В этой статье я постараюсь дать небольшие разъяснения по теме: «Классы усилителей, классификация усилителей».
Не все усилители одинаковые и существует четкое различие между тем, как их выходные каскады работают. Основные эксплуатационные характеристики идеального усилителя являются: линейность, усиление сигнала, эффективность и мощность, но в реальном мире усилителей всегда есть компромисс между этими различными характеристиками.
Оглавление:
Классы усилителей
Как правило, высококачественные усилители используют сигнал аудио систем в выходных каскадах усилителя для управления нагрузкой громкоговорителя. Обычный громкоговоритель имеет сопротивление между 4Ω 8Ω и, таким образом, усилитель мощности должен быть в состоянии поставлять высокие пиковые токи, необходимые для управления низким импедансом акустики.
Есть способ, используемый для различия электрических характеристик различных типов усилителей это «класс», а также усилители классифицируют в соответствии с их конфигурацией схемы и способа работы. Классы усилителей — это термин, используемый для дифференциации между различными типами усилителей.
Классы Усилители представляют собой сумму выходного сигнала, который варьируется в пределах от схемы усилителя течение одного цикла работы при возбуждении синусоидальным входным сигналом. Классификация усилителей в диапазоне от полностью линейного действия (для использования в амплификации сигнала высокой точностью) с очень низкой эффективностью, полностью нелинейные (где воспроизведение верного сигнала не столь важна) операции, но с гораздо более высокой эффективностью, в то время как другие представляют собой компромисс между ними.
Классы усилителей в основном сосредоточенных в двух основных группах.
Первые в классическом исполнении усилители, образующие более общие классы усилителей A, B, AB и C, которые определяются длиной своей проводимости над некоторой частью выходного сигнала. В основном транзисторные, ламповые и гибридные.
Второй набор усилителей это новые, так называемые усилители класса D, E, F, G, S, T и т.д., которые используют цифровые схемы и широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Наиболее часто и главным образом, в высококачественной «прослушке» используют класс A, B, AB и C, и, именно эти типы усилителей классов мы будем рассматривать более подробно.
Усилители класса А
Усилители в классе А — наиболее распространенный тип класса усилителя в основном благодаря своей простой конструкции. Класс А, в буквальном смысле означает «лучший класс» усилителя, в основном благодаря их низкому уровню искажений сигнала, вероятно, наилучшее звучание всех классов усилителей, упомянутых здесь. Усилитель класса А имеет самую высокую линейность над другими классами усилителей и, таким образом работает в линейном участке кривой характеристик.
Вообще усилители класса А используют один тот же транзистор (биполярный FET, IGBT, и т.д.), соединенный общим эмиттером для обеих половин сигнала с транзистора всегда имея ток, протекающий через него, даже если он не имеет базового сигнала. Это означает, что выходной каскад с помощью биполярного, MOSFET или IGBT устройство, никогда не приводится полностью (не отсекается), но вместо того, чтобы есть база смещения Q-точки в середине ее линии нагрузки. Но транзистор никогда не выключается, это является одним из его основных недостатков.
Усилитель в Классе А
Для достижения высокой линейности и качественного усиления, выходной каскад усилителя класса А смещен в «ON» всё время. Тогда для усилителя, чтобы быть классифицирован как «класс А» холостой ток нулевого сигнала в выходном каскаде должен быть равен или больше, чем максимальный ток нагрузки (как правило, громкоговоритель), необходимого для получения большого выходного сигнала.
Усилитель класса А работает в линейном участке, кстати усилитель класса А очень требователен к источнику тока.
Усилитель в классе А работает в линейной области, на базе транзисторов постоянного напряжения смещения, или ламп, причем они должны быть отобраны (транзисторы и лампы) для правильного обеспечения работы и с низким уровнем искажений. Однако, устройства очень сильно нагреваются вследствие того что работают постоянно (не на холостом ходу и без отключения), усилитель в классе А постоянно проводит ток, который представляет собой непрерывную потерю мощности в усилителе.
Благодаря этой непрерывной потере усилители класса А создают огромный нагрев, выделяя много тепла, добавляя к их очень низкой эффективности около 30%, что делает их непрактичными для мощных инсталяций. Также в связи с большим током покоя усилителя, источник питания должен быть больших размеров соответственно и хорошо фильтроваться, чтобы избежать каких-либо гулов, помех и шумов от усилителя. Таким образом, из-за низкой эффективности и больших нагревательных проблем усилители класса А, не эффективны для использования простыми людьми (не аудиофилами), зато у них наиболее высококачественный звук!
Усилители класса B
Усилители в классе B были изобретены в качестве решения эффективности и проблем с нагревом, связанные спредыдущими усилителями класса A. Усилитель класса В использует два транзистора биполярных либо ПТ для каждой половины сигнала с его выходным каскадом настроенным в режиме «Push-Pull», так что каждый транзистор устройство усиливает только половину выходного сигнала.
В усилителе класса B, нет постоянного смещения базового тока, а его ток покоя равен нулю, так что мощность постоянного тока мала, и, следовательно, его эффективность значительно выше, чем в других классах усилителей. Тем не менее, цена, заплаченная за улучшение эффективности в небольшой нелинейности переключающего устройства.
Усилитель класса B
Когда входной сигнал идет положительный, то транзистор проводит его в отрицательный и в это время транзистор выключается «OFF». Аналогичным образом, когда входной сигнал становится отрицательным, положительным транзистор переключается в «OFF», а отрицательный транзистор «ON» и проводит отрицательную часть сигнала. Таким образом, транзистор проводит только половину, либо на положительный или отрицательный полупериод входного сигнала.
Тогда мы видим, что каждый транзистор устройство усилителя класса B проводит только через одну половину или 180 градусов выходного сигнала в строгом чередовании времени, но, выходной каскад сигнала эти две половинки объединяет вместе для получения полной линейной формы выходного сигнала.
Усилитель класса B более эффективный, чем класс А, но может создать искажения в точке пересечения нулевого уровня осциллограммы из-за мертвой зоны транзисторов входного напряжения от базовых до 0,7 -0.7V.
Это означает, что часть сигнала, которая попадает в 0,7 вольт не будет воспроизведено точно, что делает усилитель класса B непригодным для высокой точности звука.
Чтобы преодолеть это искажение пересечения нуля (также известный как искажение ) были разработаны усилители класса AB.
Усилители класса АВ
Как и предполагает название, усилитель класса АВ сочетает класс «А» и класс «В» типов усилителей, который 
мы рассмотрели выше. Класс усилителей АВ в настоящее время является одними из наиболее распространенных типов используемых в аудио усилителях.
Усилитель класса АВ это измененный усилитель класса B, как описано выше, за исключением того, что оба устройства могут в то же время вокруг точки сигналов кроссовера устраняя проблемы искажения кроссовера предыдущего усилителя класса B.
Два транзистора имеют очень небольшое напряжение смещения, как правило, от 5 до 10% от тока покоя для смещения транзисторов чуть выше ее точки.
Усилитель в Классе АВ
Преимущество этого небольшого напряжения смещения, при условии, серии диодами или резисторов, что искажение кроссовера усилителя в классе В будет преодолено. Так усилитель класса АВ хороший компромисс между классом А и классом B с точки зрения эффективности и линейности, с эффективностью преобразования около 50% до 60%.
Усилитель Класса C
Усилители класса C имеет наибольшую эффективность, но и самую малую линейность. Предыдущие классы А, В и АВ считаются линейными усилителями, а выходные сигналы амплитуды и фазы линейности связаны с входом амплитуды которой даёт сигналы и фазы.
Тем не менее, усилитель в классе С, сильно смещен таким образом, что выходной ток равен нулю для более половины входного синусоидального сигнала цикла с транзистором на холостом. Другими словами, угол проводимости транзистора значительно меньше, чем 180 градусов, и, как правило, в районе 90 градусов.
В то время как эта форма транзистора смещения дает гораздо более высокую эффективность около 80% на усилитель, он вводит очень большие искажения выходного сигнала. Таким образом, усилители в классе C не подходят для использования в качестве высококачественных звуковых усилителей.
Усилитель Класса C
Из-за очень большие искажения звука, усилители в классе C обычно используются в высокочастотных генераторов синусоидального и некоторых видов частот усилителей для радио, где импульсы тока, создаваемые на выходе усилителей могут быть преобразованы, чтобы завершить синусоидальные волн определенной частоты путем Использование LC резонансных контуров в его цепи коллектора.
Есть ряд высокоэффективных усилителей в разных классах, которые используют различные методы для снижения потерь мощности и повышения эффективности. Некоторые проекты усилителях, используют RLC резонаторы или несколько напряжений электропитания, чтобы уменьшить потери мощности, или цифровые DSP (цифровая обработка сигнала) усилители, которые используют широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).
Другие классы усилителей
Усилитель класса D
аудио усилитель класса D в основном нелинейный усилитель или ШИМ
усилитель. Усилитель в классе D теоретически может достигать 100% эффективности, так как нет ни одного периода в течение цикла были напряжения и тока совпадают, так как ток обращается только через транзистор.
Усилитель класса F
усилители Класс F — повышенной эффективности и выход с помощью гармонических резонаторов в выходной цепи, чтобы сформировать форму выходного сигнала в квадратную волну. Усилители Класса F- способны на высокую эффективностью более 90%.
Усилитель класса G
усилители класса G предлагают усовершенствованный основной класс АВ усилителя. Усилители класс G использует несколько типов питания для различных напряжений и автоматически переключается между ними, как изменения входного сигнала. Эта константа коммутации снижает среднюю потребляемую мощность, и, следовательно, потери мощности, вызванные впустую тепла.
Усилитель Класса I
усилитель класса i — имеет два набора дополнительных выходов переключающих
устройств, расположенных в параллельной конфигурации двухтактный с обоих наборов переключения устройства той же входной волны. Одно устройствопереключает положительную половину волны, а другой переключает отрицательную полуволну, подобный усилителю класса B. При отсутствии входного сигнала выключается, или когда сигнал достигает точки пересечения нуля, коммутационные устройства включается и выключается одновременно с 50% рабочим циклом ШИМ перечеркивая тем самым любые высокочастотные сигналы.
Для получения положительной полуволны выходного сигнала, выходной сигнал положительного переключающего устройства увеличивается в рабочем цикле, а отрицательное устройство переключения уменьшается на ту же, и наоборот.
Два сигнала переключения токов будут чередоваться на выходе, работая на частоте коммутации свыше 250 кГц.
Усилитель Класса S
усилители мощности класса S является нелинейный усилитель переключение режима похожа на операцию усилителя класса D. Усилитель Класс S преобразует аналоговые входные сигналы в цифровые прямоугольных импульсов с помощью дельта-сигма модулятора, и усиливает их увеличивает выходную мощность, прежде чем наконец-то демодулироваться в полосовой фильтр. Цифровой сигнал этого усилителя всегда либо полностью «ВКЛ» либо полностью «ВЫКЛ» (теоретически ноль рассеиваемой мощности), эффективность достигает 100%.
Усилители Класса Т
Усилитель класса Т это еще один тип цифровой схемы усилителя. Усилители в Классе T начинают становиться более популярными в наши дни, так как аудио схемы усилителя из-за существования цифровой обработки сигнала (DSP) чипов и объемного звука многоканальных усилителей, которых она преобразует аналоговые сигналы в цифровые ширины импульсной модуляцией (ШИМ) сигналы хороши для усиления + повышение эффективности усилителей. Усилители в Классе T объединяют низкие уровни сигнала искажения усилителей класса AB класса и энергоэффективность усилителей класса D.
Мы рассказали ряд классификации усилителей от линейных усилителей мощности для нелинейных коммутационных усилителей, и видели, как класс усилителя отличается по линиям нагрузки.
Советую покупать усилители в классе А или АВ для высококачественного прослушивания, а впрочем решать вам.
Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб, Одноклассники, Мой мир
Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт.
Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях. Желаю удачи в поиске именно своего звука!
На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.
