Усилитель класса d что это значит
Усилители низкой частоты классов: А, B, AB, D, G, H
Здравствуй, Хабр!
В данной статье мы рассмотрим звуковые усилители классов: А, B, AB, D, G, H
Сначала рассмотрим классы по положению рабочей точки. Каждый транзистор имеет выходную характеристику, которую можно найти в DataSheet.
Пример характеристики на рисунке ниже.
Выходная характеристика транзистора.
Именно с помощью данной характеристики мы сможем выбрать класс усилителя по положению точки покоя.
Выходная характеристика показывает какой ток нам нужно задать базе транзистора, для того чтобы получить определённый класс усилителя, также мы узнаем Iк.
Класс А
Класс А — это такой режим работы усилительного элемента, при котором входные значения, проходя через усилительный элемент не прерывается. То есть точно повторяет входной сигнал.
Усилительный элемент приоткрыт всегда и точно повторяет отрицательную и положительную волну.
Класс B
Элемент, работающий в данном классе способен усиливать только одну полуволну, положительную либо отрицательную.
Такой класс используют в двухтактных усилителях, где положительную полуволну усиливает один транзистор, а отрицательную другой.
Двухтактный усилительный каскад класса В. Но на выходе усилителя работающего в данном классе мы имеем искажение. Данное искажение называется «Ступенькой».
Для устранения данного искажения нужно перейти к классу АВ. На рисунке ниже показаны два класса усилителя В и АВ и их выходные сигналы относительно входным.
Класс D
Принцип действия данного класа. В данном режиме работы, транзистор либо открыт либо полностью заперт. Это достигается с помошью модулятора ШИМ сигнала. Именно это дает такому каскаду кпд свыше 90% (практически на любых мощностях).
Минусом данного каскада являются искажения. Они вознакают из-за способа модуляции так-как существует «мертвый» период который необходим для предотвращения сквозных утечек.
Также сильными источниками искажений являются L и C элементы в фильтре (НЧ).
Усилители класса G и H
Сначала поговорим о питании усилителей. Для получения большой мощности, необходимо иметь большое напряжение питания.
Но сигнал входной и соответственно выходной не всегда обладают большой амплитудой и на маленькой мощности большое напряжение питания не является необходимым, более того КПД данного усилителя на маленькой мощности падает.
Отсюда и вытекают классы усилителей G и H.
Отличие данных усилителей заключается в питании, напряжение которого меняется при необходимости, а в зависимости какой класс G или H оно меняется либо ступенчато, либо плавно.
В усилителе класса H напряжение питания меняется плавно то есть транзисторы находятся в усилительном режиме, а в классе G оно меняется ступенчато, транзисторы в данном классе находятся в ключевом режиме (полностью открыты или полностью заперты).
Усилитель класса H
Усилитель класса G
Вывод: Усилители для комфортного прослушивания звукового тракта в домашних условиях должны работать в классе А, АB или D.
Чем отличаются усилители D-класса от усилителей АВ-класса
Чем отличаются усилители D-класса от усилителей АВ-класса?
Все наверняка слышали о том, что усилители могут работать в классах А, АВ или, скажем, в классе D. Но, как показывает практика, далеко не все знают о том, что кроется под этими обозначениями. Сейчас мы вам расскажем, что это такое, и постараемся сделать выводы – какой усилитель и в каких случаях подойдёт вашей аудиосистеме лучше всего.
Как работают усилители?
Для начала нужно понимать, как вообще работает любой усилитель. Возможно, вы удивитесь, но на самом деле он… ничего не усиливает. Принцип его работы больше похож на работу обычного водопроводного крана – вы крутите ручку, и вода льётся то сильнее, то слабее, то не льётся совсем.
В усилителях всё происходит точно так же – ток от мощного блока питания пропускается через подключенный к усилителю динамик. Роль «крана» выполняют выходные транзисторы, а управляет их открытием и закрытием сигнал, который поступает на усилитель с головного устройства. И вот то, каким образом работает этот «кран» (выходные транзисторы), как раз и определяет класс усилителя.
Как работают усилители АВ-класса?
Очевидно, что хороший усилитель должен работать без искажений. Иными словами, выходной сигнал своей формой должен в точности повторять входной. Но ничего идеального, к сожалению, не бывает, в том числе и электронных компонентов.
Например, транзисторы имеют свойство – они открываются и закрываются не совсем пропорционально входному сигналу. Иными словами, их работа нелинейна. Это как если вы будете поворачивать ручку крана, вода сначала будет течь слабо, а потом в какой-то момент напор вдруг резко усилится.
По причине такой нелинейности транзисторы в усилителях АВ-класса обычно приходится держать приоткрытыми даже когда сигнала нет. Это нужно, чтобы при появлении даже малейшего сигнала они вступали в работу сразу же, а не ждали, когда сигнал достигнет какого-то уровня. Так усилитель будет работать с минимальными искажениями, и это, казалось бы, решает проблему.
На деле же это означает, что какая-то часть полезной энергии будет тратиться усилителем впустую. Просто представьте, что вы приоткроете все краны у себя в доме, и через каждый них постоянно будет течь струйка воды.
Но и полностью открытыми транзисторы тоже никогда не бывают. Если это происходит, то это означает, что выходной сигнал достиг своего максимума, и дальше усилитель начнёт его просто ограничивать (клиппировать).
В итоге получается, что потери полезной энергии в усилителях АВ-класса будут всегда, а КПД – далёк от идеальных 100%. На практике их эффективность обычно лежит в пределах от 40% до 70%. Невысокий КПД – это и есть главный недостаток усилителей АВ-класса.
Как работают усилители D-класса
Основной принцип работы D-класса абсолютно тот же, что и у АВ-класса – у таких усилителей тоже есть выходные транзисторы, которые умеют открываться или закрываться, регулируя ток через подключенные к ним динамики. Только управляет их открытием сигнал, который своей формой очень далёк от входного.
Сигнал, который пришёл на усилитель от головного устройства, непрерывен, но его амплитуда постоянно меняется. На входе усилителя D-класса он преобразуется в импульсный – амплитуда постоянная, но зато сигнал прерывается. Длительности импульсов и пауз между ними меняются пропорционально входному сигналу. Например, выше амплитуда входного сигнала – импульсы длиннее, ниже амплитуда – импульсы короче.
Именно такой сигнал и подаётся на выходные транзисторы. И очевидно, что в этом случае они будут работать совершенно по-другому – либо полностью открываться, либо полностью закрываться, без промежуточных вариантов. Это означает, что потери на ненужный нагрев будут минимальными, а значит, КПД усилителя D-класса может вплотную приближаться к идеалу в 100%.
Разумеется, подавать такой прерывающийся сигнал сразу же на акустические системы ещё рано, перед этим его нужно «вернуть» в обычную форму. Это делается с помощью специальных элементов – выходного дросселя (катушки индуктивности) и конденсатора. После них на выходе и получается усиленный сигнал, своей формой повторяющий входной. Вот он и идёт на динамики.
Главное достоинство усилителей D-класса – высокий КПД, а значит, и более экономное расходование энергии блока питания. При прочих равных усилители D-класса мощнее и компактнее, чем традиционные усилители.
Какой усилитель лучше – D-класса или АВ-класса?
Долгое время считалось, что для подключения акустических систем нужно выбирать усилители АВ-класса, потому что им не нужны большие мощности, и у них меньше искажений. Это было связано с тем, что в усилителях D-класса входной сигнал обычно преобразовывался в импульсный с невысокой частотой, и в итоге они хорошо работали лишь в сабвуферном диапазоне.
Сегодня технологии шагнули далеко вперёд, появились мощные быстродействующие транзисторы, которые умеют переключаться (открываться и закрываться) практически мгновенно. На рынке появилось немало широкополосных усилителей D-класса. Широкополосные – это такие усилители D-класса, которые рассчитаны на использование не только с сабвуферами, но и с акустическими системами. Для тех случаев, когда большая мощность не нужна, такие усилители можно сделать чрезвычайно компактными.
Как выбрать усилитель?
Если позволяет место, для подключения акустических систем вы можете смело выбрать усилитель АВ-класса. Схемотехника таких усилителей за долгие годы хорошо отработана, они имеют высокое качество звучания и, в случае неисправности, их можно легко отремонтировать в ближайшей мастерской.
Когда место для инсталляции усилителя сильно ограничено, обратите внимание на широкополосные модели D-класса. При той же мощности, что и у моделей АВ-класса они намного компактнее, в большинстве своём меньше греются, и их можно установить даже скрытно, с минимальными вмешательствами в штатные элементы автомобиля.
Для подключения сабвуферов больше преимуществ имеют усилители D-класса. Бас – это самый «энергозатратный» частотный диапазон, а потому КПД усилителя может иметь решающее значение. А этом у D-класса конкурентов нет.
Почему считается, что усилитель класса D — это плохо?
Причем среди производителей этого самого контента (звукорежиссёров) много лет уже нет никаких вопросов по этой части, ни в концертном, ни в студийном звукоусилении.
В качестве референса и на примере очень уважаемого мною производителя студийной акустики из Финляндии — Genelec 1236a. Топовый трех полосный студийный монитор дальнего поля (встраивается в стены). В комплекте 5 усилителей класса D. Прочие характеристики можно посмотреть по ссылке:
https://www.genelec.com/1236a#mainImage
Цена за пару около 7 500 000 руб.
Вопрос: может быть сам тип звукоусиления и класс менее важен, чем конкретная схема и реализация в приборе?
Ответы
Всё сводится к реализации.
Вот бяки в А классе не встречал ) может просто везло последние 30 лет))).
Вот бяки в А классе не встречал
А класс с Алиэкспресса не пробовали прослушать?)
Вот такой Д оставит далеко позади многих.
Расскажите, пожалуйста, с чем сравнивали с описанием компонентов системы.
Расскажите, пожалуйста, с чем сравнивали с описанием компонентов системы.
Вот такой Д оставит далеко позади многих.
Если чесно, уже надоели эти возгласы этой непонятной платки от радиолюбителя, хоть бы показали что то окончательно работающее, тогда и можно было бы поговорить.
Никто вам не обязан ничего показывать и доказывать. У меня есть законченный вариант. Играет замечательно.
Если чесно, уже надоели эти возгласы этой непонятной платки от радиолюбителя
С платой все понятно и нам с вами до этого любителя как до Пекина гуськом. Кому то больше, кому то дольше или никогда.
Играет (звучит) не сам класс, а его реализация.
Минусаторы, по сути есть что сказать?
Минусаторы, по сути есть что сказать?
Я хоть и не минусил, но вы б почитайте что ли что грамотные люди пишут. ) И это, научитесь фильтровать нужную информацию от пропаганды.
Ну, какая пропаганда? Это в тестах усилителей D класса пишут.
Ну, какая пропаганда? Это в тестах усилителей D класса пишут.
Писали в начале этого века.
У дешевого класса Д искажения на самом важном, первом ватте, могут быть ниже, чем у дорогого АВ-класса. Например, у Ротеля очень посредственный график, по сравнению с.
у какого именно ротеля??
Научились уже делать Д класс с натуральным звучанием.
Приведите, пожалуйста, примеры. Скажем, в стоимости Denon 1600. Постараюсь послушать.
Я вам более того скажу, вы его отличить от Денона в слепом тесте не сумеете.
Например SMSL SA300. Послушайте. Особенно линейный вход.
Благодарю Вас! Постараюсь найти и послушать.
Если считаете, что это имеет смысл, то напишу, конечно.
Кстати да, меня удивил этот малыш. Не супер хайфай конечно, но и много лучше разных микросистем от вполне именитых брендов:))
P.S. Правда, я и Denon 1600 себе лично не купил бы.
Исходить надо из отзывов реальных пользователей
А графики, они могут быть совершенно отвратными.
Леонид, я не считаю, что Denon 1600 в своем ценоврм сегменте является одним из лучших. Просто он был приведен в качестве ценового ориентира. Это во-первых. Во-вторых, если не обращать внимание на стоимость, то мне просто нравится характер звучания усилителей Denon.
у них разница в цене в три раза. ))))))))))))
Не исключено, что для Leo это мелочь, о которой можно умолчать. 🙂
Peachtree выпускает недоделыши, а не усилители. Когда адекватный человек узнает, как они реализовали энкодер без дисплея, то станет ржать. Причем техподдержка отказывается прислать видеоролик, как это работает, да и на Ютубе не мог найти.
P.S. Нашел. Ну такое. Выпендреж в ущерб удобству. С 1:22
Что-то риторика г-на rostislavw кажется знакомой, не находите?:)))
Да похоже кто то перелогинелся
С 6 не слышал с chromiumstyle 8 звучит здорово. Если есть возможность обязательно послушайте
Кстати, я тоже слушал систему на компонентах Leema на выставке с очень узкими ас. Не уверен, правда, что это был класс D. Действительно, звучало прекрасно, если не обращать внимания на стоимость.
Эх, вам бы Девиалет с Уилсонами послушать.
можно поинтересоваться, с чего такие лавры у туканы?
В классе D есть замечательные усилители от Devialet, например.
В приведенном Вами примере активного монитора дальнего поля стоят 5 усилителей общей мощностью 3050 Вт 🙂
При его весе в 182!! кг, представляете, какой был бы этот монитор с усилителями класса AB 🙂
Да это просто рабочий инструмент:)) Не будете же вы КАМАЗ для поездок на дачу использовать? Так же и здесь, на них музыку ДЕЛАЮТ, а не СЛУШАЮТ.
Не будете же вы КАМАЗ для поездок на дачу использовать?
Да вообще отлично, мощно, безопасно, вездепроходимо 😁
Ага, а если дача в пределах бетонки и находится в каком-нибудь » посёлке творческой интеллигенции»?;)) Как вы будете по кустам соседей мощно и безопасно ездить? К тому же соляра нонче не так дёшева:)) Знаете какой автомобиль держит уже четверть века звание «самый экономичный автомобиль»? Белаз:))) Хотя и жрёт 800 литров соляры в час:)) На нём наверно тоже хорошо на дачу ездить, прямо напрямую через хозяйства соседей:)))
Все верно, я прекрасно это понимаю, лишь хотел обозначить, что для данного монитора класс D это, пожалуй, единственное решение. И в этом ничего плохого нет 🙂
Оффтоп: зеленый Bosch тоже хорош 🙂
А «синий»-то лучше. И дороже:))
закончился праздник и понеслась ругачка
Вы ЧЁ навалились на Aram и минусуете его. Я с ним тоже частично согласен. Вот мое мнение подсознательно, исходя из всяких статеек сложилось, что класс D хуже в плане качества звука. Класс А для качества, класс D для усиления. Условно. )))
Но давайте, как нас в школе по математике учили: от противного.
Думаю все согласятся что класс D самый универсальный, маленький и компактный по сравнентю с гробами класса а и т.д.
Ответ у меня один, класс D пока не превзошел класс А, АВ. ))))))))))
Плюсы закончились. Благодарю за поддержку!
Ну а на последнюю фразу. послушайте при случае усилители Девиалет:))
я же говорю, исходя из статеек, их же тоже эксперты пишут. ))) Ну и рассуждаю логически. ))) Рынок же все должен расставить, думаю он и расставил. )))
Нууу. такое впечатление, что все статьи, что вы читали, датируются годом эдак. 2002-м:)))
Про плов вы зря начали:)) Потому что вы не правы. С пловом. Хороший плов в Москве сейчас готовят, а в Узбекистане наоборот:))
Ну и передёрнули вы смысл знатно:))) Прям в лучших традициях римских демагогов:)))
как думаете teac ap-505 и ax-505 тоже класса D, как они играют, есть у кого опыт прослушивания?
D-класс за последнее десятилетие полностью реабилитировался. Под него уже отладили микросхемы, схемотехнику, сделали быстрые транзисторы. Последние несколько лет так вообще идёт вторая инкарнация D-класса за счёт применения сверхбыстрых GAN-транзисторов. И всё чаше D класс уделывает своих аналоговых собратьев. Потому что даже при аналоговом входе он реализует концепцию короткого тракта, которая и в итоге выигрывает. Хотя сейчас больше набирает популярность более вылизанные концепции самоосцилирующихся усилителей, где нет отдельных ШИМ контроллера, а стоят просто компараторы с операционниками и пара силовых ключей.
какой например порекомендуете за 500-800 тыщ.)))).
да нет. много варинатов есть. отслушивать нужно.
Так D-класс и сам аналоговый:)))
Ну ка ну ка:))) Кто-то не согласен:)) Приведите «какие ваши доказательства»(С) :)))))
Предвзятость и ничего больше. У многих людей это вызывает брезгливость: класс D, фи, он не может звучать хорошо! Вот у них он и не звучит хорошо. Внушаемость и самовнушение никто не отменял. У меня усилитель класса D звучит хорошо по моим оценкам, хотя он и не стоит 100500$. Конечно, есть разные реализации класса D, какой-то лучше, какой-то совсем неудачный, ровно как и в классе AB.
Класс D считается «плохим» исключительно из-за обратной связи. Но. послушайте marantz pm-10. Звучит как чистый класс А.
Нет, он звучит как раз как хорошо сделанный D, стилизованный под A.
обратная связь есть во всех усилителях. усилитель не может работать без обратнйо связи.
Вы бы заканчивали на Пикабу и ЯПлакалъ сидеть, там про аудио ничего путного нет:)) А схем без ОС полным полно.
Это вам на случай если у вас бан в поисковиках:))
ПС хорошо хоть в усилителях нет джиттера, а то вы совсем бы разволновались:)))
Ну не говорите глупости, конечно-же есть без обратной связи.
ага, за 900 тыщ. За эти деньги, я думаю, есть гораздо интереснее вещи. )))
На днях видел на Авито за полцены. Так эти 200 Ватт чистого восторга стоят 8000$ в штатах и 8000€ в Европе. Отдавали трёхлетний за 400000 руб с коробкой и даже не вскрытым мануалом. ( ну не виноваты америкосы, что получают 5000$ в месяц)
У кого-нибудь есть опыт прослушивания усилителя nad C298? Или другой реализации Purifi Eigentakt?
класс D ключевой режим работы-это нелинейный режим работы.класс А-линейный режим работы.входной сигнал низкой частоты в усилителях по разному искажается и эти искажения воспринимаются нами по разному-кому поп кому попадья а кому. etc
Думаю, что в компетентности Виктора Горбатова здесь мало кто сомневается.
2. Обычно это писывают как синтетика в звуке. Звук может быть эффектным, маленькая коробочка может качать тугие колонки выдавая мощный бас с хорошим контролем. Но с определенного предела детальность падает.
Леонид, почему Вы сам себе не приобрели усилитель D класса раз он так хорош?
Хорошо! Тогда прошу прощения!
Никто не сомневается в компетентности Виктора, как эксперта в области связанной с гармоническими искажениями.
Точно также «субьективщина», как и мнение тех, кто ратует за D класс. Ваше в том числе.
Между тем, я первым ответил человеку на его вопрос, но многим правда глаза режет. Некоторые могли бы тоже дать ответ, но не пожелали почему-то.
Арам, даже эксперт может быть субъективен. По разным причинам:)) Я к экспертам всё же себя не отношу, хотя и имею достаточно богатый опыт, но отдаю себе отчёт, что могу быть субъективен по отношению к Магнат или Уорфдейл, всё-таки поклонников их звука много. Так же и Виктор может быть субъективен, ведь многие эксперты и у нас и на западе отдают должное современному классу D. И кстати думаю, что его фраза к «коробочкам» относится именно к заполонившим рынок китайским устройствам «на самом современном железе»:)) К примеру мой ресивер имеет вес более 21 кг, и размер, с трудом позволяющий впихнуть его в стойку. И не забывайте, что класс D это всё же не «цифровой усилитель». Класс усилителей ШИМ был придуман советскими инженерами ещё в 1964 году:))
P. S. На мой слух, характер звучания ас Magnat Tempus 77 очень похож на таковой у Mission QX5.
Я вообще за все классы)
Тем более вы просто приняли на веру слова одного из авторитетных камрадов.
Вас что, с 23-м февраля никто не поздравил? Или подарили носки не того фасона? Что вы во всех ветках собак спускаете на всех? Проще надо быть:))
Андрейка, ты себя уже взрослым почувствовал? Школу закончил и уже в мужики подался?;))))
Отвечаю на поставленный вопрос. Во-первых, потому, что D класс звучит сухо. Во-вторых, потому, что у D класса плоский звук и отсутствие или почти полное отсутствие послезвучий. В-третьих, зачастую тембры не натуральны.
Я, с Вами согласен, но с оговоркой, что качественно реализованный класс D может и умеет играть на уровне аналоговых усилителей, но качественная схемная реализация обходится очень дорого и на сегодня конечная стоимость такого усилителя может стоить значительно дороже аналогичных аппаратов к классе А или АВ! Конечно, мы не берем платы усилителей D класса с алишки по 400Вт по цене 5000руб!)))
качественная схемная реализация
Кстати есть такой, потеплеет применю по назначению. )
Ваши данные сильно устарели лет на 15. Ничего из того что вы перечислили нормальный класс d в данный момент не демонстрирует
Арам, как я с вами не согласен:)) Вы описываете скорее китайский класс G:)) Ни один человек, зашедший ко мне на «огонёк», и не поставленный в известность об имеющемся усилителе(О боже! АВ-ресивере даже!), так и не смог определить происхождение класса усилителя:))
Игорь Анатольевич, я верю Вам. Спасибо за информацию! Мне лишь думается, что мы, т. е. аудиофилы и меломаны должны жить с интересом и страстью, пожалуй. В том смысле, что если я ошибаюсь, то может даже тем лучше, ибо узнаю что-то новое.
Конечно опыт всё расставит по своим местам. Но плохо реализованного классаD к сожалению гораздо больше хорошо реализованного. И виноват в этом именно ширпотреб, всякие слим-усилители и ресиверы и прочая чепуха, находящаяся внизу линеек производителей.
А вы сравнивали ваш ресивер со стереоусилителями?
Конечно. Специально выпросил у дистрибьютора А-70, ещё старый. С шоу-рума. Равнозначны. Практически:)) Так что всё зависит от реализации предложенных или разработанных схем, а не «ресивер всегда хуже»;))
Не мне конечно Вам давать рекомендации как правильно) Но как подсказывает мой не самый большой жизненный опыт, для объективности всё же стоит сделать выборочную совокупность нескольких вариантов. Например хотя бы разных ценовых категорий и разных технологий.
Зачем? Мне всё нравится:)) А разных усилителей и ресиверов, как многоканальных, так и стерео, у меня перебывало немало. Да и сейчас, кроме Пионера, есть CD-ресивер, всё можете посмотреть у меня в профиле.
Наверное вы просто не слышали правильный D-класс. Я недавно тоже озадачился с вопросом о том как оно звучит и нашел что звучание nCore NC500 очень на высоте и я не заметил никаких артефактов.
Только авторизованные пользователи могут отвечать на вопросы, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.
Аудиофилькина грамота: немного букв о критериях качества, характеристиках и классах HI-FI усилителей
В комментариях к предыдущим статьям возникало масса вопросов относительно выбора HI-FI усилителя. Судя по комментариям и специфическим форумам, на текущий момент актуальны вопросы о критериях качества звука при выборе современных усилителей, о паспортных характеристиках, значимых при покупке, о зависимости качества (верности воспроизведения) от класса усилителя. Отдельно спрашивают о том, действительно ли все усилители класса D хуже, чем усилители других классов. Под катом краткие ответы на эти вопросы.
Критерии качества и проблема компетенций потребителя
Существует несколько подходов потребительского определения качества, но ни один не дает гарантию удачной покупки. Если верность воспроизведения и мощность (громкость) можно оценить субъективно, то с надежностью и стабильностью параметров могут возникнуть проблемы. Сталкивался даже со случаями, когда очень прилично звучащие дорогие усилители малоизвестных high end производителей начинали работать как генераторы, начинали издавать гул в приступе самовозбуждения.
Если не вдаваться в подробности, то для понимания качества продукта следует обладать минимальными познаниями в схемотехнике усилителей и физике процессов, на которых они построены, иметь на руках схему конкретного усилителя и знать об особенностях элементов, использованных в конструкции устройства. Т.е. в идеале для такой оценки нужно быть инженером или как минимум опытным радиолюбителем. Большинство покупателей такими компетенциями не обладает. Это дает возможность для многочисленных маркетинговых манипуляций, начиная от внешнего вида устройства, заканчивая манипулятивным подходом к измерениям базовых параметров.
Формальными критериями качества усилителя для потребителя являются данные мануалов или даташитов. Следует помнить, что они отражают реальную картину лишь в том случае, если измерения проведены в рамках принятых стандартов и там обязательно должна быть указана мощность устройства, диапазон воспроизводимых частот и неравномерность АЧХ, коэффициент нелинейных искажений, соотношение сигнал/взвешенный шум, перечислены аналоговые и цифровые интерфейсы. Реже в документации можно встретить данные о демпфинг-факторе, переходном затухании между каналами и различии усиления каналов.
Мощность
Любые данные в даташитах могут искажаться с целью маркетингового манипулирования. Чаще это происходить с мощностью, о чем мы писали здесь. Так, вместо RMS и DIN, которые имеют четкие критерии расчета, могут использоваться термины вроде program power, которые, по сути, ничего не значат, так как методика расчета мощности известна только создателям усилителя. Тут имеет смысл посмотреть на значение потребляемой мощности, если она приблизительно равна, незначительно больше, и тем более, если меньше заявленной program power, то данные о мощности явно искажены, а использованная методика измерения не дает увидеть сколько-нибудь реальной картины.
Для потребителя это означает, что следует искать в указание RMS и то, что ориентироваться на значение Program power нельзя, т.к. это значение фактически означает т.н. маркетинговую мощность устройства. Достоверные значения это:
DIN — значение мощности на реальной нагрузке (для усилителя), ограниченной появлением нелинейных искажений. Измеряется подачей сигнала с частотой 1 кГц на вход устройства в течение 10 минут. Мощность замеряется при достижении 1 % THD (КНИ). Этот стандарт расчета мощности идентичен японскому стандарту EIAJ, принятому Electronic Industries Association of Japan.
DIN Music Power описывает значение длительной нагрузки музыкальным сигналом без риска повреждения. IEC Power — тот же DIN Music Power, но со строго определённой длительностью измерений в 100 часов.
RMS (Rated Maxmum Sinusoidal) — максимальная (предельная) синусоидальная мощность, при которой усилитель или колонка может работать в течение одного часа с реальным музыкальным сигналом без физического повреждения. Обычно на 20 — 25 % выше DIN. RMS практически аналогичен AES power, определённый стандартом AES2-1984.
В советской и российской документации также можно встретить параметр “Номинальная мощность” — он определяется при среднем положении регулятора громкости усилителя, при которой остальные параметры устройства соответствуют заявленным в техническом описании. Это манипулятивный показатель, как и program power, так как может измеряться при наиболее выгодном значении нелинейных искажений и может подгоняться под действующие стандарты. Что интересно, при всей манипулятивности “Советский номинал”, как правило, ниже прочих значений, например, номинальная мощность 35 Вт приблизительно соответствует 110 Вт RMS (AES power), 90 Вт — IEC Power (DIN Music Power). Значения Program power обычно в два раза (и более) больше RMS, т.е. 35 Вт номинала могут соответствовать 220 Вт Program power.
АЧХ и частотный диапазон
Ещё интересней с частотным диапазоном. Известно, что человек способен слышать частоты от 20 Гц до 20 кГц, при этом в музыкальном сигнале HiRes форматов могут сохраняться ультразвуковые составляющие записи. При этом, очевидно, что широкий частотный диапазон усилителя создается не просто так. Повышение верхнего порога частотного диапазона — это способ улучшить переходную характеристику усилителя, так как области верхних частот соответствует переходная характеристика в области малых времен. Подробнее об этом здесь.
Так, действующие до настоящего времени ГОСТ 24388-88. Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия, частично заимствованный из немецкого стандарта DIN 45500 1977 года и доработанный, предполагает для усилителей нулевой группы сложности (т.е. высокой верности воспроизведения) частотный диапазон 10 до 40000 Гц, а для усилителей первой группы сложности — от 20 до 25000 Гц.
При этом неравномерность в стандарте указывается как раз в диапазоне слышимых частот и должна составлять не больше ±0,3 дБ для нулевой и ±0,5 для первой группы. Актуальным международным стандартом для усилителей является IEC 60268-3: 2018, нормы стандарта относительно АЧХ практически идентичны российскому (советскому) ГОСТ и немецкому DIN 45500.
Для потребителя это означает, что имеет смысл выбирать усилитель с диапазоном воспроизводимых частот как минимум от 20 Гц до 20 кГц с неравномерностью АЧХ не более ±0,5 дБ. Также, если верность воспроизведения очень критична, имеет смысл выбирать усилитель с диапазоном от 10 Гц до 40 кГц (и выше) и неравномерностью в слышимом спектре (от 20 Гц до 20 кГц) не более ±0,3 дБ. Подчеркну, не потому, что покупатель стал летучей мышью и слышит выше 20 кГц, а от того, что расширение частотного диапазона улучшает переходную характеристику.
КНИ (THD)
К значимой характеристике усилителя, которая объективно говорит о качестве, относится коэффициент гармонических (нелинейных) искажений (total harmonic distortion), согласно того же советского стандарта для предварительных и интегральных усилителей (как отдельных устройств) он должен составлять до 0,005% и для усилителей мощности до 0,007% для нулевой группы. А также 0,05% и 0,07%, соответственно, для первой группы. Как и в случае с АЧХ, аналогичные требования существуют во всех современных (и не очень) мировых стандартах для аудиоаппаратуры высокой верности воспроизведения.
Для потребителя это означает, что имеет смысл искать усилитель со значением КНИ с максимальным значением КНИ от 0,07%, а при высоких притязаниях и аудиофильских требованиях к верности воспроизведения 0,007% и ниже. Надо сказать, что найти такой усилитель достаточно просто, так как большинство современных могут похвастаться сравнительно низким КНИ.
Надо отметить, что помимо гармонических искажений, усилительная аппаратура является источником интермодуляционных, которые крайне редко попадают в даташиты, а между тем, серьезно вредят верности воспроизведения, воспринимаются, как замыленность звука. Стандарт DIN 45500, считающийся источником норм для аппаратуры HI-FI-класса, определял, что для усилителей высокой верности воспроизведения “коэффициент интермодуляционных искажений (IMD) в полосе воспроизводимых частот 250—8000 Гц (также вне этой полосы при снижении уровня звукового давления на 6 дБ)”, не должен превышать 3 %.
Из 400 даташитов и мануалов усилителей, которые мне доводилось видеть за последнее время, значения IMD были указаны в пяти, все они стояли больше 100К рублей. И дело даже не в том, что производитель во чтобы-то ни стало пытается скрыть истину, а в том, что измерение дополнительного параметра, о котором знает от силы 0,1% потребителей массовой техники, расценивается как не очень рациональное решение.
Для потребителя это означает, что скорее всего даже в документах достаточно дорогих устройств он этого параметра не найдёт. Определить интермодуляции можно на слух для этого достаточно использовать записи детского и женского дикант хора. Нужно постараться сконцентрировать внимание на отдельных голосах, если этого сделать не удаётся, а отдельные голоса слышаться не четко — вероятно, речь идёт о достаточно большом коэффициенте интермодуляционных искажений. Важно также понимать, что их источником может быть не усилитель, а акустическая система, поэтому для этого субъективного теста имеет смысл использовать лучшую из возможных акустических систем либо сравнение с неким эталонным усилителем на одной акустической системе.
Отношение сигнал/взвешенный шум
Отношение сигнал/взвешенный шум — параметр усилителей, демонстрирующий уровень шума при отсутствии сигнала. В соответствии с упоминавшимися стандартами, соотношение сигнал/взвешенный шум должно быть не менее 80 — 90 дБ для предварительных и интегральных HI-FI усилителей и 100 — 110 для усилителей мощности высокой верности. Минимальным значением для предварительных и интегральных усилителей является 63 дБ и для усилителей мощности — 86 дБ. Надо сказать, что с этим параметром у большинства современных усилителей полный порядок, и если значения существенно отличаются от приведённых выше, можно говорить, что речь идёт явно об устройстве низкого качества.
Потребителю имеет смысл обратить внимание на соотношение сигнал/взвешенный шум, так как попытки сделать схемотехническое решение дешевле или не очень профессиональный подход к разводке печатной платы в современной аппаратуре иногда дают плачевные результаты. Важно, чтобы значение было как минимум 60-80 дБ, для притязательных меломанов следует ориентироваться на 90 дБ и выше.
Ламповые чудеса
Иногда в дорогих ламповых устройствах показатель сигнал/взвешенный шум ниже, в силу несовершенства архаичных схемотехнических решений, когда этот параметр отдается в “жертву” ради каких-либо других полезных, с точки зрения создателей или эксцентричных потребителей, эффектов, например, какого-то характерного звучания, которое оценивают, как более “музыкальное”, “тёплое”, “жанрово совместимое”. К слову, аналогичная история происходит с нелинейными искажениями. Так, коэффициент гармоник даже в сверхдорогих ламповых усилителях может достигать 3 и даже 5%.
Классы усилителей
Традиционно считается, что наибольшей верностью воспроизведения обладают усилители класса A. В теории, простая схемотехника и, как правило, однотактный режим работы без отсечки сигнала позволяет свести к минимуму нелинейные искажения (как THD, так и IMD), а также уменьшить порядок гармоник. Обратной стороной решения являются крошечные КПД, которые редко превышают 15 — 17%, а соответственно, дополнительными проблемами становятся громадные размеры и масса. Закономерно растет и энергопотребление.
Для потребителей, стремящихся к максимальной верности воспроизведения, не стесненных в средствах и не опасающихся огромной массы и габаритов — этот вариант идеален. Для всех остальных не рационален и неприемлем.
В классе B, режим работы двухтактный, элемент (лампа, npn-транзистор) воспроизводит либо положительные, либо отрицательные(pnp-транзисторы) входные сигналы. При этом угол проводимости равен 180° или незначительно превосходит эту величину, в связи с чем растут IMD и THD. Достоинством режима является сравнительно высокий КПД, который в теории может достигать 75%. Сегодня этот класс почти полностью заменили усилители класса D класса A/B.
Из класса АВ, понятно, что это попытка объединить высокий КПД и низкий коэффициент нелинейных искажений. Чтобы отказаться от ступенчатого перехода, существующего в классе B, применяют угол отсечки 90 градусов и более при переключении усилительных элементов. Соответственно, рабочая точка находится в начале линейного участка вольтамперной характеристики. По этой причине исключается запирание усилительных элементов и через них протекает ток покоя, порой достаточно значительный. Это несколько снижает КПД, по сравнению с классом B, но значительно уменьшает нелинейные искажения. Недостатком этого класса является незначительная проблема стабилизации тока покоя, которая решается различными способами.
Самым распространенным, дешевым и высокопроизводительным, а также одним из самых спорных классов усилителей, является класс D. Такие усилители часто называют цифровыми, так как для усиления используется ШИМ-модуляция. Они состоят из блока фильтрации, 4-х канального ШИМ-контроллера, усилителя тока, выходного НЧ-фильтра, блока защит и блока питания. Ключевое достоинство: предельно высокий, по сравнению с другими классами КПД, в теории способный достигать 90% и более. Также класс D имеет ряд проблем, а именно:
Сухой остаток
Основными критериями качества для усилителей являются такие параметры, как мощность, АЧХ, THD. Также имеет смысл обратить внимание на IMD и соотношение сигнал/взвешенный шум. Стандартами, созданными в разных странах за после 40 лет описаны значения этих, которым должны соответствовать усилители высокой верности воспроизведения, к таким стандартам относятся DIN 45500, ГОСТ 24388-88, IEC 60581, IEC 60268-3: 2018, в соответствии с нормами которых созданы большинство современных усилителей. Усилитель высокой верности воспроизведения можно построить в любом классе, в том числе и в классе D, которые в настоящий момент являются наиболее распространёнными. Я постарался выбрать критерии наиболее значимые для верности воспроизведения усилителя. Описал безусловно не все, так демпфинг фактор, разделение каналов по усилению и переходное затухание между стереоканалами я оставил для других материалов. Если вам есть, что добавить — буду искренне признателен за дополнительные сведения в комментариях.
В нашем каталоге представлен широкий ассортимент разнообразной электроники: наушников, усилителей, акустических систем, телевизоров и других устройств, мы также не обошли стороной приверженцев божественного звука.