Усилитель мощности звука это

Усилитель мощности звука это

Усилители низкой частоты наиболее широко применяются для усиления сигналов, несущих звуковую информацию, в этих случаях они называются, также, усилителями звуковой частоты, кроме этого УНЧ используются для усиления информационного сигнала в различных сферах: измерительной технике и дефектоскопии; автоматике, телемеханике и аналоговой вычислительной технике; в других отраслях электроники. Усилитель звуковых частот обычно состоит из предварительного усилителя и усилителя мощности (УМ). Предварительный усилитель предназначен для повышения мощности и напряжения и доведения их до величин, нужных для работы оконечного усилителя мощности, зачастую включает в себя регуляторы громкости, тембра или эквалайзер, иногда может быть конструктивно выполнен как отдельное устройство. Усилитель мощности должен отдавать в цепь нагрузки (потребителя) заданную мощность электрических колебаний. Его нагрузкой могут являться излучатели звука: акустические системы (колонки), наушники (головные телефоны); радиотрансляционная сеть или модулятор радиопередатчика. Усилитель низких частот является неотъемлемой частью всей звуковоспроизводящей, звукозаписывающей и радиотранслирующей аппаратуры.

Классификация

По типу обработки входного сигнала

По типу обработки входного сигнала и схеме построения выходного каскада усилители можно разделить на:

  • класс «A» — линейный режим работы усилительного элемента (ток смещения максимален), аналоговая обработка сигнала
  • класс «AB» — режим работы с большим углом отсечки (>90°), аналоговая обработка сигнала
  • класс «B» — режим работы с углом отсечки равным 90°, аналоговая обработка сигнала
  • класс «C» — режим работы с малым углом отсечки ( [6]
  • класс «T» — усилительный элемент работает в ключевом режиме, также применяется широтно-импульсная модуляция — изменяются (линейно, не имея дискретных значений) как скважность, так и частота импульсов, в соответствии с текущим значением входного аналогового сигнала

По конструктивным признакам

По типу применения в конструкции усилителя активных элементов:

  • ламповые — на электронных, электровакуумных лампах. Составляли основу всего парка УНЧ до 70-х годов. В 60-х годах выпускались ламповые усилители очень большой мощности (до десятков киловатт). В настоящее время используются в качестве инструментальных усилителей и в качестве звуковоспроизводящих усилителей. Составляют львиную долю аппаратуры класса HI- END. А также занимают большую долю рынка профессиональной и полупрофессиональной гитарной усилительной аппаратуры.
  • транзисторные — на биполярных или полевых транзисторах. Такая конструкция оконечного каскада усилителя является достаточно популярной, благодаря своей простоте и возможности достижения большой выходной мощности, хотя в последнее время активно вытесняется усилителями на базе интегральных микросхем.
  • интегральные — на интегральных микросхемах (ИМС). Существуют микросхемы, содержащие на одном кристалле как предварительные усилители, так и оконечные усилители мощности, построенные по различным схемам и работающие в различных классах. Из преимуществ — минимальное количество элементов и, соответственно, малые габариты.
  • гибридные — часть каскадов собрана на полупроводниковых элементах, а часть на электронных лампах. Иногда гибридными также называют усилители, которые частично собраны на интегральных микросхемах, а частично на транзисторах или электронных лампах.

По виду согласования выходного каскада с нагрузкой

По виду согласования выходного каскада усилителя с нагрузкой их можно разделить на два основных типа:

  • трансформаторные — в основном такая схема согласования применяется в ламповых усилителях. Обусловлено это необходимостью согласования большого выходного сопротивления лампы с малым сопротивлением нагрузки, а также необходимостью гальванической развязки выходных ламп и нагрузки. Некоторые транзисторные усилители (Например, трансляционные усилители, обслуживающие сеть абонентских громкоговорителей, некоторые Hi-End аудиоусилители) также имеют трансформаторное согласование с нагрузкой.
  • бестрансформаторные — в силу дешевизны, малого веса и большой полосы частот бестрансформаторные усилители получили наибольшее распространение. Бестрансформаторные схемы легко реализуются на транзисторах. Обусловлено это низким выходным сопротивлением транзисторов в схеме эмиттерного (истокового) повторителя, возможностью применения комплементарных пар транзисторов. На лампах бестрансформаторные схемы реализовать сложнее, это либо схемы, работающие на высокоомную нагрузку, либо сложные схемы с большим количеством параллельно работающих выходных ламп.

По типу согласования выходного каскада с нагрузкой

  1. Согласование по напряжению — выходное сопротивление УМ много меньше омического сопротивления нагрузки. В настоящее время является наиболее распространённым, охватывает практически все транзисторные УМЗЧ. Позволяет передать в нагрузку форму напряжения с минимальными искажениями и получить хорошую АЧХ, однако порождает сильные нелинейные искажения (интермодуляция) в динамических головках АС; чувствительно к внешним полям; отличается термической нестабильностью и высокими теплопотерями.
  2. Согласование по мощности — выходное сопротивление УМ равно или близко сопротивлению нагрузки. Позволяет передать в нагрузку максимум мощности от усилителя, из-за чего в прошлом было весьма распространённым в маломощных простых устройствах. Сейчас является основным типом для ламповой техники, чем, в первую очередь, и объясняются особенности звучания ламповых систем. По сравнению с предыдущим типом, обеспечивает несколько меньшие искажения формы тока в катушках ГД АС, и меньшие нелинейные искажения в ГД, однако ухудшает АЧХ.
  3. Согласование по току — выходное сопротивление УМ много больше сопротивления нагрузки. Наиболее перспективный тип для систем звукоусиления, хотя в настоящее время используется крайне редко. В основе такого согласования — следствие из закона Лоренца, согласно которому звуковое давление пропорционально току в катушке ГД. Позволяет сильно (на два порядка) уменьшить интермодуляционные искажения в ГД и их ГВЗ (групповое время задержки), тепловые искажения пренебрежимо малы. Отличается высокой детальностью и натуральностью звучания, недостижимыми в других типах, расширяет полосу частот ГД (до двух октав). Наиболее распространены аудиосистемы с полосовым усилением (мультиампинг), с соответствующей частотной коррекцией в полосах, что позволяет практически идеально согласовать УМЗЧ с нагрузкой.
Читайте также:  Монтаж каркаса под сайдинг из металлических профилей

См. также

Примечания

  1. ГОСТ 24388-88 Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия.
  2. Войшвилло Г. В. Усилители низкой частоты на электронных лампах. — М.: Связьиздат, 1959 г.
  3. Малинин Р. М. Усилители низкой частоты. Массовая радиобиблиотека, вып. 183. 1953 г.
  4. Будинский Я. — Усилители низкой частоты на транзисторах. — М.: Связьиздат, 1963 г.
  5. Адаменко М.В. Секреты ламповых усилителей низкой частоты. — М.: НТ Пресс, 2007, — 384 с.
  6. Circuits. Op-Amps. Amplifiers. Class-D Amplifier

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Усилитель звуковых частот" в других словарях:

Усилитель — Усилитель элемент системы управления (или регистрации и контроля), предназначенный для усиления входного сигнала до уровня, достаточного для срабатывания исполнительного механизма (или регистрирующих элементов), за счёт энергии… … Википедия

Усилитель низкой частоты — Усилитель звуковых частот (УЗЧ), усилитель низких частот (УНЧ), усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) прибор (электронный усилитель) для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот… … Википедия

Усилитель ЗЧ — Усилитель звуковых частот (УЗЧ), усилитель низких частот (УНЧ), усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) прибор (электронный усилитель) для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот… … Википедия

Усилитель (электроника) — Электронный усилитель усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное… … Википедия

усилитель низкой частоты — УНЧ Усилитель, предназначенный для усиления сигналов звуковых частот; в радиоприемнике УНЧ включается после детектора. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева.… … Справочник технического переводчика

Измерительный усилитель (средство измерений) — У этого термина существуют и другие значения, см. Измерительный усилитель. Измерительный усилитель электронный усилитель, применяемый в процессе измерений и обеспечивающий точную передачу электрического сигнала в заданном масштабе.… … Википедия

Измерительный усилитель (Средство измерений) — Измерительный усилитель электронный усилитель, применяемый в процессе измерений и обеспечивающий точную передачу электрического сигнала в заданном масштабе. Содержание 1 Общие сведения 2 Классификация и обозначения … Википедия

Электронный усилитель — Электронный усилитель усилитель электрических сигналов, в усилительных элементах которого используется явление электрической проводимости в газах, вакууме и полупроводниках. Электронный усилитель может представлять собой как самостоятельное … Википедия

Параметрический усилитель — радиоэлектронное устройство, в котором усиление сигнала по мощности осуществляется за счёт энергии внешнего источника (так называемого генератора накачки), периодически изменяющего ёмкость или индуктивность нелинейного реактивного… … Большая советская энциклопедия

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ — радиоэлектронноеустройство, в к ром усиление сигнала по мощности осуществляется за счётэнергии внеш. источника (т. н. генератора накачки), периодическиизменяющего ёмкость или индуктивность нелинейного реактивного элементаэлектрич. цепи усилителя … Физическая энциклопедия

Этот раздел целиком посвящен Усилителям Мощности Низкой Частоты (УНЧ). Здесь вы найдете: схемы транзисторных УНЧ, ламповых УНЧ, усилителей мощности в автомобиль, теорию построения усилителей и др. Если у вас возникли какие-либо вопросы по данной теме, то заходите в форум по аудиотехнике, где вы сможете найти массу полезной информации, печатные платы для усилителей, описание настройки УНЧ и где на ваши вопросы постараются ответить грамотные специалисты и участники форума.

Читайте также:  Каменная соль для ванны

Усилители мощности в практике радиолюбителей уже много лет занимают одно из первых мест. Несмотря на множество готовых промышленных конструкций с иероглифами на борту, мы до сих пор строим свои аудиосистемы сами.

Когда-то давно я занимался в школьном радиокружке и построил наверно с десяток усилителей мощности звука. Среди них был и усилитель Агеева, и усилитель Гумели. В то время я слабо понимал как они работают, книг, компьютера, а тем более интернета, у меня не было вообще . Так что собирал как мог. Было весело. Сегодня я хочу рассказать тебе как устроен усилитель мощности звука, чтобы ты понимал из каких блоков он состоит, для чего они нужны и почему он вообще усиливает.

Усилители мощности в электронике занимают особое место и используются повсеместно: и в аудиоусилителях, и в телевизорах, и в станках и т.д. Практически каждый радиолюбитель хоть раз, да собирал УМЗЧ и радовался как это весело, что плата с проводами выдаёт звук.

Давай разобираться что такое "усилитель мощности". Из названия создаётся впечатление, что это устройство магическим образом превращет 1 Вт мощности, поступивший на вход, к примеру, в 15 Вт на выходе. Что усилитель из воздуха сделала сигнал более сильным. На деле всё иначе. Ничто не берется из ниоткуда. Главная идея усилителя мощности в том, что он подаёт на выход (на АС, например) часть мощности своего источника питания. А входной сигнал просто регулирует сколько мощности следует подать на выход.

Таким образом усилитель мощности как бы повторяет входной сигнал и подаёт на выход его копию, только большей мощности.

Если это звучит замысловато, то представь себе водопроводный кран. Труба, к которой он подсоединён — это "источник питания" крана. Носик крана — выход. А твоя рука, которая крутит ручку крана туда-сюда — это входной сигнал. А значит ты своей рукой регулируешь мощность потока воды из носика крана.

Типичная структура усилителя мощности

В усилителях мощности звуковой частоты, т.е. обычно в музыкальных усилителях, важным качеством является не только увеличение мощности звука, но и сохранение его качества. Для этого усилители строятся таким образом, чтобы снизить искажения исходного сигнала.

Поэтому вместо одного блока, который сразу бы усилил сигнал в 10-100-200 раз используется несколько последовательно включенных усилительных каскадов, которые усиливают в 5-10 раз. А так как они стоят один за другим, то итоговый коэффициент усиления буден равен произведению коэффициэнтов усиления каждого каскада. Т.е. если первый каскад усиливает в 2 раза, а второй в 10, то в итоге усиление будет в 20 раз.

Коэффициентом усиления (по напряжению) в данном случае будет результат отношения напряжения на выходе усилителя к напряжению на входе.

На практике усиление напряжения происходит в первых каскадах, а последний каскад, который называется "выходным", служит как раз для подведения необходимой мощности в нагрузку и часто сам по себе даёт единичное усиление.

Ниже, на схеме усилителя Гумели, я показал блоки усилителя, соответсвующие диаграмме выше:

Характеристики усилителей мощности

Идеальный усилитель должен усиливать сигнал (т.е. создавать его копию), не внося никаких изменений в исходный сигнал. Хороший реальный усилитель конечно же вносит искажения, но они незаменты для человеческого уха. Плохой усилитель сразу даёт о себе знать, когда вместо чистого звука скрипки из динамиков доносится хрюканье поросёнка.

Я хочу обсудить с тобой характеристики усилителя мощности, на которые всё таки следует обращать внимание как при покупке, так и при создании усилителя своими руками.

  1. Искажения сигнала
  2. Шумы
  3. Номинальная мощность
  4. Частотные параметры

Искажения

Да, при прохождении сигнала через твой усилитель он искажается. Искажения неизбежно вносятся электронными компонентами, а также могут возникать из-за плохой работы всей схемы в целом. В хороших усилителях стремятся снизить искажения, в плохих их слышно даже невооруженным ухом: щелчки, хрипения, звук как из телефона и т.д. При конструировании усилителей применяют разные решения дял снижения тех или иных видов искажений:

  • Линейные искажения
  • Нелинейные искажения
Читайте также:  Кнопка включения посудомоечной машины bosch

Линейные искажения влияют на амплитуду и фазу сигнала. Например, при прохождении звука через усилитель слегка меняется фаза каких-нибудь составляющих этого сигнала. Искажение амплитуды сигнала чаще всего зависит от его частоты. Например усилитель гарантированно усиливает сигналы с частотами от 20 Гц до 20 КГц. А ты подал ему на вход 100 Кгц и ожидал увидеть усиление в 10 раз, а получил только в 2, если получил вообще. Что произошло? Правильно, усилитель перестал быть усилителем. Он не был сконструирован для работы с такими частотами.

Нелинейные искажения весьма коварны. Они портят сам сигнал, меняя его форму. В результате прохождения сигнала через такой усилитель в сигнале появляются составляющие, которых там изначально не было. И вместо, например синусоиды, что ты подал на вход, на выходе можно получить сигнал только отдаленно напоминающий синусоиду.

Для снижения шумов и искажений сигнала требуется и правильный подход к конструированию такого усилителя мощности и соблюдение правил монтажа, которые обеспечивают снижение шумов и искажений.

Шумом называют всякий случайный сигнал, который усиливается вместе с полезным сигналом, что был подан на вход. Если шумы малы, то их практически незаметно и они не мешают. Но если шумовой сигнал слишком силен, то различить полезный сигнал среди шума бывает проблематично.

Замечал ли ты, что если положить сотовый телефон рядом с входными проводами от самодельного или дешевого китайского усилителя, то в момент входящего звонка из динамиков раздаётся неприятный звук. Его причина — электромагнитные помехи от работающего сотового телефона. В каком-то смысле их можно тоже назвать шумом.

"Шумят" не только целые устройства под влиянием внешних сил. Шум вносят также электронные компоненты, из которых состоит усилитель. Это происходит под воздействием разных причин, например повышения температуры эл. компонента, может генерироваться шум.

Номинальная мощность

Я бы рекомендовал забыть про этот параметр вообще. Кто-то возразит, но я отвечу, что качественный звук лучше мощного и плохого. Поэтому, когда будешь выбирать схему для своего усилителя мощности, то выбирай ту, разработчик которой обещает минимальные искажения, а не 3 000 000 КВт мощности.

Производители аудиотехники целенаправленно вводят в заблуждение покупателей, заявляя, например: "суммарная мощность всех каналов 600 Вт при потребляемой мощности от сети 150Вт". Всё дело в методе измерения мощности, поэтому верить заявлениям не следует, так как производители выбирают какой им захочется.

Как ты знаешь, мощность P = UI. Если взять, к примеру, резистор 4 Ом, подключить его к выходу усилителя, параллельно ему осциллограф, а на вход генератор сигналов, затем подать от генератор сигнал частотой в 1000 Гц и постепенно увеличивать его амплитуду, то наступит момент, когда на осциллографе ты увидишь вот такую картину:

Зелёный график показывает реальный выходной сигнал, оранжевый — ожидаемый, а синий показывает максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала. Все выходные сигналы с амплитудой больше амплитуды синего графика будут иметь вид как на зеленом графике.

Измерив амплитуду синего графика и воспользовавшись формулой P = (0,707U) 2 /R н — ты получишь выходную мощность своего усилителя измеренную на нагрузке в 4 Ом и частоте в 1000 Гц.

Частотные параметры

Как я уже писал выше, усилители низкой частоты предназначены для работы в диапазоне частот от 20 Гц до 20 КГц, поэтому тестирование и наладку своих конструкций следует проводить в этом диапазоне. Усиление частот выше 20 КГц имеет смысл только если вы можете слышать ультразвук. Правда тогда поонадобится соответствующая акустическая система ^__

Заключение

Тема усилителей мощности низкой частоты обширна как море. Я постарался рассказать об общей схеме построения таких усилителей и рассказать о некоторых их характеристиках. Думаю, что для первых опытов построения усилителей мощности для своей аудиосистемы этого будет более чем достаточно.

Ссылка на основную публикацию
Уровень для плитки цена
На сайте продавца доступен "Онлайн консультант".Для перехода на сайт нажмите "В магазин" На сайте продавца доступен "Онлайн консультант".Для перехода на...
Украшения на люстру своими руками
-Метки -Рубрики РУЧНАЯ РАБОТА , hand made (2303) МАСТЕР-КЛАСС,TUTORIAL (1465) ТЕХНИКИ ДЕКОРИРОВАНИЯ (380) ДЕКУПАЖ, Decupaje (379) ВИДЕО, Video, видеоуроки (305)...
Украшения своими руками бижутерия пошагово
для тех, кто ищет курсы: Войти в аккаунт Чтобы воспользоваться всеми функциями сайта, вам необходимо зарегистрироваться/войти в свой аккаунт на...
Уровень масла на газели
На экономичность и безопасность автомобиля, а также его технические данные влияет своевременное проведение ТО и обслуживания. Стоит отметить, что за...
Adblock detector