Classes D'amplificadors De So: Classificació - D, A, B, C, AB I Altres. Ultra-lineal I Digital. Quina Classe és Millor?

2024 Autora: Beatrice Philips | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 05:29

Segur que molts han sentit que els amplificadors moderns poden pertànyer a diferents classes. Tanmateix, les persones que estan lluny dels sistemes acústics i de les característiques tècniques dels equips de so difícilment poden imaginar el que s’amaga darrere de les designacions de lletres.

En la nostra revisió, parlarem amb més detall sobre quines són les classes d'amplificadors, quins són i com triar el model òptim.

Classificació

La classe de l'amplificador és el valor del senyal de sortida al qual és impulsat pel senyal d'entrada sinusoidal del circuit funcional durant un cicle de funcionament i canvia com a conseqüència d'aquesta influència. La classificació dels amplificadors en classes depèn dels paràmetres de linealitat del mode utilitzat per amplificar els senyals entrants de categories amb major precisió amb una eficiència bastant reduïda a completament no lineal . En aquest cas, la precisió de la reproducció del so del senyal no és tan gran, però l’eficiència és força elevada. Totes les altres classes d'amplificadors són algun tipus de models intermedis entre aquests dos grups.

Primer grup

Totes les classes d'amplificadors es poden dividir condicionalment en dos subgrups. El primer inclou els models controlats clàssics de les classes A, B, així com AB i C . La seva categoria està determinada pel paràmetre de la seva conductivitat en una determinada secció del senyal de sortida. Per tant, el funcionament del transistor incorporat a la sortida es troba al mig entre "off" i "on".

Segon grup

La segona categoria de dispositius inclou models més moderns, que es consideren les anomenades classes de commutació: es tracta dels models D, E, F, a més de G, S, H i T.

Aquests amplificadors fan servir la modulació d’amplada de pols, així com circuits digitals per convertir contínuament el senyal entre totalment apagat i totalment encès . Com a conseqüència, hi ha una sortida poderosa a la regió de saturació.

Descripció de classes populars

Parlarem de diferents classes d’amplificadors amb més detall.

PERUT

Els models de classe A són els més utilitzats per la seva simplicitat de disseny. Això es deu a diversos paràmetres de la distorsió del senyal d'entrada i, en conseqüència, a l'alta qualitat del so en comparació amb la resta de categories d'amplificadors. Els models d’aquesta categoria es caracteritzen per una elevada linealitat en comparació amb altres.

Normalment, els amplificadors de classe A utilitzen una versió única de transistors en el seu treball . Està connectat a la configuració bàsica de l’emissor per a les dues meitats del senyal de manera que el transistor de germani hi passarà invariablement encara que no hi hagi cap senyal de fase. Això significa que a la sortida, l'escenari no passarà completament a la regió de tall i saturació del senyal. Té el seu propi punt de desplaçament aproximadament al centre de la línia de càrrega. Aquesta estructura condueix al fet que el transistor simplement no s’activa; això es considera un dels seus desavantatges bàsics.

Per tal que un dispositiu es classifiqui com a pertanyent a aquesta classe, el corrent de zero càrrega a l’etapa de sortida ha de ser igual o fins i tot superar el límit de corrent de càrrega per garantir el senyal de sortida màxim.

Atès que els dispositius de classe A tenen un sol punt i funcionen a la zona lineal de totes les corbes especificades, un dispositiu de sortida passa a 360 graus, en aquest cas el dispositiu de categoria A correspon totalment a la font actual.

Com que els amplificadors d’aquesta categoria funcionen, com ja hem dit, a la regió ultra-lineal, el biaix de CC s’ha d’establir correctament .- Això assegurarà un funcionament correcte i donarà un flux de so amb una potència de 24 watts. Tanmateix, a causa del fet que el dispositiu de sortida sempre està en estat apagat, contínuament condueix corrent i això crea condicions per a una pèrdua constant de potència a tota l'estructura. Aquesta característica condueix a l'alliberament d'una gran quantitat de calor, mentre que la seva eficiència és bastant baixa, inferior al 40%, cosa que els fa poc pràctics quan es tracta d'algun tipus de sistemes acústics potents. A més, a causa de l'augment del corrent sense càrrega de la instal·lació, la font d'alimentació ha de tenir les dimensions adequades i s'ha de filtrar tant com sigui possible, en cas contrari no es pot evitar el so de l'amplificador i el brunzit de tercers . Aquestes deficiències van portar els fabricants a continuar treballant en amplificadors en una categoria més eficient.

IN

Els fabricants han dissenyat amplificadors de classe B per solucionar els problemes de baixa eficiència i sobreescalfament associats a la categoria anterior. Al seu treball, els models de categoria B utilitzen un parell de transistors addicionals, generalment bipolars . La seva diferència és que per a les dues meitats del senyal, el front de sortida es construeix segons un circuit push-pull, de manera que cada dispositiu de transistor proporciona amplificació de només la meitat del senyal de sortida.

No hi ha corrent bàsic de polarització del nivell de corrent continu en els amplificadors d’aquesta classe, ja que el seu corrent en repòs és zero, per tant, els paràmetres de potència continu són generalment petits. En conseqüència, la seva eficiència és molt superior a la dels dispositius A. Al mateix temps quan el senyal és positiu, el transistor de polarització positiva el condueix, mentre que el negatiu roman apagat . De la mateixa manera, en el moment en què el senyal d'entrada es converteix en negatiu, el positiu s'apaga i el transistor esbiaixat negativament, al contrari, s'activa i proporciona la meitat negativa del senyal. Com a resultat, el transistor, durant el seu funcionament, passa 1/2 cicle només al semicicle positiu o negatiu del senyal entrant.

En conseqüència, qualsevol dispositiu de transistor d’aquesta categoria només pot passar per una part del senyal de sortida, mentre es troba en una clara alternança.

Aquest disseny push-pull és aproximadament un 45-60% més eficient que els amplificadors de classe A. Els problemes amb models d’aquest tipus són que donen distorsions significatives en el moment del pas del senyal d’àudio a causa de la "zona morta" dels transistors al passadís de tensions d’entrada amb valors de -0,7 V a +0,7 V.

Com tothom sap pel curs de física, l’emissor base ha de donar un voltatge d’uns 0,7 V perquè el transistor bipolar comenci el cablejat complet. Mentre aquest voltatge no superi aquesta marca, el transistor de sortida no es mourà a la posició d’encès. Això significa que la meitat del senyal que va al passadís de 0,7 V començarà a reproduir-se de manera incorrecta. En conseqüència, això fa que els dispositius de la categoria B siguin pràcticament no aptes per al seu ús en instal·lacions acústiques de precisió.

Per això per superar aquestes distorsions, es van crear els anomenats dispositius de compromís de classe AB.

AB

Aquest model és una mena de disseny en tàndem de la categoria A i la categoria B. Avui en dia, els amplificadors tipus AB es consideren una de les opcions de disseny més habituals. Pel principi del seu funcionament, són una mica semblants als productes de la categoria B, amb l'única excepció que els dos dispositius de transistors poden dirigir un senyal al mateix temps a prop del punt d'intersecció dels oscil·logrames . Això elimina completament tots els problemes de distorsió del senyal de l’anterior amplificador del grup B. La diferència és que un parell de transistors té una tensió de biaix bastant baixa, normalment del 5 al 10% del corrent en repòs. En aquest cas, el dispositiu conductor roman en funcionament més llarg que el temps d’un mig cicle, però al mateix temps és molt inferior al cicle complet del senyal d’entrada.

És segur dir-ho el dispositiu tipus AB es considera un compromís excel·lent entre els models de classe A i classe B en termes d’eficiència i linealitat .i, mentre que l'eficiència de conversió del senyal d'àudio és aproximadament del 50%.

AMB

El disseny de les unitats de la classe C té la màxima eficiència, però al mateix temps una linealitat força baixa en comparació amb la resta de categories. L’amplificador de classe C està força esbiaixat, de manera que el corrent d’entrada passa a zero i s’hi manté durant més de 1/2 cicle del senyal entrant . En aquest moment, el transistor està en mode d’espera per apagar-lo.

Aquesta forma de biaix del transistor proporciona la major eficiència del dispositiu, la seva eficiència és d’aproximadament el 80%, però al mateix temps introdueix distorsions sonores força importants al senyal de sortida.

Aquestes característiques de disseny fan impossible l’ús d’amplificadors en sistemes d’altaveus . Com a regla general, aquests models han trobat la seva àrea d’ús en generadors d’alta freqüència, així com en certes versions d’amplificadors de radiofreqüència, on els impulsos de corrent emesos a la sortida es converteixen en ones sinusoïdals d’una freqüència determinada.

D

L’amplificador de la categoria D fa referència als models d’impulsos no lineals de dos canals, també s’anomenen amplificadors PWM.

En la gran majoria dels sistemes d'àudio, les etapes de sortida funcionen en la classe A o AB . En els amplificadors integrats del grup D, la dissipació de potència de les entrades de línia és significativa fins i tot en el cas de la seva implementació màxima completa, gairebé ideal. Això proporciona als models de la classe D un avantatge important en la majoria d’àrees d’aplicació a causa de la mínima generació de calor, la reducció del pes i les dimensions del dispositiu i, en conseqüència, la reducció del cost dels productes, mentre que la durada de la bateria en aquests models s’incrementa en comparació amb els models de altres dissenys.

Com a regla general, es tracta de models d’alta tensió, estan dissenyats per a una placa de 10.000 watts.

Altres

Amplificador de classe F . Aquests models ofereixen una major eficiència, la seva eficiència és del 90% aproximadament.

Amplificador de classe G . Aquest amplificador és, de fet, un disseny d’alta linealitat millorat del dispositiu AB de classe bàsica del TDA. Els models d'aquesta categoria poden canviar automàticament entre diferents línies elèctriques en cas de canviar els paràmetres del senyal entrant. Aquesta commutació redueix significativament el consum d'energia i, en conseqüència, redueix el consum d'energia causat per la pèrdua de calor.

Amplificador de classe I . Aquests models tenen un parell de conjunts de dispositius de sortida addicionals. Abans d’engegar-los, es troben en una configuració push-pull. El primer dispositiu canvia la part positiva del senyal i el segon s’encarrega de canviar la part negativa, com els amplificadors de la categoria B. En absència d’un senyal d’àudio a l’entrada o si el senyal arriba al punt de pas zero, el mecanisme d’encesa s’activa i s’apaga al mateix temps que el cicle principal.

Amplificador de classe S . Aquesta classe d'amplificadors es classifica com un mecanisme de commutació no lineal. Pel que fa al seu mecanisme de funcionament, són una mica similars als amplificadors de la categoria D. Aquest amplificador converteix els senyals d’entrada analògica en digitals, amplificant-los moltes vegades. Per tant, per augmentar la potència de sortida, normalment el senyal digital del dispositiu de commutació està totalment encès o completament apagat, de manera que l’eficiència d’aquests dispositius pot ser del 100%.

Amplificador de classe T . Una altra opció per a un amplificador digital. Avui dia, aquests models guanyen cada vegada més popularitat a causa de la presència de microcircuits que permeten el processament digital del senyal entrant, així com amplificadors de so 3D multicanal incorporats. Aquest efecte el proporciona un disseny que permet convertir senyals analògics en sons digitals PWM superiors. El disseny dels dispositius de classe C combina les característiques d’un senyal de baixa distorsió similar a la categoria AV, tot mantenint l’eficiència al nivell dels models de classe D.

Com es determina?

Per començar, insistim en el funcionament de l'amplificador en principi. Segur que us sorprendrà, però de fet l’amplificador de fàbrica no amplifica res. De fet, el mecanisme del seu funcionament s'assembla al funcionament de la grua més senzilla: torceu el mànec i l'aigua del subministrament d'aigua comença a vessar, més forta o més feble, i si la torceu, el flux es bloquejarà. En els amplificadors, tots els processos es produeixen de la mateixa manera. Des del potent mòdul d’alimentació, el corrent flueix a través de l’altaveu connectat al dispositiu. En aquest cas, la funció de l’aixeta la prenen els transistors; a la sortida, el grau de tancament i obertura és controlat pel senyal que passa a l’amplificador. A partir de com funciona exactament aquesta grua, és a dir, de com funcionen els transistors de sortida i es determina la classe d'amplificadors.

Si parlem de dispositius AB, els transistors en ells poden tenir la desagradable propietat d’obrir i tancar desproporcionadament respecte als senyals que els arriben. Així, el seu treball no canvia. Tornant a l’analogia amb l’aixeta: podeu girar el mànec de l’aixeta, però l’aigua fluirà dèbil al principi i, de sobte, el cabal augmentarà sobtadament.

Per aquesta raó els transistors de categoria AB s'han de mantenir oberts encara que no hi hagi cap senyal . Això és necessari perquè comencin a funcionar immediatament i no esperin fins que el senyal assoleixi un cert nivell, només en aquest cas l'amplificador serà capaç de reproduir el so amb una distorsió mínima. A la pràctica, això significa que es malgasta part de l'energia útil. Imagineu que obriu totes les aixetes d’aigua de l’apartament i un petit rajolí d’aigua brollarà contínuament. Com a resultat, l’eficiència d’aquests models no supera el 50-70%, és la baixa eficiència la principal desavantatge dels amplificadors de classe AV.

Si parlem de dispositius de classe D, el principi del seu funcionament és absolutament el mateix: tenen els seus propis transistors de sortida que es poden activar i apagar. Així, es regula el pas de corrent pels altaveus connectats a ells, però el senyal ja controla la seva obertura, que per la seva configuració està molt lluny de l’entrada.

És així com s’alimenta el senyal als transistors de sortida dels dispositius de classe D. En aquest cas, funcionaran de manera totalment diferent: bé es tanquen completament o bé s’obren sense cap valor intermedi. Això significa que l'eficiència d'aquests models pot ser propera al 100%.

Per descomptat, és massa aviat per enviar aquests senyals als sistemes d’àudio, primer hauria de tornar a la configuració estàndard. Això es pot fer mitjançant un sufocador de sortida, així com un condensador: després de processar-los, es forma un senyal amplificat a la sortida, que repeteix completament el senyal d’entrada en la seva forma. És ell qui es transmet als altaveus.

El principal avantatge dels dispositius de classe D és l’augment de l’eficiència . i, en conseqüència, un consum d'energia més suau

Durant molt de temps es va creure que per connectar sistemes d'altaveus d'alta qualitat, els amplificadors AB seran la solució òptima … Els models de categoria D van donar la conversió del senyal entrant a un senyal de polsos amb una freqüència reduïda, com a resultat, donava un bon so només en mode subwoofer. Avui en dia, la tecnologia ha fet un gran pas endavant, i avui ja hi ha transistors d'alta velocitat que poden obrir-se i tancar-se gairebé instantàniament, a les botigues hi ha bastants dispositius de banda ampla de classe D.

Aquests models estan pensats per a l’ús no només amb subwoofers, sinó també amb sistemes d’altaveus moderns de tot tipus. Per a aquelles opcions en què no es requereix una alta potència, és lògic comprar un amplificador bastant compacte.

Per tant, si teniu prou espai per connectar l’altaveu, podeu triar un model de classe AV. Durant diverses dècades d’existència, els circuits d’aquests models han estat ben desenvolupats, donen una qualitat de so bastant bona i, en cas d’avaria, podeu reparar-los fàcilment al centre de servei més proper.

Si l’àrea per a la instal·lació del so és limitada, hauríeu de mirar de prop els models de banda ampla del grup D . Amb els mateixos paràmetres de potència que els productes de la classe AV, són molt més petits i lleugers, a més, escalfen menys i alguns models fins i tot permeten instal·lar-los en secret amb la menor interferència.

Per connectar subwoofers, la classe D estableix el màxim avantatge , ja que el bloc de tons de greus és l’interval de freqüència que consumeix més energia: en aquest cas, l’eficiència del producte és d’importància fonamental i, en aquest cas, simplement no hi ha competidors dels productes de la classe D.

En aquest vídeo, podeu familiaritzar-vos amb més claredat amb les classes d'amplificadors de so.