic tutorials. URL: http://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amplifier-classes.html (дата обращения 24.04. 2017).

Основные термины (генерируются автоматически): выходной сигнал, транзистор, угол проводимости, усилитель класса АВ, класс В, усилитель класса С, усилитель класса А, NPN, L-C, класс С.

moluch.ru

А, B, AB, D, G, H / Хабрахабр

Здравствуй, Хабр!

В данной статье мы рассмотрим звуковые усилители классов: А, B, AB, D, G, H
Сначала рассмотрим классы по положению рабочей точки. Каждый транзистор имеет выходную характеристику, которую можно найти в DataSheet.

Пример характеристики на рисунке ниже.


Выходная характеристика транзистора.

Именно с помощью данной характеристики мы сможем выбрать класс усилителя по положению точки покоя.

Выходная характеристика показывает какой ток нам нужно задать базе транзистора, для того чтобы получить определённый класс усилителя, также мы узнаем Iк.

Класс А

Класс А — это такой режим работы усилительного элемента, при котором входные значения, проходя через усилительный элемент не прерывается. То есть точно повторяет входной сигнал.
Усилительный элемент приоткрыт всегда и точно повторяет отрицательную и положительную волну.

Класс B

Элемент, работающий в данном классе способен усиливать только одну полуволну, положительную либо отрицательную.
Такой класс используют в двухтактных усилителях, где положительную полуволну усиливает один транзистор, а отрицательную другой.
Двухтактный усилительный каскад класса В. Но на выходе усилителя работающего в данном классе мы имеем искажение. Данное искажение называется «Ступенькой».

Для устранения данного искажения нужно перейти к классу АВ. На рисунке ниже показаны два класса усилителя В и АВ и их выходные сигналы относительно входным.

Класс D

Принцип действия данного класа. В данном режиме работы, транзистор либо открыт либо полностью заперт. Это достигается с помошью модулятора ШИМ сигнала. Именно это дает такому каскаду кпд свыше 90% (практически на любых мощностях).
Минусом данного каскада являются искажения. Они вознакают из-за способа модуляции так-как существует «мертвый» период который необходим для предотвращения сквозных утечек.
Также сильными источниками искажений являются L и C элементы в фильтре (НЧ).

Усилители класса G и H

Сначала поговорим о питании усилителей. Для получения большой мощности, необходимо иметь большое напряжение питания.

Но сигнал входной и соответственно выходной не всегда обладают большой амплитудой и на маленькой мощности большое напряжение питания не является необходимым, более того КПД данного усилителя на маленькой мощности падает.

Отсюда и вытекают классы усилителей G и H.

Отличие данных усилителей заключается в питании, напряжение которого меняется при необходимости, а в зависимости какой класс G или H оно меняется либо ступенчато, либо плавно.

В усилителе класса H напряжение питания меняется плавно то есть транзисторы находятся в усилительном режиме, а в классе G оно меняется ступенчато, транзисторы в данном классе находятся в ключевом режиме (полностью открыты или полностью заперты).


Усилитель класса H
Усилитель класса G

Вывод: Усилители для комфортного прослушивания звукового тракта в домашних условиях должны работать в классе А, АB или D.

Спасибо за внимание.

habr.com

Усилители класса А, В, AB, С, D, E, F, G, H, S, T, Z

Усилители класса А, В, AB, С, D, E, F, G, H, S, T, Z краткий ликбез по теории услиения звука на разный лад.
А вы знали, что только аналоговых классов усилителей с десяток? Я до недавнего времени даже и не знал о таком количестве. Итак давайте начнем разбираться.
Первое, усилители могут быть аналоговыми и цифровыми. Классы усилителей можно разделить на Аналоговые (A, B, AB, A+, SuperA, … C, G, DLD, H, S) и на основе ШИМ (D, E, F, T, Z)

Class A — форма тока через каскад соответствует форме сигнала (букв перевод: каскад проводит ток в течении всего цикла)
Class B — ток воспроизводит только полуволну входного сигнала
Class AB — ток воспроизводит больше полуволны входного сигнала
В однотактных усилителях мощности применяется только режим класса А. В, АВ -как правило двухтактные.
Индексы «1» или «2» после буквенного обозначения класса указывают на работу соответственно без токов или с токами сетки. Например, режим АВ2 — режим с сеточным током.
Class А+ — Принцип работы усилителей класса A+ заключается в использовании управляемого источника питания. Выходной каскад класса A работает от «плавающего» (не связанного с «землей») источника низкого напряжения (обычно ±5 вольт), поэтому тепловые потери в этом каскаде невелики. Средняя точка «плавающего» источника питания управляется отдельным мощным усилителем класса B, питающемся от «нормального» источника достаточно высокого напряжения (несколько десятков вольт). За счет совместного использования двух усилителей достигается и качество, и экономичность. Коэффициент гармоник не превышает обычно 0,003%.
Class SuperA Поскольку основные искажения в усилителях классов AB и B возникают в моменты запирания-отпирания транзисторов (коммутационные искажения), существует и более простое решение — нужно запретить транзисторам запираться. Этим занимается специальная схема. Так появились усилители класса SuperA или non-switching. Качество звучания и экономичность практически такие же, как и у A+, но конструкция существенно проще, искажений меньше, поэтому старый вариант быстро сошел со сцены.
А+ может состоять не только из А+В но и А+С. И еще суммирование возможно, как по напряжению так и по току .
Class C — рабочая точка выбрана так, что усиливается меньше полуволны. В УМ не используется
Class D — ШИМ Усилители класса D тоже разделяются на классы по количеству уровней выходных импульсов:
два уровня (+U и -U) — режим AD
три уровня (+U, 0 и -U) — режим BD
и по модуляции:
— Односторонняя модуляция: смещается во времени только один фронт импульсов (передний или задний)
— Двухсторонняя модуляция: смещаются во времени оба фронта импульсов симметрично относительно момента тактирования
Класс D делится на AD, ABD, BD

Фильтр НЧ на выходе выделяет полезный сигнал, подавляя при этом несущую частоту, ее гармоники и боковые полосы спектра модуляции.

В целом выводы таковы:
— КПД этих усилителей доходит до фантастической цифры 92-95%.
— искажения сигналов малого уровня больше, чем среднего. Коэффициент нелинейных искажений обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1%.
— В режиме AD искажения меньше, чем в режиме BD.
— В режиме AD КПД хуже, чем в BD.
— Двухсторонняя модуляция лучше односторонней, поскольку при этом отсутствуют четные гармоники частоты дискретизации.
— Повышение частоты дискретизации уменьшает нелинейные искажения.
Class E — насколько я понял, это «обратноходный» D, в котором объединены LC фильтры между УМ и нагрузкой и УМ и питанием :-). Используются обычно на радиочастотах, где время переключения транзисторов сравнимо с длительностью импульса.
Class F — Если я правильно понял, то это D с фильтром, объединенным с нагрузкой, т.е. нагрузка имеет высокий импеданс на частоте ШИМ и ее гармониках, … .
Class G — В усилителях класса G и H применяется два значения напряжения питания выходного каскада, автоматически переключаемых при изменении сигнала на входе.
Class DLD — Дальнейшим развитием этой схемы стал каскад с динамическим линейным возбуждением (DLD, Dynamic Linear Drive). Принцип его работы практически такой же, но для снижения переходных искажений мощный высоковольтный каскад вступает в работу до того, как исчерпает свои возможности маломощный. Для реализации этого режима используется специальная схема управления. Применялись также усилители с управляемым источником питания, напряжение которого зависело от уровня сигнала.
Class H — В усилителях класса H источник питания отслеживает входное напряжение и плавно изменяется в соответствии с ним. Характеризуется более высоким к.п.д и низкими искажениями, чем у класса G

Class S — назван так A M Sandman в опубликованной в Wireless World (sept. 1982) разработке, представляет из себя 2х-каскадный УНЧ с драйвером в классе А, ВК в классе В и специфической ОС. Модифицированная схема была использована Техниксом и названа Class AA
Class T — Класс Т (патент фирмы «Tripath Technology») похож на класс D, только вместо аналоговой обратной связи с выхода фильтра используется цифровая обратная связь в обход выходного фильтра. Таким образом, из цепи обратной связи исключается задержка, связанная с постоянной времени фильтра.
А.И.Шихатов 2002 Источник: «Мастер 12вольт» №33 (май-июнь 2001)»Усилители мощности класса T» http://gete.ru/page_47.html 🙂 (ну так написано!!!)
Class Z — ТМ «Zetex Semiconductors» и представляет из себя «УМ с прямой цифровой ОС».

Думаю, что эта статья будет дописываться и разростаться.

audiogo.ru

Усилители мощности по классом | Сабвуфер своими руками

Усилители класса А. Предварительные, маломощные каскады усиления напряжения и (или) тока не потребляют много электроэнергии и строятся поэтому с использованием самого простого, распространенного и хорошо понятного подхода. При этом все активные элементы схемы (т. е. транзисторы или лампы) потребляют от источника питания максимальный ток, независимо от того, присутствует ли на входе и выходе усилителя полезный сигнал. Усилители с таким режимом работы называют усилителями «класса А».

Усилитель класса А обеспечивает наиболее высокое качество звуковоспроизведения и широко используется во всех каскадах современных ламповых усилителей, претендующих на категорию Hi-End. Недостатком усилителей класса А является низкий КПД: обычно не более 10 %.

Это значит, что усилитель с выходной мощностью 50 Вт будет непрерывно потреблять от домашней сети 500 Вт электрической мощности. Вся мощность, не преобразованная в звуковые колебания, выделяется на компонентах усилителя (транзисторы, лампы, резисторы и т. д.) в виде тепла. Стереофонический усилитель класса Л с мощностью по 50 Вт на канал превращается по своей тепловой эффективности в электроплитку или электрокалорифер.

По этой причине усилители класса А часто проектируют с мощностью не более 10 Вт на канал. Выходной каскад, работающий в классе А, содержит единственный активный элемент. Поэтому такой выходной каскад часто называют однотактным. Иногда для увеличения выходной мощности в однотактных усилителях применяют 2 или 3 одинаковых элемента, соединенных параллельно.

В усилителе с выходным каскадом, работающим в классе А, через выходную лампу или выходной транзистор постоянно протекает максимальный ток. При подаче полезного сигнала на вход этого каскада (сетка лампы, затвор или база транзистора) электрические характеристики активного элемента изменяются. Это приводит к перераспределению тока, потребляемого от источника питания, между выходным каскадом и подключенным к нему громкоговорителем.

Усилитель класса В

Поскольку в усилителе мощности основная мощность потребляется оконечным каскадом, изменяя режим работы этого каскада, можно значительно уменьшить общую потребляемую мощность. Такой подход применяется для построения двухтактных усилителей.

В выходном каскаде двухтактного усилителя содержится минимум два активных элемента, один из которых усиливает только положительную, а второй — только отрицательную компоненты входного сигнала.

В таком каскаде при отсутствии сигнала ток через выходные транзисторы или лампы вообще не протекает. Двухтактный каскад наиболее легко реализуется с помощью транзисторов с разным типом проводимости (электронного и дырочного типа). Пару идентичных по характеристикам, но различных по типу проводимости транзисторов называют комплементарными.

К сожалению, комплементарных пар ламп не существует, так как все лампы используют исключительно электроны, в отличие от полупроводниковых приборов, где возможна т. н. дырочная проводимость за счет направленной миграции вакансий в электронной подсистеме кристалла.

Поэтому реализация двухтактного каскада на лампах требует применения специальных выходных трансформаторов с симметричными обмотками. Усилитель с двухтактным выходным каскадом, работающим в указанном режиме, называют усилителем «класса В». По-английски двухтактный усилитель называют «push-pull amplifier» (буквально — «тяни-толкай»).

Усилители класса АВ

Разновидность усилителя класса В с небольшим (менее 10 % от максимального) начальным током выходного каскада для уменьшения искажений называют усилителем «класса АВ». К этому классу относится подавляющее большинство всех промышленных транзисторных усилителей, а также ламповых усилителей мощностью более 20 Вт.

Типичное значение КПД усилителя класса В или АВ составляет примерно 50 %. То есть, усилитель, отдающий в нагрузку 50 Вт мощности, потребляет 100 Вт от домашней сети. Подчеркнем: в момент появления сигнала. При отсутствии сигнала и при его малых значениях потребляемая мощность задается током покоя выходных элементов и может составлять от 1 до 10 % от максимальной полезной мощности. Таким образом, двухтактные усилители класса В или АВ оказываются намного экономичнее усилителей класса А.

Двухтактный выходной каскад при высокой симметрии «плеч» обеспечивает подавление в выходном сигнале четных гармоник. Это существенно понижает общий коэффициент нелинейных искажений по сравнению с однотактными усилителями. Снижение уровня гармоник происходит, главным образом, за счет подавления второй гармоники, доминирующей обычно в спектре искажений «однотактников». Иногда в двухтактных усилителях класса АВ используют большое значение тока покоя, переводя усилитель в класс А для малых сигналов, соответствующих выходной мощности около 1 Вт.

Многие эксперты отмечают особую важность качества «первого ватта» для повышения естественности звуковоспроизведения. Важность первого ватта связана с тем, что при типичной чувствительности головки громкоговорителя на уровне 90 дБ/Вт мощности в 1 Вт достаточно для комфортного прослушивания негромкой (камерной, джазовой) музыки. В рекламных целях некоторые производители объявляют усилители такого типа усилителями класса А, что не совсем верно, если не уточняется до какого уровня мощности действительно сохраняется режим класса А.

Усилители класса D,G,H,T

Существуют и другие классы усилителей, предназначенные для усиления звука с максимально возможным КПД. Они обозначаются буквами D, G, Н, Т. В высококачественной аппаратуре такие типы усилителей не используются.

При этом некоторые из них могут иметь объективно высокие параметры (например, низкое значение коэффициента нелинейных искажений). Усилители класса Н в виде мощных интегральных схем используются в некоторых конструкциях автомобильных сабвуферов. Усилители класса D используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ): преобразование сигнала на входе в последовательность коротких импульсов различной длительности и обратное восстановление на выходе усилителя.

Несколько лет назад появились ШИМ-усилители с обозначением «класс Т» в виде мощных интегральных схем и были разрекламированы как высококачественные системы. Автор этой книги приобрел такой усилитель. При напряжении питания 12 В усилитель отдавал в нагрузку до 10 Вт мощности, рассеивая на корпусе микросхемы всего 1 Вт (т. е. КПД около 90 %!). Однако звучание усилителя качественным назвать нельзя: при прослушивании создается впечатление, что кроме музыки в помещении непрерывно работает распылительный аэрозольный баллончик.

Мостовые усилители

Для повышения мощности (в 2—4 раза) при неизменном напряжении источника питания иногда применяют мостовое включение двух полноценных усилителей. В этом случае на вход каждого усилителя подаются в противофазе две полные копии входного сигнала, а на нагрузке выходные напряжения складываются, что и обеспечивает в идеале 4-кратное увеличение выходной мощности. Для формирования двух противофазных копий входного сигнала требуется дополнительный каскад. В мостовом усилителе так же, как и в двухтактном выходном каскаде, подавляются четные гармоники.

Мостовые усилители широко используются в автомобильной аудиотехнике, позволяя получать до 50 Вт выходной мощности на нагрузке 2—4 Ом при напряжении питания 14 В. По мнению автора этой книги, сфера применения мостовых усилителей не должна ограничиваться низковольтными устройствами. Мостовые усилители хорошо звучат, и достигается это, по-видимому, не столько за счет снижения уровня четных гармоник, сколько из-за исключения связи силовой «земли» с нагрузкой. В мостовой схеме катушка громкоговорителя подключается непосредственно к двум «горячим», т. е. «неземляным» клеммам каждого из усилителей. Как известно, гальваническая связь сигнальной и силовой «земли» порождает помехи, связанные с воздействием переходных процессов на выходе усилителя на форму сигнала на его входе.

Обратная связь

В абсолютном большинстве транзисторных усилителей достижение высоких объективных (т. е. измеряемых с помощью электронных приборов) характеристик (не звучания, а именно характеристик) достигается применением глубокой общей отрицательной обратной связи (ООС), охватывающей полностью усилитель мощности с входной чувствительностью около 1 В. Альтернативный подход, сторонником которого является и автор этой книги, состоит в отказе от общей ООС в аудиоусилителях. Поэтому, кроме классификации по режиму работы оконечного каскада (класс А, В, и т. д.), усилители классифицируют еще и по наличию-отсутствию общей ООС.Все рекомендуемые ламповые каскады работают в классе А. А вот для оконечных транзисторных каскадов будут предложены варианты как класса А, так и класса АВ.

www.radiochipi.ru

Сообщества › Автозвук › Блог › Сравнение двух компактных усилителей AB-класса и D-класса

Есть стереотип, что D-класс звучит хуже, чем AB. Какое-то время назад оно так и было, но сейчас все уже не так однозначно. Чтобы подтвердить или опровергнуть мифы об импульсных усилителях, было решено взять две модели и сравнить их.

Чтобы сравнение получилось корректным и актуальным, ставились два условия. Во-первых, компактность. Когда места для установки немного, D-класс оказывается удобнее, и вопрос «а он точно нормально звучит?» становится особенно мучительным.

Во-вторых, бюджетность. Считаю, что недорогая техника в этом деле наиболее показательна. В бюджетных моделях применяются дешевые комплектующие (кто бы мог подумать?), а это значит, что все схемы усилителей разрабатываются с учетом большого разброса параметров. Поэтому бюджетные модели – это почти всегда типовые решения, которые в том или ином виде присутствуют у всех производителей. В конце концов, бюджетных усилителей продается больше, значит этот тест более жизненный.

Для пущей наглядности в сравнение взял усилители одной марки. Типа чтобы единая идеология и все такое. Art Sound iX4 (усилитель D-класса) и Art Sound XE754 (усилитель традиционного AB-класса). Первый дороже раза в полтора, но в целом это все равно один из самых доступных представителей своего класса. Последний не настолько компактен, как первый, но при размерах, не превышающих листка формата А4, под поставленные условия тоже вполне попадает.

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Как выяснилось чуть позже, у обеих моделей примерно сопоставимая габаритная мощность трансформаторов в блоках питания, что ставит усилители в еще более близкие условия.

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Измерения

Раз уж на то пошло, решил посмотреть все по-полной, начиная прямо с фильтров. На выбор AB или D не влияет, но не пропадать же такой возможности. Здесь графики не привожу, количество фоток выбивается из лимита, но все это есть на моем сайте carmus.ru.

А вот спектры искажений — это нам сейчас важнее. О том, что это такое и что по ним можно увидеть, я тоже уже рассказывал. Сначала сами графики, потом выводы. Смотрим, как ведет себя D-класс:

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 1кГц

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 100Гц + 200Гц

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 100Гц + 1кГц

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 500Гц + 5кГц

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Спектрограмма 5кГц + 6кГц

В области нижних и средних частот, куда как раз попадает большинство основных тонов музыкальных инструментов, гармонические искажения умеренные. А вот с повышением частоты паразитных гармоник больше. Окраска звучания с большой вероятностью сведется к жесткости. Так ли это, посмотрим позже на прослушивании.

Теперь смотрим, как ведет себя AB-класс:

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 1кГц

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 100Гц + 200Гц

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 100Гц + 1кГц

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 500Гц + 5кГц

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Спектрограмма 5кГц + 6кГц

Чтобы хоть как-то увидеть паразитные гармоники, пришлось неслабо задрать усиление. Как видите, в плане гармонических искажений усилитель выглядит более чем достойно. Правда, судить о качестве усилителя только лишь по ним одним было бы ошибкой. Что там с динамическими искажениями, в том числе со «скорострельностью», покажет только прослушивание.

А пока что вернемся к измерениям и посмотрим, при каких мощностях начинается ограничение выходного сигнала:

Полный размер

Art Sound iX4 (D-класс). Зеленый график — на нагрузке 4Ом, синий график — на нагрузке 2Ом

Полный размер

Art Sound XE754 (AB-класс). Зеленый график — на нагрузке 4Ом, синий график — на нагрузке 2Ом

Номинальная мощность при стандартном пороге КГИ=1% составляет:

Art Sound iX4 (D-класс):
82 Вт на нагрузке 4 Ом
138 Вт на нагрузке 2 Ом

Art Sound XE754 (AB-класс):
44 Вт на нагрузке 4 Ом
86 Вт на нагрузке 2 Ом

И это, заметьте, при том, что блоки питания у обоих усилителей имеют близкие мощностные возможности! За счет более высокого КПД D-класс выигрывает по мощности чуть ли не в два раза даже при гораздо меньших внешних размерах!

Звучание

Art Sound iX4 (D-класс)

Первое впечатление – звучание ясное, без замыленности, для бюджетного усилителя очень приличная динамика. Звучание на верхних частотах сквозит легкой синтетичностью, это хорошо заметно на сложных записях, требующих от тракта высокого разрешения. Немного выделяются свистяще-шипящие звуки, это особенно заметно на голосе.

Немного скрадываются послезвучия, но не настолько, чтобы это сделало сцену полоской, усилитель рисует ее в глубину уверенно. Вообще, для своей цены усилитель звучит очень даже подробно.

А вот что понравилось, так это как прозвучали треки с хорошо прописанным контрабасом или упругой бас-бочкой. Усилитель отлично контролирует динамики, бас ни разу не гудит, он упругий и разборчивый. Струны того же контрабаса, бас-гитары или бас-бочки бьют в грудь как плотный резиновый мячик. Даже на критичной к этому делу Metallica, треки Sabbra Cadabra или Astronomy, сильно компрессированный бас не слился в гудящую кашу. Учитывая цену усилителя, получилось просто отлично.

Сильно вниз усилителю забираться тяжеловато, самый глубокий бас немного смазывается, но, в конце концов, имейте совесть, на то в аудиосистеме есть сабвуферное звено. Одним словом, не зря ФВЧ сделан неотключаемым. Больше того, я бы советовал поднять его настройку чуть выше. Это повысит чистоту и ясность звучания в целом, мидбасы будут играть еще упруже и вкуснее.

В целом звучание можно охарактеризовать как педантичное и сухое. Не жесткое, а именно сухое. И с очень интересным упругим и разборчивым мидбасом. В своей ценовой категории усилитель выглядит очень даже уверенно. А вы говорите, D-класс.

Для сабвуфера, даже легкого, Art Sound iX4 использовать не стоит, не его это. Но можно поступить иначе. Возьмите на тыл какие-нибудь серьезные овалы 6х9 или 7х10 и включите в тыловых каналах ФНЧ. При минимальных затратах получите фронтальную звуковую сцену и упругий бас – это будет намного круче, чем выкидывать деньги на дешевый гудящий саб.

Art Sound XE754 (AB-класс)

При всем уважении к классике, АВ-класс в младшей ценовой категории звучит все же проще. Первое, что сразу обращает на себя внимание – это динамика. Причем, и микродинамика – по сравнению с iX4 этому усилителю не хватает скорострельности, и макродинамика – динамический диапазон заметно поджат, опять же, по сравнению с более драйвовым iX4. На слух это воспринимается как легкая «занавеска» перед акустикой.

Но при всем этом, нужно признать, звучание у Art Sound XE754 более живое, теплое и мягкое, без акцентов на каких-то деталях и украшательств. Через какое-то время привыкаешь к этой легкой вате перед динамиками и просто начинаешь слушать музыку. Свистяще-шипящие звуки в голосах естественнее. Тарелочки хоть и отстранились куда-то вглубь, но воспринимаются натуральнее и живее. Да и вообще музыка звучит цельно и как-то комфортно что ли.

На громкий рвущий рок или ядреный метал я бы не стал рекомендовать XE754, там нужны острый драйв и динамика. А вот на более деликатные жанры, легкий джаз, неспешный блюз или инструментал, он окажется прямо в тему. И черт с ним, с замыливанием деталей, усилитель дает совсем иное восприятие музыки.

Кстати, в классическую схему фронт+саб я бы тоже не стал рекомендовать этот усилитель. Там нужен все же более серьезный мощностной потенциал.

Выводы

Итак, я бы не стал так однозначно говорить, что хуже, а что лучше. Это дело вкуса. Здесь я постарался лишь выявить лишь самые характерные черты на живом примере двух относительно недорогих усилителей. АВ-класс (в лице Art Sound XE754) прозвучал мягко и комфортно, но не особо вдаваясь в подробности, D-класс (в лице Art Sound iX4) прозвучал более динамично, и драйвово, точнее отрабатывая атаку и нюансы звучания, но при этом сухо и приукрашивая ВЧ-диапазон. Несомненно, каждый звук имеет своих почитателей, спорить тут просто не о чем.

Еще раз подчеркну, в более высокой ценовой категории все может сложиться все иначе, но в младшей, по моим наблюдениям, эти два усилителя хорошо показывают общую тенденцию.

Art Sound iX4 (D-класс):

Плюсы:
Драйв, отличная динамика
Высокое для своей ценовой категории разрешение
Отличный контроль на мидбасе
Соотношение компактности и выходной мощности

Минусы:
Звук может показаться слишком сухим
ВЧ диапазон несколько «приукрашен»

Art Sound XE754 (AB-класс):

Плюсы:
Живая и теплая звуковая подача
Отсутствие в звуке жесткости и лишних «украшательств»

Минусы:
Разрешение уступает iX4
Иногда хочется более динамичного звучания

www.drive2.ru

Что такое класс аудио усилителя (A, B, AB, D)?

Хороший пост Alex’а (Алекса Торреса) на Вегалабе о том, что такое «класс» аудио усилителя (Class A amplifier, Class AB, и т.д.) (кому интересно, но лень лезть в учебники или в Википедию):

Если по простому — в классе А через транзистор (или лампу) идет большой ток покоя. При наличии сигнала — ток увеличивается и уменьшается, в соответствии с сигналом.
Часть этого тока идет в нагрузку, часть — продолжает идти через транзистор.
Главное — ток через транзистор никогда не прекращается (нет отсечки).
Однотактные усилители могут быть только в классе А (по крайней мере для аудио, в радиопередатчиках и др. устройствах — бывают исключения).
Для класса-А характерно самое лучшее качество звука, но ценой низкого КПД и большого выделения тепла.
Характерно также, что потребление не зависит от сигнала — молчит усилитель или выдает полную мощность, неважно, потребляет он все время одно и то же.
КПД в пределе 50%, т.е. усилитель на 100вт потребляет 200вт все время.
Причем, когда он молчит — все 200вт выделяются на выходных транзисторах (лампах) в виде тепла. Когда работает на полную мощность (синус с генератора), то 100вт идут в нагрузку, 100вт остаются на транзисторах.
Класс В — может быть только 2-х тактный. Без сигнала оба транзистора (лампы) заперты, ток через них не идет. При наличии сигнала — открывается или один, или другой (т.е. если сигнал плюсовой — открывается один транзистор, если отрицательны — другой).
Класс АВ — тоже самое, но в покое транзисторы чуть приоткрыты, через них течет небольшой ток покоя. При положительном сигнале один транзистор открывается, через него начинает течь ток в нагрузку. Другой при этом призакрывается, т.е. ток через него уменьшается, в пределе закрывается совсем.
Т.е. класс АВ — промежуточный, между А и В.
КПД у АВ и тем более В естественно повыше чем у А, до 65-70% в идеальном случае.
Далее идет класс С, в аудиотехнике практически не применяется. В покое оба транзистора заперты, но открываться начнут не просто при наличии сигнала, а только когда он превысит некий уровень. На осциллографе хорошо наблюдается большая «ступенька» при переходе через ноль.
Класс D — ключевой усилитель, транзисторы работают не в линейном, а в ключевом режиме, при этом на них рассеивается намного меньшая мощность. На выходе усилителя — импульсы от плюса до минуса питания (иногда с площадкой в нуле), ширина которых меняется в зависимости от сигнала.
На выходе обязательно стоит какой-то интегратор (LC-цепочка, в простейших случаях типа сотового телефона или mp3 плеера — интегрирование может осуществлять сам динамик).
КПД самый высокий, в идеальном случае — 100%, реально конечно есть небольшие потери и выделение тепла.
Классы G,H — это вариации на тему АВ, предназначенные увеличить выходную мощность.

http://www.vegalab.ru/forum/showthread.php?t=30972
PS Орфография минимально отредактирована.

Comments:
Leave a comment:
Archives

                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   

sageshome.net