Pojačalo niske frekvencije

Iz Wikipedije, besplatne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretraživanje

Pojačalo audio frekvencije (UZCH) [1] , pojačalo niske frekvencije (ULF) [2] [3] [4] [5] , pojačalo snage audio frekvencije (UMZCH) je elektronički uređaj ( elektronsko pojačalo ) dizajniran za pojačavanje električne oscilacije, koje odgovaraju audio frekvencijskom rasponu koji osoba čuje, pa su od ovih pojačala potrebna pojačanja u frekvencijskom rasponu od 20 do 20.000 Hz na razini od -3 dB, najbolja pojačala s ultrazvučnim frekvencijama imaju raspon od 0 Hz do 200 kHz, najjednostavnija ultrazvučna pojačala imaju uži reproducirajući raspon frekvencija ... Može se izraditi kao nezavisni uređaj ili koristiti kao dio složenijih uređaja - televizora , muzičkih centara , aktivnih akustičnih sistema , radio prijemnika , radio predajnika , radio stanica itd.

Krugovi i primjena

Cijevno audio pojačalo za stereo slušalice
Pojačalo snage kao zasebna jedinica, dizajnirano za ugradnju u automobil
Tehničko predpojačalo

Pojačala niske frekvencije se najčešće koriste za pojačavanje signala koji prenose audio informacije, u tim slučajevima se nazivaju i audio pojačala. Osim toga, ULF -ovi se koriste za pojačavanje informacijskog signala u različitim područjima: mjerna tehnologija i detekcija nedostataka; automatizacija, telemehanika i analogno računarstvo; u drugim industrijama elektronike.

Audio pojačalo obično se sastoji od predpojačala i pojačala snage (PA). Predpojačalo je dizajnirano za povećanje snage i napona i njihovo dovođenje do vrijednosti potrebnih za rad konačnog pojačala, često uključuje kontrole jačine, tona ili ekvilajzera , ponekad se može konstruktivno izraditi kao zaseban uređaj. Pojačalo snage mora isporučiti specificiranu snagu električnih oscilacija u krug opterećenja (potrošača). Njegovo opterećenje mogu biti emiteri zvuka: akustični sistemi (zvučnici), slušalice ; radiodifuzna mreža ili modulator radio predajnika . Pojačalo basa sastavni je dio sve opreme za reprodukciju, snimanje i emitiranje zvuka. Pojačala niske frekvencije široko se koriste u području zvuka u automobilu i automobilske akustike.

Klasifikacija

O strujnom krugu izlaznog stepena

Po načinu rada izlaznog stepena

Granični uglovi polutala signala u različitim režimima

Ovisno o načinu rada izlaznog stupnja, pojačala se dijele na:

  • klase, ili način " A " - način rada u kojem svaki aktivni uređaj (lampa ili tranzistor) izlaznog stupnja uvijek radi u linearnom načinu. Prilikom reprodukcije harmonijskih signala, granični kut aktivnog uređaja je 180 °: uređaj se nikada ne zatvara i po pravilu nikada ne prelazi u način zasićenja ili ograničavanja struje. Sva linearna jednostruka pojačala rade u načinu rada A.
  • klasa " AB " - način rada push -pull kaskade, međuizmeđu načina A i B. Kut graničenja svakog aktivnog uređaja je znatno veći od 90 °, ali manji od 180 °.
  • klasa " B " - način rada push -pull stupnja, u kojem svaki aktivni uređaj reproducira s minimalnim izobličenjem signal jednog polariteta (bilo samo pozitivne ili samo negativne vrijednosti ulaznog napona). Prilikom reprodukcije harmonijskih signala, granični kut aktivnog uređaja je 90 ° ili malo prelazi ovu vrijednost. Da bi se smanjila harmonijska izobličenja kada signal pređe nulu, izlazne cijevi ili tranzistori rade s malim, ali ne i nula, strujama mirovanja. Namještanjem nule struje mirovanja kaskada se prebacuje iz načina B u način rada C : granični kut postaje manji od 90 °, pri prelasku nule oba kraka push-pull kruga su u graničnom položaju. Način C se ne koristi u zvučnoj tehnologiji zbog neprihvatljivo velikih izobličenja.
Blok dijagram pojačala klase D. Ulazni audio signal i signal dodatnog pilastog generatora napona dovode se u analogni komparator (C), koji formira PWM kvadratni val, zatim se pojačavaju prekidačima za napajanje i dovode do zvučnika kroz niskopropusni LC filter. Učestalost pilastog signala odabrana je mnogo veća od najveće frekvencije u spektru audio signala.
  • klasa " D " - kaskadni način rada, u kojem aktivni uređaj radi u ključnom načinu rada . Upravljačko kolo pretvara analogni ulazni signal u niz impulsa sa moduliranom širinom ( PWM ) koji pokreću snažne izlazne prekidače. Izlazni LC filter, povezan između sklopki i opterećenja, prosjekuje impulsni signal sa prekidača, vraćajući zvučni signal.

Način A ima najbolju linearnost s najvećim gubicima energije, a način D ima najmanje gubitke uz zadovoljavajuću linearnost. Poboljšanja osnovnih kola u načinima A, AB, B i D iznjedrila su brojne nove "klase" , od "klase AA" do "klase Z". Neki od njih, na primjer, strukturno slična pojačala audio frekvencija "klase S" i "klase AA", detaljno su opisani u literaturi, drugi ("klasa W", "klasa Z") poznati su samo iz oglasa proizvođača .

Po karakteristikama dizajna

IC za upotrebu u pojačalima snage

Prema vrsti primjene u konstrukciji pojačala aktivnih elemenata :

  • lampa - na vakuumskim cijevima . Oni su činili osnovu cijelog ULF parka do 70 -ih. Šezdesetih godina proizvedena su cijevna pojačala vrlo velike snage (do desetina kilovata). Trenutno se koristi kao instrumentalno pojačalo i kao pojačalo za reprodukciju zvuka. Oni čine lavovski dio opreme klase HI-END (pogledajte članak Zvuk cijevi ) . Oni također zauzimaju veliki tržišni udio profesionalne i poluprofesionalne opreme za pojačanje gitare .
  • tranzistor - na bipolarnim tranzistorima ili efektima polja . Ovaj dizajn završne faze pojačala je prilično popularan zbog svoje jednostavnosti i sposobnosti postizanja velike izlazne snage, iako je nedavno aktivno zamijenjen pojačalima na bazi integriranih kola.
  • integrirano - na integriranim krugovima (IC). Postoje mikro kola koja sadrže i pretpojačala i pojačala snage na istom kristalu, izgrađena prema različitim krugovima i rade u različitim klasama. Prednosti su minimalni broj elemenata i, shodno tome, male dimenzije.
  • hibridni - neke od kaskada sastavljene su na poluvodičkim elementima, a neke na elektronskim cijevima. Ponekad se hibridna pojačala nazivaju i pojačala, koja su dijelom sastavljena na integriranim krugovima, a dijelom na tranzistorima ili vakuumskim cijevima.
  • na magnetnim pojačalima . Kao pojačala zvučnih frekvencija velike snage, oni su predloženi kao alternativa vakuum cijevi u 30-ih godina - 50-ih godina američki [6] i njemački [ izvor nije naveden 3017 dana ] inženjeri. Trenutno su to "zaboravljena" tehnologija [7] .
  • mikrotelefon (eng. carbon amplifier). Takvo pojačalo je kombinacija elektromagnetskog odašiljača zvuka i ugljičnog mikrofona , ujedinjenog zajedničkom membranom. U prošlosti su se ova pojačala koristila u slušnim aparatima.
  • pneumatski ( sr: gramofon sa komprimovanim vazduhom ). U takvom pojačalu izvor oscilacija (na primjer, zvučnik male snage, igla gramofona) pokreće modulator intenziteta strujanja zraka iz kompresora, zbog čega se pojačava amplituda oscilacija u snazi.

Prema vrsti usklađivanja izlazne faze s opterećenjem

Opterećenje odgovarajućeg transformatora

Po vrsti usklađivanja izlaznog stupnja pojačala s opterećenjem, mogu se podijeliti u dvije glavne vrste:

  • transformator - u osnovi se ova shema podudaranja koristi u cijevnim pojačalima. To je zbog potrebe usklađivanja velikog izlaznog otpora svjetiljke s malim otporom opterećenja, kao i potrebe za galvanskom izolacijom izlaznih svjetiljki i opterećenja. Neka tranzistorska pojačala (na primjer, pojačala koja emituju mrežu pretplatničkih zvučnika (vidi žičano emitovanje ), push-pull pojačala mnogih radio prijemnika na germanijumskim tranzistorima, neka Hi-End audio pojačala) takođe imaju transformatore koji odgovaraju opterećenju.
  • bez transformatora - zbog svoje niske cijene, male težine i velikog frekvencijskog pojasa, pojačala bez transformatora su najrasprostranjenija. Krugovi bez transformatora bez pritiska se lako implementiraju pomoću tranzistora. To je zbog niskog izlaznog otpora tranzistora u krugu odašiljača (izvora), mogućnosti korištenja komplementarnih parova tranzistora. Moćni UMZCH bez transformatora ima bipolarno napajanje i omogućava vam povezivanje sistema zvučnika direktno na izlaz pojačala bez spojnog kondenzatora. Međutim, takvi krugovi nužno imaju sustav za zaštitu izmjenične struje od vanrednog pojavljivanja konstantnog napona na izlazu UMZCH (na primjer, zbog kvara na jednom od izlaznih tranzistora ili gubitka jednog od napona napajanja) . Teže je implementirati krugove bez transformatora na svjetiljke, to su ili krugovi koji rade na opterećenju velike impedancije, ili složeni krugovi s velikim brojem paralelnih izlaznih svjetiljki.

Prema vrsti usklađivanja izlazne faze s opterećenjem

  • Podudaranje napona - izlazni otpor PA je mnogo manji od omskog otpora opterećenja. Trenutno je najčešći. Omogućuje vam prijenos naponskog valnog oblika na opterećenje s minimalnim izobličenjem i dobivanje dobrog frekvencijskog odziva. UMZCH dobro potiskuje rezonanciju niskofrekventnih zvučnika i dobro radi s pasivnim crossover filterima višepojasnih akustičkih sistema, dizajniranim za izvor signala s nultom izlaznom impedansom. Trenutno se koristi svuda.
  • Podudaranje snage - izlazna impedancija PA jednaka je ili blizu impedancije opterećenja. Omogućuje vam prijenos maksimalne snage s pojačala na opterećenje, zbog čega je u prošlosti bilo vrlo uobičajeno u jednostavnim uređajima male snage. Sada je to glavni tip za rad na liniji s poznatom karakterističnom impedansom (na primjer, LAN), a ponekad i na izlaznim stupnjevima cijevnih pojačala. U usporedbi s prethodnim tipom, osigurava bolje korištenje pojačavača u smislu snage (potrebno je manje pojačavačkih stupnjeva, što je važno za cijevna pojačala), međutim, pogoršava frekvencijski odziv i dovodi do nedovoljnog prigušivanja rezonancija sistem zvučnika, zbog čega se oblik signala izobličuje.
  • Usklađivanje struje - izlazni otpor PA je mnogo veći od otpora opterećenja. Ovaj sporazum je zasnovan na posljedici Lorentzovog zakona, prema kojem je zvučni tlak proporcionalan struji u GD zavojnici. Omogućava značajno (za dva reda veličine) smanjenje intermodulacionih izobličenja u glavnom motoru i njihovo grupno kašnjenje (vrijeme kašnjenja grupe). UMZCH slabo potiskuje rezonanciju niskofrekventnih zvučnika i ne radi dobro s pasivnim crossover filterima višepojasnih zvučničkih sistema, koji su obično dizajnirani za izvor signala s nultom izlaznom impedansom. Trenutno se koristi izuzetno rijetko.

vidi takođe

Bilješke (uredi)

  1. GOST 24388-88 Pojačala za kućne audio frekvencije. Opšti tehnički uslovi.
  2. Voishvillo G.V. Pojačala niske frekvencije na elektronskim cijevima. - M.: Svyazizdat, 1959
  3. Malinin R.M. Pojačala niske frekvencije. Biblioteka masovnih radija, knj. 183.1953.
  4. Budinsky Y. - Pojačala niske frekvencije na tranzistorima. - M.: Svyazizdat, 1963
  5. Adamenko M.V. Tajne niskofrekventnih cijevnih pojačala. - M.: NT Press, 2007., - 384 str.
  6. JJSuozzy, ETHooper. Potpuno magnetski sistem audio pojačala. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics, vol. 74, 1955, p. 297-301.
  7. Trinkaus, George, "iz Magnetskog pojačala: Izgubljena tehnologija 1950 -ih", Nuts & Volts, veljača 2006, str. 68-71.

Linkovi