Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле icon

Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле



НазваниеУсиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле
Дата конвертации10.09.2012
Размер78.88 Kb.
ТипДокументы

Усиленный HI-FI. Сага об усилителях звука в автомобиле.


Внешний усилитель пока еще не стал обычным делом в автомобильном hi-fi, хотя многие понимают, что добиться приличного звучания с помощью встроенного оконечника магнитолы — затея довольно безнадежная. При проведении предыдущих тестов у нас был не один шанс убедиться в том, что слабенькие выходные микросхемы даже в магнитолах и CD-ресиверах среднего и высокого класса, к сожалению, не в состоянии справиться с необходимым количеством динамиков. Стоило нам установить в Honda Accord мощные акустические системы, разделаться с вибрациями и железным гулом в дверях, как сразу «вылезли» наружу все недостатки усилителя автомагнитолы. На что следует обратить внимание при покупке отдельного усилителя? Какие модели сегодня предлагает рынок?

Вольты — Ватты

Правильное питание – залог хорошего звучания любого усилителя. В автомобиле это особенно важно, поскольку здесь выходная мощность очень сильно зависит от величины питающего напряжения (увеличение напряжения бортовой сети всего на 2,4 В может дать приращение выходной мощности почти на 40% — вот что значит дополнительный паек!). Блок питания во многом определяет и динамические характеристики усилителя – «недоедание» приводит к нечеткости, смазанности звуков с резкой атакой (щипковые, ударные инструменты и т.д.)

В отличие от встроенного усилителя магнитолы, который питается непосредственно от плюсовой шины автомобиля, внешний оконечник получает энергию от импульсного преобразователя, в котором постоянное напряжение аккумулятора преобразуется в высокочастотное переменное. После повышающего трансформатора оно снова выпрямляется и, как правило, стабилизируется. Таким образом, на выходе преобразователя возникает гораздо более высокое напряжение, а значит, усилитель может отдать в нагрузку большую мощность. Отсутствие ограничений по объему и размерам корпуса позволяет использовать более сложные схемы, а также качественные и надежные, но не всегда самые компактные радиокомпоненты. Кроме того, произвольная форма внешнего усилителя (магнитолы и CD-ресиверы должны входить в стандартное DIN’овское окно на приборной панели автомобиля – прим. ред.) позволяет использовать его корпус в качестве теплоотвода и тем самым избежать температурных перегрузок. А это, согласитесь, немаловажное обстоятельство при работе в экстремальных, т.е. автомобильных условиях.

Большинство фирм-производителей использует в оконечных каскадах усилителей полевые транзисторы MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Они имеют более стабильные параметры при больших токах в широком диапазоне частот, а по звучанию напоминают электровакуумные лампы. К тому же уровень гармонических искажений у полевых транзисторов гораздо ниже, чем у биполярных.


Почти все магнитолы, даже с заявленной мощностью «4 х 35 Вт» (что обычно равняется 14 — 17 синусоидальным ваттам) уже при 60 — 70% громкости начинают «хрипеть», т.е. ограничивать выходной сигнал. Средний по классу встроенный оконечник обеспечивает выходную мощность 10 — 14 Вт на канал с коэффициентом нелинейных искажений около 1%, в то время как у аппаратов, о которых мы расскажем ниже, этот параметр остается на уровне 0,01 — 0,1%. То есть на один – два порядка ниже!

Большая мощность автомобильных усилителей — не желание выжать из покупателя больше денег и не прихоть разработчика, а насущная необходимость. В автомобилях мы просто вынуждены повышать громкость системы, иначе многие детали можно вообще не услышать из-за рева мотора, аэродинамического и дорожного шумов. А ведь качественное воспроизведение различной по жанру музыки подразумевает, и не в последнюю очередь, полноту динамического диапазона. Это значит, что мы должны отчетливо слышать и самые тихие pianissimo, и самые эмоциональные forte, и что самое главное — чувствовать разницу в их звучании. Именно поэтому любая автомобильная система, в отличие от домашней, начинает «играть» с 50 дБ (измерения показывают, что звуки с меньшим уровнем практически полностью заглушаются шумами), и если громкость недостаточна, часть инструментов просто потеряется.

Фронт против тыла

Четырехканальная конфигурация, которую имеет большинство усилителей, открывает поистине невообразимые просторы для творчества. Первая и самая популярная схема включения — обычная квадрофоническая. В качестве фронтальных чаще всего используют компонентные громкоговорители с собственным пассивным разделительным фильтром, а сзади устанавливают мощные широкополосные динамики или еще пару компонентных АС. В этом случае может оказаться очень полезным дополнительный RCA-выход для сабвуферов на магнитоле или линейный выход на усилителе (т.н. «сквозной» канал), которому можно будет подключить либо активный сабвуфер, либо еще один 2-канальный усилитель для раскачки пассивного. Таким образом четырехканальная широкополосная схема превращается в двухполосную пятиканальную. Самое главное, что разделение полос таким способом не требует встроенных разделительных фильтров, что позволяет реализовать его с помощью недорогих усилителей. Более совершенные модели имеют встроенные кроссоверы с самыми различными возможностями, характеристиками и частотами раздела. Посмотрим, как их лучше использовать.

В некоторых усилителях могут быть два независимых фильтра для двух пар выходов, причем выбранные частотные диапазоны могут пересекаться, а могут значительно отстоять друг от друга. В последнем случае возможность выбора частоты среза НЧ и ВЧ-фильтров лежит в довольно широком диапазоне. Но не стоит расстраиваться, если в вашем усилителе лишь один кроссовер — и в этом случае есть с чем поэкспериментировать. Подключив, например, одну пару динамиков через фильтр для воспроизведения низких частот (обычно для этого используются тыловые), на другую можно подать либо полный диапазон частот (full range), либо то, что осталось от него после «вырезания» полосы для предыдущей пары выходов. В зависимости от схемотехники кроссовера частота среза может регулироваться в соответствии с характеристиками громкоговорителей, а может ограничиваться одним значением или очень узким диапазоном. Как видно из схемы, такое включение не позволяет получить полноценное «квадрофоническое» звучание даже при наличии четырехканального усилителя, но АЧХ системы в этом случае будет гораздо ровнее. Если вы хотите получить действительно достойное звучание, количество усилительных каналов должно быть не менее шести или восьми. Это позволит установить более качественные компонентные громкоговорители — отдельно вуфер и твитер. Пара выходов, к которым будут подключены твитеры, должна иметь ВЧ-фильтр с частотой среза в диапазоне 2 — 5 кГц.

В такой схеме может быть использован еще один 4-канальный усилитель для тыловой пары и пары сабвуферов (или одного в мостовом режиме). Напомним, что мостовое включение позволяет получить удвоенную мощность на выходе усилителя, но при этом два канала работают на один громкоговоритель. При наличии внешних кроссоверов можно, задействовав всего два канала усилителя, получить полноценную трехполосную систему.

Игра в классы: усиление без искажений

Различные схемотехнические решения, применяемые для усиления сигнала низкого уровня от тюнера, кассетной деки или CD-проигрывателя, определяют не только качество звучания, но и КПД усилителя. А так как автомобиль не троллейбус и с электрической сетью не связан, то вопрос эффективности здесь стоит не на последнем месте.

Любой усилитель имеет оконечный каскад, основная задача которого — согласовать низкое сопротивление нагрузки с высоким выходным сопротивлением драйвера. Кроме того, выходной каскад передает энергию источника питания в нагрузку, и через него протекает весьма значительный ток. И если коэффициент усиления схемы по напряжению, как правило, составляет два-три десятка, то коэффициент усиления по току может достигать нескольких миллионов. Другими словами, сила тока в колоночных проводах на 6 — 7 порядков больше, чем во входных цепях.

Оконечный усилитель может быть построен на электронных лампах, интегральных схемах или транзисторах. Ламповые автомобильные усилители мы пока рассматривать не будем, а расскажем про различные классы усиления на примере транзисторных.

В каталоге крупных производителей автомобильной аппаратуры рядом с картинками «топ-моделей», как правило, горделиво красуется яркая надпись: «Это усилитель класса А». Что стоит за этими словами? Выходной каскад усилителя мощности может работать в режимах А, В, АВ. Существуют и более экзотические режимы — например, режим D, различные комбинации и модификации — А+, G. Каждый класс имеет свои особенности, которые хорошо видны на нагрузочной характеристике транзистора, связывающей входной и выходной токи, а также выходное напряжение. При изменении напряжения на базе (входе) транзистора меняется напряжение и сила тока в его коллекторной цепи (выходе). При этом выходное напряжение и ток линейно зависимы. Но даже при отсутствии сигнала на базе через транзистор течет какой-то ток, а на коллекторе имеется постоянное напряжение. Этому состоянию усилительного каскада соответствует определенная точка на нагрузочной характеристике, которая получила название точки покоя. Для разных режимов ее положение выбирается по-разному.

В классе А при отсутствии сигнала на входе через выходные транзисторы течет такой же по величине ток, как и при максимальной громкости звучания. При появлении на входе положительного напряжения потенциал на выходе начинает увеличиваться, а при появлении отрицательного — уменьшаться. Естественно, что увеличение вверх возможно только до напряжения питания усилителя, а вниз — до нуля. В крайних областях работы, где характеристика транзистора не линейна, начинаются искажения сигнала. Поэтому область изменения выходного напряжения в этом несколько ограничивают. Если же на вход усилителя подать переменный сигнал, то на выходе мы получим такой же, но усиленный по мощности и сдвинутый вверх на половину напряжения питания.

Данный режим работы является наиболее простым и имеет определенные недостатки. Первый — неэффективное использование напряжения питания, так как выходной сигнал не достигает ни его полной величины, ни нуля. А значит, мощность каскада, работающего в классе А, при тех же условиях получается значительно меньшей, чем у других. КПД такого усилителя достаточно низкий — обычно он достигает лишь 25%. Вся остальная энергия рассеивается в виде тепла, и поэтому выходные транзисторы нуждаются в массивных теплоотводах.

Но это еще не все. Для того чтобы на громкоговорители не попало постоянное напряжение на выходе таких усилителей, приходится применять разделительный конденсатор, который «пропускает» только звуковой сигнал. При этом конденсатор должен быть достаточно большой емкости, чтобы не оказывать влияния на низкочастотные составляющие спектра. Это означает, что в данном случае надо использовать электролитические конденсаторы, имеющие свои недостатки. Они заметно влияют на звучание усилителя, и поэтому должны быть самого высокого качества, а значит, и цена у них будет не маленькая. Вдобавок, при включении питания усилителя конденсатор начинает заряжаться, и в громкоговорителях раздается щелчок.

Все эти недостатки и неудобства с лихвой покрываются одним преимуществом: усилитель класса А мало искажает сигнал, особенно при малой громкости. Именно поэтому они очень ценятся аудиофилами за высокую чистоту звучания.

В режиме В рабочая точка находится в нуле. Оконечный каскад, работающий в этом классе, должен быть двухтактным, т.е. состоять из четного числа комплементарных транзисторов. Это транзисторы, имеющие одинаковые либо схожие характеристики, но разную проводимость и работающие при разных полярностях питания. Один из них усиливает отрицательную полуволну сигнала, второй — положительную. Так как рабочая точка усилителя имеет по напряжению нулевой потенциал, нет необходимости использовать разделительные цепи на выходе. К тому же усилитель класса В имеет более высокий КПД — до 78,5%.

Недостаток же данного режима — двуполярное питание, требующее раздельных источников напряжения положительной и отрицательной полярности. Современные усилители обычно не работают в «чистом» классе В из-за наличия переходных искажений, обусловленных нелинейностью переходных характеристик транзисторов в области низких входных напряжений. Большинство двухтактных каскадов работает при небольшом смещении рабочей точки. Такой режим работы называется АВ, так как рабочая точка занимает некоторое промежуточное положение между соответствующими положениями рабочих точек для классов А и В. КПД же такого усилителя остается достаточно высоким.

Усилитель какого класса выбрать? В общем случае это достаточно праздный вопрос, потому что часто производители просто не указывают, к какому классу относится тот или иной усилитель. Пожалуй, исключением здесь будут только усилители класса А — почему бы лишний раз не подчеркнуть исключительно низкие искажения?




Похожие:

Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconДокументы
1. /Сага о Гисли.txt
2. /Сага о Греттире.txt
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconДокументы
1. /Беовульф.txt
2. /Ирландские Саги.rtf
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconТема: Алгоритмы и программы
Параграфы 31-37, сообщение на тему: «Звук. Распространение звука. Громкость звука»
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconУрока Тема Характеристики звука. Отражение звука Предмет, класс
Развитие навыка восприятия визуальной информации и перевода ее в вербальную и знаковую информацию
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconГод Повторение
Выпишите из текста примеры разного произношения носовых гласных (как носового звука, как чистого звука, как сочетания гласного с...
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле icon1. Наблюдатель услышал раскаты грома спустя 6с после вспышки молнии. На каком расстоянии произошел грозовой разряд?
Определите скорость звука в воде, если источник звука, колеблющийся с периодом 0,002 с, возбуждает в воде волны длиной 2,9 м
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconУрок по теме «Механические колебания и волны» Актуальность использо­вания средств икт позволяют повысить наглядность урока, вовлекают учащихся в активную познавательную деятельность
Урок изучения нового материала по теме: «Источники звука. Основные характеристики звука»
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconОтражение звука мы все хорошо знаем по слову «эхо»
Эхо – это возвращение отраженных звуковых волн назад к источнику звука. Иногда отражение происходит несколько раз, тогда эхо становится...
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconКонспект урока по теме «Источники звука. Основные характеристики звука»
Приборы и материалы, необходимые для проведения урока: камертон, металлофон, бубен или барабан, нитяной маятник, звуковая планка...
Усиленный hi-fi. Сага об усилителях звука в автомобиле iconИз истории Международного музыкального фестиваля «Вселенная звука» Фестиваль «Вселенная звука»
«эль куартэто» (Венесуэла), Havana String Quartet (Куба) и Квартет Harpham Королевского Колледжа в Лондоне, «Ансамбль аристократической...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов