Wzmacniacze dźwięku: przegląd typów i sekretów wyboru

Większość systemów zaprojektowanych do odtwarzania dźwięku ma specjalne akcesorium zwane wzmacniaczem audio. Z jego pomocą dźwięk jest przesyłany dość głośno, bez zewnętrznych zakłóceń elektromagnetycznych i różnych zniekształceń. Wzmacniacze różnią się między sobą konstrukcją, a także mają różne obszary zastosowania i synchronizacji z innym sprzętem audio.

Wzmacniacz mocy akustycznej może być wbudowany w system dowolnego urządzenia lub stanowić samodzielne niezależne urządzenie z własnym panelem sterowania.

Wzmacniacz dźwięku można znaleźć w każdym wysokiej jakości sprzęcie głośnikowym. Może to być magnetofon do słuchania muzyki w samochodzie, wieża stereo, kino domowe lub zwykły odtwarzacz dźwięku, telefon czy laptop – jednym słowem wzmacniacz ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie sprzęt ma głośniki. Wzmacniacz to urządzenie, które działa w sieci elektrycznej i przekształca sygnał elektryczny, czyniąc go silniejszym niż oryginalne parametry poprzez zwiększenie mocy prądu elektrycznego.

Urządzenia do wzmacniania dźwięku są podzielone według obszaru ich zastosowania. Główne obszary zastosowania wzmacniaczy to profesjonalne i konsumenckie... Ponadto wzmacniacze można klasyfikować na podstawie ich konstrukcji - istnieją opcje single-ended lub push-pull. Na przykład wzmacniacz single-ended działa w trybie wzmocnienia liniowego, gdy przez cały czas przez tranzystor przepływa prąd elektryczny.

Zadaniem wzmacniacza domowego jest dodanie dodatkowej mocy do dźwięku, doprowadzenie sygnału dźwiękowego do takich wskaźników zasięgu, które słyszy ucho zwykłego człowieka, czyli do 15-23 kHz. Taki wzrost transmisji dźwięku jest uzasadniony faktem, że wraz z wiekiem zmniejsza się wrażliwość słuchowa osoby, a osoby w wieku dojrzałym odbierają dźwięki o częstotliwości nie wyższej niż 16-18 kHz.

Wzmacniacze audio przemysłowe są również ważne i szeroko stosowane. Wykorzystywane są do powiadomień informacyjnych w budynkach i budowlach, warsztatach produkcyjnych, na terenach otwartych, a także w dużych centrach handlowych czy rozrywkowych.

Każdy wzmacniacz mocy dźwięku ma pewne cechy.

• Moc wyjściowa dźwięku - może być nominalny, który jest mierzony względem ustalonego współczynnika zniekształceń dźwięku o nieliniowym rzędzie, lub maksymalny, czyli mierzony względem arbitralnie określonego współczynnika.
• Efektywność - określa parametr wzmocnienia dźwięku w stosunku do jego pierwotnej mocy akustycznej.
• Zakres częstotliwości - wskazuje, z jakimi wahaniami częstotliwości może pracować urządzenie wzmacniające. Zwykle jest to od 20 do 22 kHz.
• Zniekształcenia harmoniczne - jest to współczynnik, który określa część zniekształceń, która występuje, gdy wzmocniony dźwięk jest przesyłany z częstotliwością odniesienia 1 kHz. Zniekształcenie może zwykle wynosić od 0,001% do 0,1%.
• Stosunek dźwięku do szumu - pokazuje, w jakim stopniu szum własny wzmacniacza dźwięku ma się do przesyłanego przez niego wzmocnionego dźwięku.
• Współczynnik dumpingu - odzwierciedla zdolność wzmacniacza do tłumienia niepożądanych zakłóceń powstających w polu napięcia elektrycznego, które mogą znacząco wpłynąć na jakość transmisji dźwięku.

Często zwykli ludzie mają pytanie, dlaczego potrzebny jest wzmacniacz dźwięku, jeśli można po prostu zwiększyć głośność. Wzmacniacz nie tylko dodaje jednak głośności, ale także dodaje mocy przesyłanemu dźwiękowi. Różne urządzenia używane do przesyłania dźwięku nie zawsze mogą przesyłać go z wysoką jakością. Ale jeśli podłączysz te urządzenia do sprzętu wzmacniającego, wychodzący dźwięk znacznie zmieni jego charakterystykę:

• sygnał audio na wyjściu staje się lepszej jakości, jest chroniony przed skutkami zniekształceń i różnych zakłóceń;
• jest okazja emitowany dźwięk jest kilkakrotnie głośniejszy i mocniejszy niż w pierwotnym stanie.

Zastanów się, jak działa konwencjonalny wzmacniacz, który wzmacnia dźwięk w głośnikach audio.

• Ważnym szczegółem jest system wejściowy, do którego podłączone jest źródło dźwięku. Napięcie wejściowe jest zwykle różne w zależności od źródła i wzmacniacza.
• Transformator - przekształca moc prądu elektrycznego wchodzącego do wzmacniacza na wartość o wysokiej wydajności.
• Stopień wyjściowy - składa się z tranzystorów, które wykonują zadanie przetwarzania wysokiego napięcia prądu elektrycznego pochodzącego z zasilacza. Ze stopnia wyjściowego przekonwertowany sygnał jest przesyłany do urządzenia wyjściowego audio.
• Dostosowywanie ustawień - to urządzenie można znaleźć tylko we wzmacniaczach wolnostojących. Dzięki regulacji można wybrać poziom jakości przesyłanego sygnału audio.

Poniżej znajduje się schemat działania wzmacniacza mocy dźwięku dla konwencjonalnego typowego urządzenia.

• Prąd elektryczny z sieci lub układu zasilania pojazdudostarczany przez baterię, wchodząc do transformatora, jest konwertowany na parametry prądu stałego.
• Przekonwertowany i wzmocniony sygnał audio bez zmiany długości fali audio, trafia do urządzenia wyjściowego, z którego dochodzi dźwięk w wyższej jakości i mocniejszej formie. Zazwyczaj ta transmisja odbywa się przez głośniki audio.

Urządzenie wzmacniające używane w sprzęcie gospodarstwa domowego, na przykład komputer lub magnetofon, również odbiera sygnał z podłączonego źródła dźwięku przez system wejściowy, przekształca go wraz ze wzrostem mocy amplitudy fal oscylacyjnych i przekazuje dźwięk do urządzenia wyjściowego.

Nowoczesny sprzęt audio jest wyposażony we wzmacniacz dźwięku - niezależnie od tego, czy jest to urządzenie przesyłające sygnał procesora cyfrowego, czy bezprzewodowy gadżet współpracujący z Bluetooth, można w nich znaleźć zarówno wzmacniacz mono, jak i model stereo. Urządzenie wzmacniające dźwięk może wyglądać jak miniwzmacniacz stosowany w urządzeniach o niewielkich gabarytach, a np. smartfon ma wbudowany mikrowzmacniacz. Błędem byłoby stwierdzenie, że duży wzmacniacz jest lepszy niż mały.

Opcje wzmacniacza mocy dźwięku są podzielone na kategorie zgodnie z ich zastosowaniem.

• Wzmacniacze samochodowe - Zaprojektowane, aby zwiększyć moc głośników i subwoofera. Są one podzielone na urządzenia posiadające od 1 do 6 kanałów. Wersja jednokanałowa współpracuje z urządzeniami o dużej mocy.Wersja dwukanałowa współpracuje z systemem audio, który ma oddzielne kanały generujące dźwięk stereo. Urządzenia trzykanałowe mają możliwość podłączenia do subwoofera i dwóch głośników. Najpopularniejszy wzmacniacz z czterema kanałami, do którego można podłączyć jednocześnie 4 głośniki lub 3 głośniki i subwoofer. Wzmacniacze z 5 i 6 kanałami oferują również elastyczność łączenia wielu urządzeń audio, znacznie oszczędzając miejsce, ale są droższe.

• Domowe wzmacniacze audio - wzmacniacze indywidualne w użytku domowym są rzadkością, ponieważ każdy sprzęt multimedialny ma je już w wersji wbudowanej. Z tego powodu zastosowanie dodatkowego wzmacniacza w życiu codziennym nie jest konieczne do zwiększenia mocy dźwięku, ale do wyeliminowania ewentualnych zakłóceń podczas jego transmisji. Podobną opcję wykonuje specjalny blok, który kontroluje barwę, podbija lub odwrotnie, obniża wysokie i niskie częstotliwości dźwięku.

• Wzmacniacz koncertowy To profesjonalny rodzaj sprzętu przeznaczony do synchronizacji z instrumentami muzycznymi podłączonymi do sieci. Urządzenie takiego wzmacniacza zawiera również głośniki, blok różnych efektów specjalnych i blok regulacji tonu.

• Wzmacniacz studyjny - należy również do profesjonalnego typu sprzętu, którego zadaniem jest lekkie wzmocnienie dźwięku i zmaksymalizowanie jego jakości. Wzmacniacz studyjny ma wiele różnic w porównaniu ze wzmacniaczem konsumenckim. Polegają na wyższym zakresie czułości, sięgającym nawet 100 000 Hz, kanały są regulowane osobno, a zamiast jednostki regulacji barwy wzmacniacz studyjny ma konsolę mikserską. Sprzęt studyjny jest znacznie potężniejszy i przeznaczony do dużych obciążeń pod względem czasu użytkowania, ma ochronę przed przepięciami elektrycznymi, ma bardziej niezawodne i wysokiej jakości złącza i tak dalej.

Urządzenia wzmacniające dźwięk, oprócz ich przeznaczenia, są również podzielone według poziomu mocy.

Poziom mocy rozumiany jest jako sumaryczny wskaźnik sygnału wyjściowego, który jest brany pod uwagę dla jednego cyklu pracy urządzenia, w zależności od jego obwodu urządzenia.

Konwencjonalnie klasy mocy wzmacniacza dźwięku są podzielone na kilka grup.

Najwyższa jakość - klasy A, B, AB, C. Takie urządzenia są w stanie zapewnić najczystszy i najbardziej pozbawiony szumów dźwięk analogowy. Konstrukcja urządzenia to tranzystorowa lub lampowa metoda przetwarzania dźwięku. Taki sprzęt jest używany w sferze domowej i zawodowej.

Najwyższej jakości konwersja dźwięku realizowana jest tylko za pomocą wzmacniacza lampowego klasy A. Urządzenia te są drogie, a ich ceny mogą sięgać kilku milionów rubli. Wzmacniacze lampowe mają możliwość dokładnego odwzorowania wyglądu dźwięku wejściowego i wyprowadzania go bez zniekształceń, ale ze znaczną ilością wzmocnienia.

Urządzenia do małych urządzeń - klasy D, E, F i T. Wzmacniacze te wykorzystują obwody cyfrowe oraz modulację impulsową i wyłączającą.

Najczęściej wzmacniacze klasy D, który, w przeciwieństwie do typów analogowych, sygnał wejściowy jest odbierany nie w postaci sinusoidy, ale jako impuls prostokątny. Amplituda impulsów jest stała, a czas ich trwania zależy od sygnału wejściowego. Urządzenie pracuje z częstotliwością od 10 do 100 000 Hz. Powstałe impulsy dźwiękowe są wzmacniane przez tranzystory, a wychodzący dźwięk jest filtrowany dolnoprzepustowo.

Wzmacniacz samochodowy - klasa H. Ta technika jest stosowana w środowiskach o ograniczonym poziomie napięcia elektrycznego. Konstrukcja urządzenia obejmuje wzmacniacz klasy AB.Wydajność takiego wzmacniacza wynosi 83-85% i jest uważany za niski pobór mocy, ale współczynnik zniekształceń dźwięku wynosi tylko 0,1%.

Aby wybrać model wzmacniacza, należy wziąć pod uwagę nie tylko zabytkowe parametry jego wyglądu i właściwości, ale także kierować się opiniami profesjonalistów w dziedzinie akustyki. Wzmacniacze mogą być dość duże, są też modele kompaktowe. Urządzenia do zabudowy mają bardzo miniaturowy wygląd, ale jest też tylko wersja przenośna używana w samochodzie.

Spójrzmy na przykład na niektóre nowoczesne modele.

• Denon PMA-520AE - Niezawodny model dwukanałowy o mocy wyjściowej 70 W na kanał. Tranzystorowy wzmacniacz zintegrowany pracuje w zakresie częstotliwości od 5 do 100 kHz. Współczynnik zniekształceń wynosi 0,02%. Koszt to 18 000-20 000 rubli.

• Pionier A-30 - zintegrowany dwukanałowy wzmacniacz tranzystorowy klasy AC. Moc na kanał 70 W. Działa w zakresie częstotliwości od 5 do 100 kHz. Koszt to 25 000-28 000 rubli.

• Marantz PM5005 - zintegrowany wzmacniacz tranzystorowy dwukanałowy o mocy 40 W na każdy kanał. Działa w zakresie częstotliwości od 10 do 20 kHz. Współczynnik zniekształceń wynosi 0,01%. Koszt to 25 000-30 000 rubli.

• Onkyo A-9150 - zintegrowany wzmacniacz tranzystorowy, dwukanałowy, klasa AC. Moc każdego kanału to 60 watów. Działa w zakresie częstotliwości od 10 do 100 kHz. Współczynnik zniekształceń wynosi 0,08%. Koszt to 45 000-60 000 rubli.

• Yamaha A-S801 - zintegrowany wzmacniacz tranzystorowy, dwukanałowy. Moc na kanał wynosi 100 watów. Działa w zakresie częstotliwości od 20 do 200 kHz. Kondensatory mają moc 12 μF. Koszt to 55 000-60 500 rubli.

Aby wybrać odpowiedni model do aktywnej akustyki dźwięku, czy to miniaturowy wzmacniacz samochodowy, czy wielkogabarytowe urządzenie do stojącego sprzętu koncertowego, istnieją pewne parametry, na które należy zwrócić uwagę.

• Przed zakupem wzmacniacza należy najpierw wybrać sprzęt akustyczny. i dopiero wtedy, skupiając się na jego parametrach, wybierz urządzenie wzmacniające dźwięk. Oba urządzenia muszą synchronizować się ze sobą przy mocy i częstotliwości zakresu roboczego.
• Wybierając urządzenie wzmacniające dźwięk, należy wziąć pod uwagę powierzchnia pokoju lub otwarta przestrzeń, na której ma pracować.
• Do trwałego sprzętu wzmacniającego dźwięk eksperci zalecają wybór go z rezerwą mocy w stosunku do tego, czego potrzebujesz. Odbywa się to po to, aby nie wykorzystywać wzmacniacza do granic jego możliwości.
• Wysokiej jakości sprzęt charakteryzuje się poziomem zniekształceń dźwięku nieprzekraczającym 3%. Im niższy ten wskaźnik, tym lepszy wzmacniacz.
• Stosunek sygnału do szumu urządzenia wzmacniającego powinien być jak najwyższy - daje wyobrażenie o czystości dźwięku przy opcji maksymalnej głośności.
• Wzmacniacze pracują w różnych zakresach częstotliwości, ale najlepszy to taki, który może pracować w zakresie od 16 do 100 kHz. W tym zakresie ucho ludzkie najlepiej odbiera dźwięk.

Poniżej możesz dowiedzieć się, jak działa wzmacniacz dźwięku.