Kelas Penguat Suara: Klasifikasi - D, A, B, C, AB, Dan Lainnya. Ultra-linear Dan Digital. Kelas Mana Yang Lebih Baik?

2024 Pengarang: Beatrice Philips | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 05:44

Pasti banyak yang pernah mendengar bahwa amplifier modern bisa masuk ke kelas yang berbeda. Namun, orang yang jauh dari sistem akustik dan fitur teknis peralatan suara hampir tidak dapat membayangkan apa yang tersembunyi di balik sebutan huruf.

Dalam ulasan kami, kami akan berbicara lebih detail tentang apa kelas amplifier, apa itu, dan bagaimana memilih model yang optimal.

Klasifikasi

Kelas penguat adalah nilai sinyal keluaran yang digerakkan oleh sinyal masukan sinusoidal dalam rangkaian fungsional selama satu siklus operasi dan berubah sebagai akibat dari pengaruh ini. Klasifikasi amplifier ke dalam kelas tergantung pada parameter linieritas mode yang digunakan untuk memperkuat sinyal yang masuk dari kategori dengan akurasi yang meningkat dengan efisiensi yang agak berkurang hingga sepenuhnya non-linier . Dalam hal ini, akurasi reproduksi suara sinyal tidak begitu besar, tetapi efisiensinya cukup tinggi. Semua kelas penguat lainnya adalah semacam model perantara antara kedua kelompok ini.

Grup pertama

Semua kelas amplifier dapat dibagi secara kondisional menjadi dua subkelompok. Yang pertama mencakup model terkontrol klasik dari kelas A, B, serta AB dan C . Kategorinya ditentukan oleh parameter konduktivitasnya di bagian tertentu dari sinyal keluaran. Dengan demikian, operasi transistor built-in pada output terletak di tengah antara "mati" dan "hidup".

Grup kedua

Kategori perangkat kedua mencakup model yang lebih modern, yang dianggap sebagai kelas switching - ini adalah model D, E, F, serta G, S, H dan T.

Amplifier ini menggunakan modulasi lebar pulsa serta sirkuit digital untuk terus mengubah sinyal antara sepenuhnya mati dan sepenuhnya menyala . Akibatnya, ada jalan keluar yang kuat di wilayah saturasi.

Deskripsi kelas populer

Kami akan berbicara tentang berbagai kelas amplifier secara lebih rinci.

TETAPI

Model Kelas A paling banyak digunakan karena kesederhanaan desainnya. Ini disebabkan oleh beberapa parameter distorsi sinyal input dan, karenanya, kualitas suara yang tinggi dibandingkan dengan semua kategori amplifier lainnya. Model dalam kategori ini dicirikan oleh linieritas yang tinggi dibandingkan dengan model lainnya.

Biasanya, amplifier kelas A menggunakan satu versi transistor dalam pekerjaan mereka . Ini terhubung ke konfigurasi emitor dasar untuk dua bagian sinyal sehingga transistor germanium akan selalu melewatinya bahkan jika tidak ada sinyal fase. Ini berarti bahwa pada output, tahap tidak akan sepenuhnya masuk ke wilayah cutoff dan saturasi sinyal. Ini memiliki titik offset sendiri kira-kira di tengah garis beban. Struktur ini mengarah pada fakta bahwa transistor tidak aktif - ini dianggap sebagai salah satu kelemahan dasarnya.

Agar perangkat diklasifikasikan sebagai milik kelas ini, arus tanpa beban nol pada tahap keluaran harus sama atau bahkan melebihi batas arus beban untuk memastikan sinyal keluaran maksimum.

Karena perangkat kelas A berujung tunggal dan beroperasi di zona linier dari semua kurva yang ditentukan, satu perangkat keluaran melewati 360 derajat penuh, dalam hal ini perangkat kategori A sepenuhnya sesuai dengan sumber arus.

Karena amplifier dalam kategori ini berfungsi, seperti yang telah kami katakan, di wilayah ultra-linier, bias DC harus diatur dengan benar .- ini akan memastikan pengoperasian yang benar dan memberikan aliran suara dengan daya 24 watt. Namun, karena fakta bahwa perangkat keluaran selalu dalam keadaan mati, ia terus mengalirkan arus, dan ini menciptakan kondisi untuk kehilangan daya yang konstan di seluruh struktur. Fitur ini menghasilkan pelepasan panas dalam jumlah besar, sementara efisiensinya agak rendah - kurang dari 40%, yang membuatnya tidak praktis untuk beberapa jenis sistem akustik yang kuat. Di samping itu, karena meningkatnya arus tanpa beban instalasi, catu daya harus memiliki dimensi yang sesuai dan disaring sebanyak mungkin, jika tidak, suara amplifier dan dengung pihak ketiga tidak dapat dihindari . Kekurangan inilah yang membuat pabrikan terus mengerjakan amplifier dalam kategori yang lebih efisien.

DI DALAM

Amplifier Kelas B telah dirancang oleh produsen untuk mengatasi masalah efisiensi rendah dan panas berlebih yang terkait dengan kategori sebelumnya. Dalam pekerjaan mereka, model kategori B menggunakan sepasang transistor tambahan, biasanya bipolar . Perbedaannya adalah bahwa untuk kedua bagian sinyal, bagian depan keluaran dibangun sesuai dengan sirkuit dorong-tarik, sehingga setiap perangkat transistor memberikan amplifikasi hanya setengah dari sinyal keluaran.

Tidak ada arus bias level DC dasar pada amplifier kelas ini, karena arus diamnya adalah nol, oleh karena itu parameter daya DC biasanya kecil. Dengan demikian, efisiensinya jauh lebih tinggi daripada perangkat A. Pada saat yang sama ketika sinyal positif, transistor bias positif menggerakkannya, sedangkan negatif tetap mati . Demikian pula, pada saat sinyal input menjadi negatif, positif dimatikan, dan transistor bias negatif, sebaliknya, diaktifkan dan memberikan setengah negatif dari sinyal. Akibatnya, transistor, selama operasinya, menghabiskan 1/2 siklus hanya dalam setengah siklus positif atau negatif dari sinyal yang masuk.

Dengan demikian, perangkat transistor apa pun dalam kategori ini hanya dapat melewati sebagian dari sinyal keluaran, sementara dalam pergantian yang jelas.

Desain push-pull ini sekitar 45-60% lebih efisien daripada amplifier Kelas A. Masalah dengan model jenis ini adalah mereka memberikan distorsi yang signifikan pada saat lewatnya sinyal audio karena "zona mati" transistor di koridor tegangan input dengan nilai dari -0,7 V hingga +0,7 V.

Seperti yang diketahui semua orang dari kursus fisika, emitor basis harus memberikan tegangan sekitar 0,7 V agar transistor bipolar dapat memulai pengkabelan penuh. Selama tegangan ini tidak melebihi tanda ini, transistor keluaran tidak akan bergerak ke posisi on. Ini berarti bahwa setengah dari sinyal yang masuk ke koridor 0,7 V akan mulai direproduksi secara tidak akurat. Akibatnya, ini membuat perangkat Kategori B praktis tidak cocok untuk digunakan dalam instalasi akustik presisi.

Untuk itu untuk mengatasi distorsi ini, apa yang disebut perangkat kompromi kelas AB diciptakan.

AB

Model ini adalah sejenis desain tandem kategori A dan kategori B. Saat ini, amplifier tipe AB dianggap sebagai salah satu opsi desain yang paling umum. Berdasarkan prinsip operasinya, mereka sedikit mirip dengan produk kategori B, dengan satu-satunya pengecualian bahwa kedua perangkat transistor dapat menghantarkan sinyal pada saat yang sama di dekat titik persimpangan osilogram . Ini sepenuhnya menghilangkan semua masalah distorsi sinyal dari penguat Grup B sebelumnya. Perbedaannya adalah bahwa sepasang transistor memiliki tegangan bias yang cukup rendah, biasanya 5 sampai 10% dari arus diam. Dalam hal ini, perangkat penghantar tetap menyala lebih lama dari waktu satu setengah siklus, tetapi pada saat yang sama jauh lebih sedikit daripada siklus penuh sinyal input.

Aman untuk mengatakan itu perangkat tipe AB dianggap sebagai kompromi yang sangat baik antara model Kelas A dan Kelas B dalam hal efisiensi dan linearitas .dan, sementara efisiensi konversi sinyal audio sekitar 50%.

DENGAN

Desain unit kelas C memiliki efisiensi maksimum, tetapi pada saat yang sama linieritasnya agak buruk dibandingkan dengan semua kategori lainnya. Penguat kelas C cukup bias, sehingga arus input menjadi nol dan tetap di sana selama lebih dari 1/2 siklus sinyal yang masuk . Pada saat ini, transistor dalam mode siaga untuk mematikannya.

Bentuk bias transistor ini memberikan efisiensi terbesar perangkat, efisiensinya sekitar 80%, tetapi pada saat yang sama menimbulkan distorsi suara yang cukup signifikan pada sinyal keluaran.

Fitur desain ini tidak memungkinkan untuk menggunakan amplifier dalam sistem loudspeaker . Sebagai aturan, model-model ini telah menemukan area penggunaannya dalam generator frekuensi tinggi, serta dalam versi tertentu dari penguat frekuensi radio, di mana pulsa arus yang dipancarkan pada output diubah menjadi gelombang sinusoidal dari frekuensi tertentu.

D

Penguat kategori D mengacu pada model pulsa dua saluran non-linear, mereka juga disebut penguat PWM.

Di sebagian besar sistem audio, tahap keluaran beroperasi di kelas A atau AB . Dalam amplifier terintegrasi grup D, disipasi daya input saluran sangat signifikan bahkan dalam kasus implementasi maksimal yang hampir sempurna. Ini memberikan model kelas-D keuntungan yang signifikan di sebagian besar area aplikasi karena pembangkitan panas yang minimal, pengurangan berat dan dimensi perangkat dan, karenanya, pengurangan biaya produk, sementara masa pakai baterai pada model tersebut meningkat dibandingkan dengan model desain lainnya.

Sebagai aturan, ini adalah model tegangan tinggi, mereka dirancang untuk papan 10.000 watt.

Lainnya

penguat kelas F . Model-model ini memberikan peningkatan efisiensi, efisiensinya sekitar 90%.

penguat kelas G . Amplifier ini, pada kenyataannya, merupakan desain linieritas tinggi yang ditingkatkan dari perangkat AB kelas dasar pada TDA. Model dalam kategori ini dapat secara otomatis beralih di antara saluran listrik yang berbeda jika terjadi perubahan parameter sinyal yang masuk. Peralihan seperti itu secara signifikan mengurangi konsumsi daya dan, karenanya, mengurangi konsumsi daya yang disebabkan oleh kehilangan panas.

penguat kelas I . Model seperti itu memiliki beberapa set perangkat output tambahan. Sebelum dinyalakan, mereka berada dalam konfigurasi push-pull. Perangkat pertama mengalihkan bagian positif dari sinyal, dan yang kedua bertanggung jawab untuk mengalihkan bagian negatif, seperti amplifier kategori B. Jika tidak ada sinyal audio pada input atau jika sinyal mencapai titik persimpangan nol, perangkat mekanisme switching hidup dan mati pada saat yang sama dengan siklus utama.

penguat kelas S . Kelas amplifier ini diklasifikasikan sebagai mekanisme switching non-linear. Dalam hal mekanisme operasinya, mereka agak mirip dengan amplifier kategori D. Penguat semacam itu mengubah sinyal input analog menjadi sinyal digital, memperkuatnya berkali-kali. Jadi, untuk meningkatkan daya keluaran, biasanya sinyal digital dari perangkat switching sepenuhnya aktif atau sepenuhnya mati, sehingga efisiensi perangkat tersebut dapat menjadi 100%.

penguat kelas T . Pilihan lain untuk amplifier digital. Saat ini, model seperti itu semakin populer karena kehadiran sirkuit mikro yang memungkinkan pemrosesan digital dari sinyal yang masuk, serta amplifier suara 3D multi-saluran bawaan. Efek ini disediakan oleh desain yang memungkinkan sinyal analog diubah menjadi suara PWM digital yang lebih tinggi. Desain perangkat Kelas C menggabungkan karakteristik sinyal distorsi rendah yang mirip dengan kategori AV, sambil mempertahankan efisiensi pada tingkat model Kelas D.

Bagaimana menentukan?

Untuk memulainya, mari kita membahas bagaimana amplifier bekerja pada prinsipnya. Tentunya Anda akan terkejut, namun nyatanya amplifier pabrik tidak menguatkan apa pun. Faktanya, mekanisme operasinya menyerupai pengoperasian crane paling sederhana: Anda memutar pegangan dan air dari pasokan air mulai mengalir, lebih kuat atau lebih lemah, dan jika Anda memutarnya, alirannya akan terhalang. Dalam amplifier, semua proses terjadi dengan cara yang sama. Dari modul catu daya yang kuat, arus mengalir melalui speaker yang terhubung ke perangkat. Dalam hal ini, fungsi keran diambil alih oleh transistor - pada output, tingkat penutupan dan pembukaannya dikendalikan oleh sinyal yang diteruskan ke amplifier. Dari bagaimana sebenarnya fungsi derek ini, yaitu bagaimana transistor keluaran bekerja, dan kelas amplifier ditentukan.

Jika kita berbicara tentang perangkat AB, maka transistor di dalamnya dapat memiliki sifat yang tidak menyenangkan untuk membuka dan menutup secara tidak proporsional dengan sinyal yang tiba di sana. Dengan demikian, pekerjaan mereka menjadi tidak berubah. Kembali ke analogi dengan faucet - Anda dapat memutar gagang faucet, tetapi air akan mengalir dengan lemah pada awalnya, dan kemudian tiba-tiba alirannya akan meningkat secara tiba-tiba.

Untuk alasan ini transistor kategori AB harus tetap terbuka meskipun tidak ada sinyal . Ini diperlukan agar mereka segera mulai bekerja, dan tidak menunggu sampai sinyal mencapai tingkat tertentu - hanya dalam hal ini amplifier akan dapat mereproduksi suara dengan distorsi minimal. Dalam praktiknya, ini berarti bahwa sebagian energi yang berguna terbuang sia-sia. Bayangkan saja Anda menyalakan semua keran air di apartemen, dan tetesan kecil air akan terus mengalir keluar darinya. Akibatnya, efisiensi model seperti itu tidak melebihi 50-70%, efisiensi rendah itulah kelemahan utama amplifier kelas AV.

Jika kita berbicara tentang perangkat kelas-D, maka prinsip operasinya benar-benar sama: mereka memiliki transistor keluaran sendiri yang dapat dihidupkan dan dimatikan. Dengan demikian, aliran arus melalui speaker yang terhubung dengannya diatur, tetapi sinyal sudah mengontrol pembukaannya, yang dengan konfigurasinya sangat jauh dari yang masuk.

Ini adalah bagaimana sinyal diumpankan ke transistor keluaran perangkat Kelas D. Dalam hal ini, mereka akan berfungsi sepenuhnya berbeda: baik menutup penuh, atau membuka tanpa nilai perantara. Ini berarti bahwa efisiensi model tersebut dapat mendekati 100%.

Tentu saja, terlalu dini untuk mengirim sinyal seperti itu ke sistem audio, pertama-tama harus kembali ke konfigurasi standar. Ini dapat dilakukan melalui choke keluaran, serta kapasitor - setelah memprosesnya, sinyal yang diperkuat terbentuk pada output, yang sepenuhnya mengulangi sinyal input dalam bentuknya. Dialah yang ditransmisikan ke speaker.

Keuntungan utama dari perangkat kelas-D adalah peningkatan efisiensi . dan, karenanya, konsumsi energi yang lebih lembut

Untuk waktu yang lama diyakini bahwa untuk menghubungkan sistem speaker berkualitas tinggi, amplifier AB akan menjadi solusi optimal … Model kategori D memberikan konversi sinyal yang masuk ke sinyal berdenyut dengan frekuensi yang dikurangi, sebagai hasilnya, hanya menghasilkan suara yang bagus dalam mode subwoofer. Saat ini, teknologi telah mengambil langkah maju yang besar, dan hari ini sudah ada transistor berkecepatan tinggi yang dapat membuka dan juga menutup hampir secara instan, ada cukup banyak perangkat broadband kelas-D di toko.

Model ini dimaksudkan untuk digunakan tidak hanya dengan subwoofer, tetapi juga dengan semua jenis sistem speaker modern. Untuk opsi di mana daya tinggi tidak diperlukan, masuk akal untuk membeli amplifier yang cukup ringkas.

Jadi, jika Anda memiliki cukup ruang untuk menghubungkan speaker, maka Anda dapat memilih model kelas AV. Selama beberapa dekade keberadaannya, sirkuit model ini telah berkembang dengan baik, memberikan kualitas suara yang cukup baik, dan jika terjadi kerusakan, Anda dapat dengan mudah memperbaikinya di pusat layanan terdekat.

Jika area untuk pemasangan suara terbatas, maka Anda harus melihat lebih dekat pada model pita lebar grup D . Dengan parameter daya yang sama dengan produk kelas AV, mereka jauh lebih kecil dan lebih ringan, apalagi panasnya lebih sedikit, dan beberapa model bahkan memungkinkannya dipasang secara diam-diam dengan gangguan paling sedikit.

Untuk menghubungkan subwoofer, kelas D menetapkan keuntungan maksimum , karena blok nada bass adalah rentang frekuensi yang paling memakan energi - dalam hal ini, efisiensi produk sangat penting, dan dalam hal ini tidak ada pesaing untuk produk kelas-D.

Dalam video ini, Anda dapat lebih jelas membiasakan diri dengan kelas-kelas penguat suara.