УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЗВУКА

Усилители Мощности Звуковой Частоты

УМЗЧ на микросхеме TDA1514A Технические характеристики:Напряжение питания – ±10…30 В;
Выходная мощность – 50 Вт (4 Ом);
THD – ˂0,01% (при Рвых=32 Вт);
Полоса частот – 20…20000 Гц

УМЗЧ с выходом на MOSFET

Технические характеристики: Выходная мощность – 50 Вт (8 Ом) и 88 Вт (4 Ом); Полоса пропускания при ±1 дБ – 20 – 50000 Гц;

THD при номинальной мощности на частоте 20кГц – менее 0,05%

УМЗЧ из 90-х

Конструкция усилителя с выходным каскадом на транзисторах Дарлингтона Технические характеристики: Pвых – 60 Вт; THD – не более 0,05%; Полоса частот – 10 Гц – 100 кГц;

Сигнал/шум – 100дБ.

УМЗЧ из 90-х часть 2

УМЗЧ с малыми искажениями и высокой скоростью нарастания Технические характеристики: Pвых (8 Ом) – 40 Вт; THD – 0,008%; Полоса частот – 20Гц – 30кГц;

Сигнал/шум – 100 дБ

УМЗЧ из 90-х часть 3

УМЗЧ с выходным каскадом на транзисторах одной проводимости Технические характеристики: Pвых – 66 Вт; Uвх – 1 В; Rн – 4 Ом; Uпит – ±35В; Ток покоя – 45 мА;

THD при Pвых=66Вт на 1 кГц – 0,05%, на 20 кГц – 0,1%

100ВТ усилитель на IRFP240, 9240

Технические характеристики: Номинальная мощность – 103 Вт при Uпит=±45В, Uвх=1В, Rн=4Ом; Рабочая полоса частот – 20Гц…20кГц; Неравномерность АЧХ в рабочей полосе частот – 0,4 дБ КНИ при Pвых=103 Вт и F=1кГц – 0,075%;

КНИ при Pвых=103 Вт и F=20кГц – 0,85%

УМЗЧ Зуева Revival

УМЗЧ по схематехнике П. Зуева, предложенной им в журнале «Радио» за 1984 г. Технические характеристики: Pвых ном – 70 Вт; Rн – 4 Ом; Fраб – 20 Гц-20 кГц; Сигна/шум – 100 дБ; Uпит – ±36 В; Uвх – 1 В; THD при Pвых=70 Вт на 1 кГц – 0,003 %

на 20 кГц – 0,03 %

Автомобильный усилитель на TDA

Схема рассматриваемого автомобильного усилителя построена на интегральной микросхеме TDA1562Q от Philips. Технические характеристики при питании от АКБ авто: Полоса частот – 20 Гц-20 кГц; Номинальная мощность – 50 Вт; THD на частоте 1 кГц: при 50 Вт – 1%

при 25 Вт – 0,3%

УМЗЧ Агеева Resurrection

УМЗЧ по схематехнике А. Агеева из журнала «Радио» за 1987 г. Технические характеристики: Напряжение питания – ±30В; Сопротивление нагрузки – 8Ом; Входное напряжение – 1 В; Выходная мощность – 30,5 Вт; Полоса частот – 20 – 20000 Гц; THD при 25 Вт на 1 кГц – 0,001% 10 кГц – 0,018%

20 кГц – 0,07%

усилитель на NE5534 и транзисторах Дарлингтона

Технические характеристики: Uпит – ±30 В; Номинальное Uвх – 1 В; Rн – 4 Ом; Номинальная Pвых – 30 Вт; Fраб – 20 Гц – 20 кГц;

THD – 0,003%

4-x канальный усилитель 45 Вт на TDA7560

Квадро-усилитель мощности звуковой частоты на широко распространённой интегральной микросхеме TDA7560

Высокоэффективный усилитель мощности звука 2×50 Вт на LM3886

Технические характеристики: Напряжение питания – ±35 В; Сопротивление нагрузки – 8 Ом; Номинальная мощность – 50 Вт;

THD (50 Вт, 20 кГц) – ≤ 0,1 %

УМЗЧ по схемотехнике В. Шушурина

Технические характеристики: Напряжение питания: ±35 В; Номинальная выходная мощность: 8 Ом-47 Вт; 4 Ом-95 Вт; Неравномерность АЧХ в диапазоне 20-20000 Гц: 1 дБ; Номинальное входное напряжение: 1 В; THD (Rн=8 Ом, Pвых=47 Вт): 1 кГц – 0,04%

20 кГц – 0,5%

усилитель NAIM 140 CLONE

Технические характеристики: Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом – 100 Вт; Номинальное входное напряжение – 1 В; Частотный диапазон – 20 – 20000 Гц; Соотношение сигнал/шум – > 102dB невзвешенных; THD при P вых = 100 Вт на частотах:

1 кГц – 0,04% и 20 кГц – 0,3 %

Стерео усилитель 2х20 Вт на LM1875

Конструкция стереофонического УМЗЧ на основе двух микросхем LM1875

MOSFET Усилитель 2×65 Вт

Технические характеристики: Выходная мощность: 66 Вт, на нагрузке 4 Ом; Напряжение питания: ±35 В; Частотный диапазон: 20 Гц-80 кГц, -1dB; Входная чувствительность: 1 В; THD при Pвых=66 Вт: 1 кГц – 0,004%; 20 кГц – 0,08%

Сигнал/шум: >102dB невзвешенных

Усилитель с MOSFET-выходом 120 Вт

Технические характеристики: Выходная мощность: 120 Вт, на нагрузке 4 Ом; Напряжение питания: ±40 В; Частотный диапазон: 20 Гц – 50 кГц -1dB; Входная чувствительность: 1 В; THD при Pвых=120 Вт: 1 кГц – 0,01%; 20 кГц – 0,15%

Сигнал/шум: > 100dB невзвешенных.

усилитель на основе LME49720

Технические характеристики: Выходная мощность: 2×10 Вт, на нагрузке 4 Ом; Напряжение питания: +24 В; Частотный диапазон: 20 Гц – 20 кГц; Входная чувствительность: 800 мВ;

THD при Pвых=10 Вт ≤ 0,005% во всей полосе частот

УМЗЧ 105 Вт с комбинированной ООС

Технические характеристики: Номинальная Pвых: 105 Вт, Rн = 4 Ом; Uпит: ±40 В; Диапазон частот (-3 дБ): 7 Гц…50 кГц; АЧХ 20 Гц – 20 кГц: 0,5 dB; Входная чувствительность: 1 В; THD при Pвых=105 Вт: 1 кГц – 0,003%;

20 кГц – 0,04%

УМЗЧ на Биполярах. Недорогой, Простой и Мощный

Технические характеристики: Номинальная Pвых: 95 Вт, Rн = 4 Ом; Uпит: ±35 В; Диапазон частот (-3 дБ): 10 Гц…27 кГц; АЧХ 20 Гц – 20 кГц: 0,4 dB; Входная чувствительность: 1 В; THD при Pвых=95 Вт: 1 кГц – 0,1%;

20 кГц – 0,35%

Даёшь Мощь! 180 Вт УМЗЧ

Технические характеристики: Номинальная Pвых: 182 Вт, Rн = 4 Ом; Uпит: ±45 В; Диапазон частот (-1 дБ): 20 Гц…20 кГц; Входная чувствительность: 1 В; THD при Pвых=182 Вт: 1 кГц – 0,08%;

20 кГц – 0,5%

Класс B в УМЗЧ по схематехнике Дорофеева

Публикация по статье из журнала «Радио» посвящённая общим вопросам и классам УМЗЧ. Приведена конструкция усилителя класса B по М. Дорофееву на современной элементной базе

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5c573873f583af00ad204474/5d78f7a797b5d400af972bca

Как работает усилитель звуковой частоты

Добрый день уважаемый хабраюзер, я хочу рассказать тебе о основах построения усилителей звуковой частоты. Я думаю эта статья будет интересна тебе если ты никогда не занимался радиоэлектроникой, и конечно же она будет смешна тем кто не расстаётся с паяльником. И поэтому я попытаюсь расказать о данной теме как можно проще и к сожалению опуская некоторые нюансы.

Усилитель звуковой частоты или усилитель низкой частоты, что бы разобраться как он всё таки работает и зачем там так много всяких транзисторов, резисторов и конденсаторов, нужно понять как работает каждый элемент и попробовать узнать как эти элементы устроены.

Для того что бы собрать примитивный усилитель нам понадобятся три вида электронных элементов: резисторы, конденсаторы и конечно транзисторы.

Резистор

Итак, резисторы у нас характеризуются сопротивлением электрическому току и это сопротивление измеряется в Омах. Каждый электропроводящий металл или сплав металлов имеют своё удельное сопротивление. Если мы возьмём проволоку определённой длинны с большим удельным сопротивлением, то у нас получится самый настоящий проволочный резистор.

Для того что бы резистор был компактным, проволоку можно намотать на каркас. Таким образом у нас получится проволочный резистор, но он имеет ряд недостатков, поэтому резисторы обычно изготавливаются из металлокерамического материала.

Вот так обозначаются резисторы на электрических схемах:

Верхний вариант обозначения принят в США, нижний в России и в Европе.

Конденсатор

Конденсатор представляет из себя две металлических пластины разделённые диэлектриком. Если мы подадим на эти пластины постоянное напряжение, то появится электрическое поле, которое после отключения питания будет поддерживать на пластинах положительный и отрицательный заряды соответственно.

Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик

Таким образом конденсатор способен накапливать электрический заряд. Эта способность накапливать электрический заряд называется электрическая ёмкость, что есть главный параметр конденсатора.

Электрическая ёмкость измеряется в Фарадах. Что ещё характерно, это то что когда мы заряжаем или разряжаем конденсатор, через него идёт электрический ток.

Но как только конденсатор зарядился, он перестаёт пропускать электрический ток, а это потому что конденсатор принял заряд источника питания, то есть потенциал конденсатора и источника питания одинаковые, а если нет разности потенциалов (напряжения), нет электрического тока.

Таким образом, заряженный конденсатор не пропускает постоянный электрический ток, но пропускает переменный ток, так как при подключении его к переменному электрическому току, он будет постоянно заряжаться и разряжаться. На электрических схемах его обозначают так:

Транзистор

В нашем усилителе мы будем использовать самые простые биполярные транзисторы. Транзистор изготавливают из полупроводникового материала. Нужное для нас свойство это материала, — наличие в них свободных носителей как положительных, так и отрицательных зарядов.

В зависимости от того каких зарядов больше, полупроводники различают на два типа по проводимости: n-тип и p-тип (n-negative, p-positive). Отрицательные заряды — это электроны, освободившиеся с внешних оболочек атомов кристаллической решетки, а положительные — так называемые дырки.

Дырки — это вакантные места, остающиеся в электронных оболочках после ухода из них электронов. Условно обозначим атомы с электроном на на внешней орбите синим кружком со знаком минус, а атомы с вакантным местом — пустым кружком:
Каждый биполярный транзистор состоит из трёх зон таких полупроводников, эти зоны называют база, эмиттер и коллектор.

Рассмотрим пример работы транзистора. Для этого подключим к транзистору две батарейки на 1,5 и на 5 вольт, плюсом к эмиттеру, а минусом к базе и коллектору соответственно (смотрим рисунок): На контакте базы и эмиттера появится электромагнитное поле, которое буквально вырывает электроны с внешней орбиты атомов базы и переносит их в эмиттер.

Если же мы отключим напряжение от базы, то никакого электромагнитного поля не будет, а база будет выполнять роль диэлектрика, и транзистор будет закрыт. Таким образом при подаче на базу достаточно малого напряжения, мы можем контролировать большее поданное напряжение на эмиттер и коллектор.

Рассмотренный нами транзистор pnp-типа, так как у него две p-зоны и одна n-зона. Так же существуют npn-транзисторы, принцип действия в них такой же, но электрический ток течёт в них в противоположную сторону, чем в рассмотренном нами транзисторе. Вот так биполярные транзисторы обозначаются на электрических схемах, стрелка указывает направление тока:

УНЧ

Ну что ж, попробуем спроектировать из этого всего усилитель низкой частоты. Для начала нам нужен сигнал который мы будем усиливать, это может быть звуковая карта компьютера или любое другое звуковое устройство с линейным выходом.

Допустим наш сигнал с максимальной амплитудой примерно 0,5 вольта при токе 0,2 А, примерно такой:

А что бы заработал самый простой 4-х омный 10 ваттный динамик, нам нужно увеличить амплитуду сигнала до 6 вольт, при силе тока I = U / R = 6 / 4 = 1,5 A.

Итак, попробуем подключить наш сигнал к транзистору. Вспомните нашу схему с транзистором и двумя батарейками, теперь вместо 1,5 вольтовой батарейки у нас у нас сигнал линейного выхода. Резистор R1 выполняет роль нагрузки, дабы не было короткого замыкания и наш транзистор не сгорел.

Но тут возникают сразу две проблемы, во-первых наш транзистор npn-типа, и открывается только при положительном значении полуволны, а при отрицательном закрывается.

Во-вторых транзистор, как и любой полупроводниковый прибор имеет нелинейные характеристики в отношении напряжения и тока и чем меньше значения тока и напряжения тем сильнее эти искажения: Мало того что от нашего сигнала осталась только полуволна, так она ещё и будет искажена:
Это есть так называемое искажение типа ступенька. Чтобы избавиться от этих проблем, нам нужно сместить наш сигнал в рабочую зону транзистора, где поместится вся синусоида сигнала и нелинейные искажения будут незначительны. Для этого подают на базу напряжение смещения, допустим в 1 вольт, с помощью составленного из двух резисторов R2 и R3 делителя напряжения. А наш сигнал входящий в транзистор будет выглядеть вот так: Теперь нам нужно изъять наш полезный сигнал с коллектора транзистора. Для этого установим конденсатор C1: Как мы помним конденсатор пропускает переменный ток и не пропускает постоянный, поэтому он нам будет служить фильтром пропускающим только наш полезный сигнал — нашу синусоиду. А постоянная составляющая не прошедшая через конденсатор будет рассеиваться на резисторе R1. Переменный же ток, наш полезный сигнал, будет стремиться пройти через конденсатор, так сопротивление конденсатора для него ничтожно мало по сравнению с резистором R1. Вот и получился первый транзисторный каскад нашего усилителя. Но существуют ещё два маленьких нюанса: Мы не знаем на 100% какой сигнал входит в усилитель, вдруг всё таки источник сигнала неисправен, всякое бывает, опять же статическое электричество или вместе с полезным сигналом проходит постоянное напряжение. Это может стать причиной не правильной работы транзистора или даже спровоцировать его поломку. Для этого установим конденсатор С2, он подобно конденсатору С1 будет блокировать постоянный электрический ток, а так же ограниченная ёмкость конденсатора не будет пропускать пики большой амплитуды, которые могут испортить транзистор. Такие скачки напряжения обычно происходят при включении или отключении устройства. И второй нюанс, любому источнику сигнала требуется определённая конкретная нагрузка (сопротивление). По этому для нас важно входное сопротивление каскада. Для регулировки входного сопротивления добавим в цепь эмиттера резистор R4: Теперь мы знаем назначение каждого резистора и конденсатора в транзисторном каскаде. Давайте теперь попробуем рассчитать какие номиналы элементов нужно использовать для него. Исходные данные:

• U = 12 В — напряжение питания;
• U бэ ~ 1 В — Напряжение эмиттер-база рабочей точки транзистора;

Выбираем транзистор, для нас подойдёт npn-транзистор 2N2712

• P max = 200 мВт — максимальная рассеиваемая мощность;
• I max = 100 мА — максимальный постоянный ток коллектора;
• U max = 18 В — макcимально допустимое напряжение коллектор-база / коллектор-эмиттер (У нас напряжение питания 12 В, так что хватает с запасом);
• U эб = 5 В — макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (наше напряжение 1 вольт ± 0,5 вольта);
• h21 = 75-225 — коэффициент усиления тока базы, принимается минимальное значение — 75;

1. Рассчитываем максимальную статическую мощность транзистора, её берут на 20% меньше максимальной рассеиваемой мощности, дабы наш транзистор не работал на пределе своих возможностей:

   P ст.max = 0,8*P max = 0,8 * 200мВт = 160 мВт;

2. Определим ток коллектора в статическом режиме (без сигнала), не смотря на что на базу не подаётся напряжение через транзистор всё равно в малой степени протекает электрический ток.

   I к0 = P ст.max / U кэ, где U кэ — напряжение перехода коллектор-эмиттер. На транзисторе рассеивается половина напряжения питания, вторая половина будет рассеиваться на резисторах:

   U кэ = U / 2;

   I к0 = P ст.max / (U / 2) = 160 мВт / (12В / 2) = 26,7 mA;

3. Теперь рассчитаем сопротивление нагрузки, изначально у нас был один резистор R1, который выполнял эту роль, но так как мы добавили резистор R4 для увеличения входного сопротивления каскада, теперь сопротивление нагрузки будет складываться из R1 и R4:

   R н = R1 + R4, где R н — общее сопротивление нагрузки;

   Отношение между R1 и R4 обычно принимается 1 к 10:

   R1 = R4*10;

   Рассчитаем сопротивление нагрузки:

   R1 + R4 = (U / 2) / I к0 = (12В / 2) / 26,7 mA = (12В / 2) / 0,0267 А = 224,7 Ом;

   Ближайшие номиналы резисторов это 200 и 27 Ом. R1 = 200 Ом, а R4 = 27 Ом.

4. Теперь найдем напряжение на коллекторе транзистора без сигнала:

   U к0 = (U кэ0 + I к0 * R4) = (U — I к0 * R1) = (12В -0,0267 А * 200 Ом) = 6,7 В;

5. Ток базы управления транзистором:

   I б = I к / h21, где I к — ток коллектора;

   I к = (U / R н);

   I б = (U / R н) / h21 = (12В / (200 Ом + 27 Ом)) / 75 = 0,0007 А = 0,07 mA;

6. Полный ток базы определяется напряжением смещения на базе, которое устанавливается делителем R2 и R3. Ток задаваемый делителем должен быть в 5-10 раз больше тока управления базы (I б), что бы собственно ток управления базы не влиял на напряжение смещения. Таким образом для значения тока делителя (I дел) принимаем 0,7 mA и рассчитываем R2 и R3:

   R2 + R3 = U / I дел = 12В / 0,007 = 1714,3 Ом

7. Теперь рассчитаем напряжение на эмиттере в состоянии покоя транзистора (U э):

   U э = I к0 * R4 = 0,0267 А * 27 Ом = 0,72 В

   Да, I к0 ток покоя коллектора, но этот же ток проходит и через эмиттер, так что I к0 считают током покоя всего транзистора.

8. Рассчитываем полное напряжение на базе (U б) с учётом напряжения смещения (U см = 1В):

   U б = U э + U см = 0,72 + 1 = 1,72 В

   Теперь с помощью формулы делителя напряжения находим значения резисторов R2 и R3:

   R3 = (R2 + R3) * U б / U = 1714,3 Ом * 1,72 В / 12 В = 245,7 Ом;

   Ближайший номинал резистора 250 Ом;

   R2 = (R2 + R3) — R3 = 1714,3 Ом — 250 Ом = 1464,3 Ом;

   Номинал резистора выбираем в сторону уменьшения, ближайший R2 = 1,3 кОм.

9. Конденсаторы С1 и С2 обычно устанавливают не менее 5 мкФ. Ёмкость выбирается такой что бы конденсатор не успевал перезаряжаться.

Заключение

На выходе каскада мы получаем пропорционально усиленный сигнал и по току и по напряжению, то есть по мощности.

Но одного каскада нам не хватит для требуемого усиления, так что придётся добавлять следующий и следующий… И так далее.

Рассмотренный расчёт довольно поверхностный и такая схема усиления конечно же не используется в строении усилителей, мы не должны забывать о диапазоне пропускаемых частот, искажениях и многом другом.

• усилитель звуковой частоты
• транзистор
• каскад.

Источник: https://habr.com/post/142012/

Что такое усилитель мощности звука?

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. 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

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. 

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.

Шумы

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/Rн – 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 __~ 

Список книг по теме усилителей

• МРБ 0951. Левинзон Г.Л., Логинов А.В. Высококачественный усилитель низкой частоты
• Ровдо. Схемотехника усилительных каскадов
• Цыкин. Усилители электрических сигналов
• Цыкин. Электронные усилители
• Гендин Г.С. Высококачественные любительские усилители низкой частоты
• Шкритек. Справочное руководство у звуковой схемотехнике
• Боб Кордел. Проектирование аудио усилителей
• Дуглас Селф. Проектирование усилителей мощности звуковой частоты
• Войшвило. Усилительные устройства
• Ежков Ю.С. Справочник по схемотехнике усилителей
• Остапенко. Усилительные устройства

Источник: https://mp16.ru/blog/anatomiya-usilitelya-moschnosti-zvukovoj-chastotyi/

Усилитель звука – как подобрать к колонкам, рейтинг лучших моделей 2019 года

Современный меломан отдаст полцарства за хороший усилитель, если, конечно, оно у него имеется. Казалось бы, вот тебе активные компьютерные колонки — подключай источник и наслаждайся.

Однако катарсиса не выходит… — звук-то выходит посредственный… И тем кто никогда не слышал, как играет hi-fi аппаратура, даже сложно объяснить насколько.

Благо любители хорошей музыки сейчас все более продвинутые, да и за толковую электронику просят не королевское наследство.

Так зачем нужен усилитель?

Что же такого волшебного делает усилитель звука для колонок, раз считается сердцем аудиосистемы? Среди миллиона различных ответов напрашивается самый очевидный. Он увеличивает мощность сигнала.

Не секрет, что любая информация в современной технике передается, преимущественно, с помощью электрических колебаний.

И цифровое, и аналоговое устройства производят работу только получив информацию на свой блок с соседнего, или с другого аппарата. Так и дружат.

На выходе проигрывателя электрические колебания всегда очень слабые, и хоть содержат всю необходимую информацию  для воспроизведения, не способны совершить серьезную работу.

Ни для одного уважающего себя динамика такой шёпот неприемлем. Каждая колонка, каждый ее динамик ждут адекватного питания и, подключенные к передающему музыку МОЗГУ, «голодают».

В таких условиях они звучат невнятно и невыразительно.

Вот тут на выручку и приходит наш герой — усилитель мощности звука. Хороший усилитель обогащает, подготавливает звук для акустики и, подключенный к электросети, заражает своей энергией колонки через линейные выходы. Как говорится, начинается уже совсем другая песня.

Без сомнения, двадцать первый век вносит свою лепту в увеличение машинного разнообразия: усилители сейчас стали сильно непохожими друг на друга. Тем не менее, можно составить довольно удобоваримую классификацию, которая поможет лучше в них ориентироваться.

Виды усилителей

Итак, есть три типа такой аппаратуры, которая делает аудио мощнее и громче:

Предварительный. Если устройство, например, такое как микрофон имеет дело с плохим источником звука – усилитель обрабатывает и улучшает информацию о нем, добавляя мощность.

Оконечный. Собственно, занимается только своими прямыми обязанностями — усиливает звук. Можно увидеть в студиях звукозаписи среди прочего профессионального оборудования.

Интегральный. Микс двух предшествующих. Самая распространяя система из доступных в магазинах. Как любое комбинированное решение дает несколько сниженное качество звучания по сравнению со специализированными усилителями. Но выигрывает в цене и универсальности.

Различают аппаратуру и по способу передачи сигнала:

Аналоговый усилитель. Работает с электрическими колебаниями, которые получает от проигрывателя, увеличивая их энергетические характеристики. Для подключения к цифровой технике требуется соответствующий преобразователь.

Цифровой усилитель. Преобразует на выходе цифровой сигнал в аналоговый, «понятный» колонкам и добавляет ему мощности.

Классы усилителей

По разному работают и транзисторы — повышающие силу сигнала элементы внутри усилителя.

Их видовое разделение по этому признаку настолько многообразно, что проще ориентироваться лишь на самые основные и принципиальные отличия.

Лучше — не углубляясь в тонкости функционирования радиодетали и не объясняя ее устройство обратить внимание на эксплуатационные характеристики свойственные соответствующим классам.

Все в конструкции этого типа техники направлено на борьбу с ними. Что приводит к уменьшению КПД и серьезному нагреву. Отсюда вытекает серьезный рост размеров с повышением мощности — для большого устройства, и зажатость звучания от ее недостатка — если устройство маленькое.

Класс А считается самым точным и наименее подверженным помехообразованию и, как результат, обладает наименьшей  производительностью.

Усилители класса D. Транзисторы в них работают как ключи, открываются мгновенно и сразу пропускают ток. И это приводит к полному отсутствию нелинейных искажений.

Коротко говоря, этот тип усилителей полная противоположность предыдущему семейству. Выигрывая в КПД, они плохо себя проявляют, при воспроизводении звукового диапазона, что особенно заметно в области высоких частот.

Для тех, кто ищет компактный усилитель в автомобиль — этот класс может быть особенно интересен.

Также отличаются эти устройства не только по назначению, но и по исполнению.

На интегральных микросхемах. Что называется, дешево и почти сердито. Играет цветасто, бравурно и громко. Но недостает полноты картины, не хватает глубины и мягкости. На случай, если вы любите только парады и марши. Благодаря компактной элементной базе легко помещаются в небольшой корпус.

Часто используются как сбалансированное решение для автомобиля. Среди таких аппаратов часто встречаются, так называемые ресиверы, выполняющие ряд сопутствующих функций. Например, в них могут быть интегрированы вай-фай и блютуз модули. Одним словом, бурно развивающееся направление.

На транзисторах. Отработанная и проверенная технология. Звук зависит от качества транзисторов. Современные радиодетали позволяют добиваться при воспроизведении минимума искажений, богатства нюансов с легкостью отыгрывая и динамичные композиции. Попадаются даже экземпляры, которые звучат совсем нежестко, по-домашнему.

Все они довольно универсальны. Могут работать с любой акустикой. Хотя тут не все однозначно. Класс А выдает самый богатый диапазон, но проседает по КПД и мощности, более требователен в подборе акустики. Системы классов В или D менее привередливы. Им по зубам колонки с низкой чувствительностью.

При этом не будет чувствоваться зажатости, замкнутости динамического диапазона.

Полезно:  Как надо подбирать магнитолу для дома

Ламповые. Их часто выбирают ценители. Воспроизведение теплое и естественное. Идеально передают тембр голоса и способны раскрыть всю звуковую палитру играющего инструмента. Лучше всего показывают себя в тандеме с мягкими динамиками на основе бумаги или подобного по механическим свойствам материала.

Гибридные. В последнее время особенно популярны. Здесь лампы обрабатывают входной сигнал, а накачкой колонок занимаются усиливающие каскады на транзисторных схемах. Союз «меча и орала» придает игре теплоту, без ущерба КПД и позволяет точно управлять акустикой. Им по силам «раскачать» тугие колонки с хорошими низами.

Надо оговориться, что в этой номенклатуре присутствует тавтология, которая закрепилась исторически. Среди перечисленных выше разрядов усилителей основной и главной единицей все равно остается транзистор. Просто исполнен он различно.

В аппаратах на интегральных микросхемах — транзисторы плотно упакованы в крошечном кусочке кремния, в ламповых — это отдельные триоды в стеклянной колбе.

Кстати, в сети встречается ошибочная формулировка «усилитель звука на транзисторе», которая неверна уже потому, что транзисторов в современном усилителе много, как минимум один на каскад.

Выбор усилителя, учитывающий характеристики колонок

Выбрать хороший аудиоусилитель для дома, отвечающий современным требованиям и соответствующий собственным желаниям дело нетривиальное. Это, в какой-то мере, даже инженерная задача.

Нужно учесть характеристики проигрывателя и колонок, которые будет использоваться вместе с усилителем. А также учесть размер и акустику помещения, где будет располагаться и играть музыкальное оборудование.

И вдобавок, предстоит определиться с затратами, установив доступную для себя планку качества.

На что же нужно обращать внимание? Можно выделить несколько важных моментов:

Прежде всего стоит оценить уровень интермодуляционных и переходных искажений. Эти значения производители указывают редко и их наличие в паспорте говорит о серьезном подходе к делу. У самых лучших образцов первая величина не превышает одного процента. У устройств для дома достаточен показатель не больше трех.

При воспроизведении музыкального ряда, мембраны динамиков испытывают случайные колебания. Они еще называются паразитными. Усилитель способен им противостоять. Успешность этого оценивается демпфированием — еще одной числовой характеристикой, которая для домашнего использования должна быть не менее ста.

Показатель сигнал/шум. Это когда вы выкручиваете регулятор громкости усилителя до конца и сравниваете величину помех с амплитудой выдаваемого полезного сигнала. Чем выше цифра, тем чище будет звучание.

Частотный диапазон. Чем он шире, тем лучше. Особенно хорошо если этот диапазон уходит в не воспринимаемую человеческим ухом область — это гарантирует работу без помех в слышимой. Разумеется, при прочих равных.

Меньшее сопротивление колонок, чем расчетное для усилителя, может вызвать короткое замыкание и выход из строя всей аудиосистемы.

Большее же, хоть и не опасно, при большой разнице заметно уменьшит громкость проигрываемой музыки.

Система усилителя должна быть двухполосной для возможности воссоздания стерео. А подключать сабвуфер к четырехполосной. Хотя для басовика, лучше подойдет дискретный моноусилитель.

Возможные варианты

Чтобы проще было разобраться в многообразии звукоусилительной техники можно рассмотреть конкретные модели, которые очень хорошо зарекомендовали себя на рынке и в среде любителей музыки.

Безусловно, каждый усилитель служит для увеличения мощности звука, но помимо этого, еще привносит в исполнение музыки свою свойственную только его модели изюминку. Это надо помнить.

И всегда придерживаться главного правила при покупке любого аудиоустройства: слушать, слушать и еще раз слушать. Именно собственное восприятие звука — это то, на что прежде всего нужно ориентироваться.

Yamaha A-S201

Плюсы

• Хорошая мощность
• Создает широкое и объемное звуковое пространство
• Есть фонокоректор и считывающая ММ-головка, для любителей винила
• Есть функция автоотключения

Минусы

• Отсутствие регулятора баланса
• Пластиковые разъемы линейных выходов
• Уровень шума несколько выше чем в других похожих системах

Интегральный усилитель от легендарного мультимедийного бренда. Он самый недорогой в линейке, но в нем присутствуют те же уникальные технологии, что и в старших моделях.

Сто ватт на канал – это порядочное усиление, и такая мощность вполне достаточна для любых колонок. Хорошо себя показывает при воспроизведении сложных музыкальных композиций. Диапазон подходящей музыки от симфонической – до, контрастирующей — репа.

Усилитель сохраняет первозданное звучание лишь слегка и приукрашивая его только в пользу.

Звук прямой и притягательный, конструкция надежная, строгая и лаконичная внешность. В целом, отличный экземпляр за свои деньги.

Плюсы

• Наличие Bluetooth. Возможность транслировать музыку по радиоканалу с телефона или на колонки.
• Воспроизведение по USB и с MicroSD-карт
• Винтовые разъемы для акустики
• Небольшие размеры
• Невысокая цена

Минусы

• Внешний блок питания
• Не очень большая мощность

Интересный маленький усилитель класса D с поддержкой беспроводной сети по протоколу Bluetooth. Особенно хорошо воспроизводит высокие частоты, но и низкие тоже вполне достойные. Чистый и очень подробный звук.

На выходах каждого из двух каналов по 30 ватт в расчете на сопротивление колонок в 4 ома.  Корпус из алюминия с очень приятной текстурой, крепкий и миниатюрный. Хорош для не сильно мощной акустики.

Достаточен для средних размеров комнаты.

Еще один крошечный представитель D класса с выдачей 50 ватт на каждый канал. Вдвое мощнее предыдущей модели. Дает чистый и сильный звук. Имеет высокий кпд в 90 процентов, потому слабо нагревается и не требует каких-то дополнительных конструкций для охлаждения. Недорог, надежен. Отличный вариант для дома.

Плюсы

• Хорошая мощность
• Очень большая широта воспроизводимого диапазона (5-100000 Гц)
• Есть фонокорректор ММ
• Есть функция автоотключения
• Возможность отключить встроенный кроссовер, если есть более высококлассный

Минусы

• Пластиковые навершия потенциометров
• На большой громкости заметно греется, и при длительной работе может уйти в защиту
• Отсутствие пульта в комплекте

Аналог Yamaha A-S201. Очень похож на своего более мощного собрата. Низы глубокие, высокие частоты приятны. Ощущается даже некоторая ламповость. Но в целом звук более железный, свойственный интегральным аппаратам. Хорошие показатели по критерию сигнал/шум. Требователен к источнику звука и акустике.

Плюсы

• Качество исполнения изделия. Корпус добротный, запаха пластика нет, трансформатор работает очень тихо.
• 3D звук (увеличивает стереоэффект)
• Ни один динамик с этим усилителем не фонит
• Регулировки тембра

Минусы

• Реальная мощность ниже заявленной (максимум 10 ватт на канал, хотя производитель указывает – 50, не оговариваясь, что это пиковая)
• Несколько завышенная цена

Несмотря на невысокий коэффициент усиления справляется с довольно серьезными колонками. Хотя хорошо играет лишь на половине своей мощности (в районе 4 ватт на канал). При таких условиях и с приличной аппаратурой звук хорош, помехи минимальны, а широта воспроизводимых частот более чем удовлетворительна.

Усилители мощности звука

Усилитель звуковых частот является одним из главных элементов акустического оборудования. Он увеличивает мощность электрических колебаний, получаемых от источника сигнала.

Простейшие приборы имеют диапазон воспроизводимых частот от 20 до 20 кГц, при этом отдельные профессиональные УЗЧ могут работать с волнами от 0 Гц до 200 кГц, усиливая их до нескольких десятков децибел и, при этом, не допуская искажений.

За последние четверть века профессиональный усилитель мощности не претерпел существенных изменений, особенно, внешне. В начале 80-х были выработаны общепринятые стандарты габаритов корпуса.

Ширина его передней панели теперь составляет 18 дюймов(45см), а его высота обычно кратна 1.8 дюйма или одному рэку, а высота их корпуса всегда равна 45мм (1рэку), 90мм (2 рэка) и т.д.

Отсюда профессиональные усилители зачастую называют “рэковыми”.

Наличие стандартов вызвано необходимостью монтировать аппаратуру различных производителей в так называемые рэковые стойки, кроме того, ее приходится транспортировать в кейсах, имеющих тоже стандартные размеры. Благодаря стандартным габаритам, вышедший из строя усилитель, при необходимости можно легко заменить на другой.

Классификация

В зависимости от мощности каждый прибор относится к одному из классов: «А», «В», «АВ», «D». От мощности обычно зависят и цены, и габариты усилителя, хотя в последнее время технологии позволили помещать аппараты с внушительными возможностями в достаточно компактный корпус.

По своему назначению усилители звуковых частот делятся на: бытовые и профессиональные. А последние, в свою очередь, подразделяют на: студийные, концертные, инструментальные, трансляционные и т.д.

Правильный выбор усилителя

Решая вопрос о покупке профессионального усилителя для дискотеки, студии, клуба или просто для проведения домашних вечеринок, следует, определиться с необходимой для Вас мощностью и другими параметрами. Но главное, чтобы УЗЧ был действительно профессиональным. У современного усилителя важнейшими являются три параметра. Это мощность, надёжность и чистота звучания.

Вначале хотелось бы развеять популярное заблуждение о максимальной мощности усилителей и об использовании бытовых приборов в профессиональной сфере.

Заявленные производителем бытовых аппаратов 150-200Вт позволяют лишь добиться приемлемой чистоты звука на малой громкости, а на максимуме такие приборы полноценно могут работать лишь несколько секунд подряд. Общеизвестно, что бытовой УЗЧ с техническими характеристиками 2х200Вт уже при 100Вт на канале отключается, если снабжен системой защиты, или выходит из строя, если её нет.

Комфортная работа бытового усилителя возможна на уровне 10% от максимальной мощности, в то время как профессиональные аппараты совершенно спокойно выдерживают постоянный режим максимальной громкости свыше 50% мощности. То есть профессиональный УЗЧ минимум в 5 раз эффективнее.

Что касается рекомендаций по оптимальной мощности усилителей, то они могут быть лишь приблизительными. Для небольшого кафе с ограниченным бюджетом, профессионального усилителя 2х600Вт будет, пожалуй, достаточно, при этом колонки должны быть не менее 600Вт. Если речь идёт об инсталляции дискотеки или клуба на 300- 500м2, лучше потратиться на 2кВт-ный комплект.

Очень многое зависит от качества акустической системы. Чем ее мощность и чувствительность выше, тем меньшая нагрузка будет на усилитель.

Ассортимент

Deep Sound предлагает усилители мощности для самых различных целей, помещений и потребностей клиентов. В нашем каталоге представлено более 40 торговых марок. В их числе: Behringer, American Audio, Turbosound, Hoellstern и многие другие.

Каждый клиент сможет воспользоваться советом нашего специалиста и купить оптом или в розницу звуковое оборудование, которое наилучшим образом будет соответствовать его потребностям.

Доставку мы производим во все без исключения регионы страны, обеспечиваем гарантийное и сервисное обслуживание. Вы также можете заказать расчет оборудования для инсталляции и его монтаж.

Усилители с DSP. Цифровые технологии – большие возможности

Особенностью усилителей с цифровым сигнальным процессором (DSP – сокр. от digital signal processing ) является цифровая обработка звуковых сигналов, включая оконечные каскады усиления. Аналоговыми могут оставаться только предварительные усилители, работающие в режиме А.

Функциональные возможности усилителей с DSP намного превосходят классические аналоговые устройства, значительно расширяя возможности инсталляции. Процессор позволяет программными способами воплощать такие устройства, как эквалайзер, лимитер, кроссовер фильтры и другие. Управление может осуществляться с передней панели, с компьютера через USB порт, либо по сети.

Усилители мощности, выполненные по классу D, имеют очень высокий КПД и, в то же время, хорошие технические характеристики. Благодаря этому, такие устройства значительно меньше потребляют энергии и получаются более компактными и лёгкими.

Удобство эксплуатации цифровых усилителей заключается также в том, что среди функций есть такие, как предварительные установки многочисленных режимов работы прибора и сохранения их в долговременной памяти.