Wzmacniacz klasy A i klasy AB: kompromisy w zakresie odchylenia, ciepła i głośników zasilanych

W przypadku niemal każdego projektu głośników aktywnych dobrze zaprojektowany stopień klasy AB jest bezpieczniejszym wyborem inżynieryjnym i komercyjnym. Klasa A wygrywa tylko wtedy, gdy zmierzona liniowość przy bardzo niskim poziomie odsłuchu ma większe znaczenie niż ciepło, waga i koszt energii elektrycznej. To jedno zdanie wyjaśnia, dlaczego moduły klasy AB nadal znajdują się w większości głośników produkcyjnych, mimo że klasa A na papierze cieszy się lepszą opinią.

Te dwie klasy nie są różnymi technologiami. Są to ten sam, uzupełniający stopień wyjściowy tranzystora, obciążony w różnych punktach pracy. Wszystko inne, od rozmiaru radiatora po wagę przesyłki, wynika z prądu polaryzacji.

Punkt odchylenia decyduje o wszystkim innym

W stopniu wyjściowym klasy A urządzenia przewodzą pełne 360 stopni cyklu sygnału. Prąd spoczynkowy jest ustawiony na wyższy niż prąd szczytowy, jaki wzmacniacz kiedykolwiek dostarczy do swojego obciążenia, więc tranzystory nigdy się nie wyłączą. Nie ma obszaru skrzyżowania, nie ma przełączania między urządzeniami, a krzywa przenoszenia pozostaje liniowa od kilku miliwoltów w górę.

Klasa AB znajduje się pomiędzy klasą B i klasą A. Niewielkie odchylenie stałe sprawia, że ​​oba urządzenia przewodzą przez około 200 stopni cyklu, co wystarczy, aby nałożyć się na przejście przez zero i usunąć zniekształcenie karbu, które jest plagą czystej klasy B. Poza tym oknem nakładania się każde urządzenie działa tylko przez połowę czasu i stąd bierze się wzrost wydajności.

Praktyczną konsekwencję łatwo zaobserwować na ławce. Kanał klasy A pobiera mniej więcej taką samą moc z zasilacza, niezależnie od tego, czy jest cichy, czy pracuje z pełną mocą wyjściową. Kanał klasy AB pobiera niewiele na biegu jałowym i stopniowo zwiększa się w miarę wzrostu mocy wyjściowej. Dlatego obudowa klasy A jest gorąca dziesięć sekund po włączeniu, podczas gdy obudowa AB pozostaje chłodna do czasu nadejścia materiału programowego.

Wydajność i ciepło: koszt braku wyłączania

Teoretyczny pułap stopnia klasy A wynosi 50% przy obciążeniu sprzężonym z transformatorem i bliżej 25% w przypadku bardziej powszechnego układu z pojedynczym zakończeniem. Prawdziwe projekty mieszczą się w przedziale 15-30%. Klasa AB osiąga w teorii około 78,5%, a w praktyce zapewnia 50-70% i właśnie dlatego stała się domyślną wartością dla analogowego dźwięku o dużej mocy.

Przełóż to na decyzję o zakupie. Moduł klasy AB o mocy 200 W może pobierać z sieci 300–350 W przy pełnej mocy i 20–30 W na biegu jałowym. Odpowiednik konstrukcji klasy A wymaga zasilacza i radiatora o wielkości kilkuset watów ciągłego rozpraszania, co zwykle oznacza trzy do czterech razy większą objętość metalu, transformatora i obudowy na dostarczony wat.

Zniekształcenia: dobra klasa AB zwykle pokonuje tanią klasę A

Reputacja klasy A opiera się na dwóch prawdziwych zaletach: braku zniekształceń zwrotnicy i profilu harmonicznym zdominowanym przez łagodną drugą harmoniczną niskiego rzędu. Obydwa są autentyczne. Ale porównanie, które ma znaczenie w produkcie, rzadko jest porównaniem ideału z ideałem.

Zniekształcenia zwrotne w klasie AB objawiają się jako harmoniczne wyższego rzędu przy niskich poziomach wyjściowych, dokładnie tam, gdzie ucho jest najbardziej wrażliwe. Jest kontrolowany przez trzy rzeczy: wystarczający prąd polaryzacji, dokładne śledzenie termiczne sieci polaryzacji, tak aby ustawienie nie dryfowało w miarę nagrzewania się radiatora, oraz odpowiednie wzmocnienie pętli. Poprawnie wykonane moduły klasy AB utrzymują całkowite zniekształcenia harmoniczne w zakresie 0,01–0,05% przy mocy znamionowej, co jest niesłyszalne w żadnym normalnym kontekście odtwarzania.

Klasa A naprawdę przoduje w przypadku przetworników o wysokiej czułości na poziomie miliwatów. Jeśli Twój produkt jest monitorem bliskiego pola do krytycznego odsłuchu, warto zapłacić za ten margines. Jeśli jest to przenośny zestaw nagłośnieniowy, głośnik kolumnowy lub subwoofer, różnica znika pod hałasem pomieszczenia i materiałem programu.

Klasa A i klasa AB w skrócie

Poniższa tabela podsumowuje porównanie parametrów, które faktycznie wpływają na zestawienie materiałów i projekt termiczny.

Co to oznacza dla projektu modułu głośników zasilanych

Profesjonalne głośniki aktywne, układy liniowe i subwoofery budowane są w oparciu o klasę AB, a coraz częściej w klasie D i H, z jednego powodu: działający produkt musi przetrwać długie cykle pracy w gorącym stojaku. Powyższa arytmetyka termiczna po prostu wyklucza klasę A przy poziomach mocy wymaganych przez te systemy.

Wewnątrz typowej konstrukcji AB moduł wzmacniacza mocy obsługuje wzmocnienie napięcia i dostarczanie prądu, natomiast kontrola barwy, wejście mikrofonowe i limiter na żywo znajdują się w oddzielnych modułach funkcjonalnych umieszczonych przed nim. Dzięki temu podziałowi łańcuch sygnału analogowego jest krótki i pozwala na ponowne wykorzystanie jednej platformy wzmacniacza w kilku modelach kolumn.

Poziomy moduł analogowy PL35 do wzmacniaczy klasy AB Zbalansowane wejścia mikrofonowe i liniowe oraz pięciopasmowy korektor graficzny sprawiają, że ten poziomy moduł stanowi kompaktowy front-end dla platform wzmacniaczy klasy AB. Zobacz produkt →

Pionowy moduł funkcjonalny PL21 / PL21E z zabezpieczeniem ograniczającym Opcja pionowego frontonu do wąskich obudów, łącząca zbalansowane wejścia mikrofonowe i liniowe, pięciopasmowy korektor i zabezpieczenie ograniczające; PL21E dodaje kontrolę echa mikrofonu. Zobacz produkt →

Dwa powyższe moduły front-end podążają tym schematem: zbalansowane wejścia mikrofonowe i liniowe z pięciopasmowym korektorem graficznym w formacie poziomym lub ten sam korektor z zabezpieczeniem ograniczającym w formacie pionowym, gdy obudowa jest wąska. Obydwa są zaprojektowane dla platform wzmacniaczy klasy AB, więc dominującą zmienną pozostaje zachowanie stopnia wyjściowego.

Jeśli budżet termiczny konstrukcji AB przestanie się skalować, zwykle powyżej kilkuset watów na kanał w kompaktowej obudowie, kolejnym krokiem w profesjonalnym audio nie będzie powrót do klasy A, ale do klasy H, która przełącza szynę zasilającą zgodnie z sygnałem. Moduł taki jak AMP400H utrzymuje zasilanie z transformatora liniowego i aluminiowy radiator w kształcie litery U, zachowując analogowy stopień wyjściowy, jednocześnie ograniczając rozpraszanie na niskim i średnim poziomie.

AMP400H 7294 Moduł wzmacniacza mocy klasy H Moduł klasy H z mocą wyjściową 400 W dla średnich/niskich częstotliwości i 100 W dla wysokich częstotliwości, zasilaczem z transformatora liniowego i radiatorem w kształcie litery U, a także wieloma obwodami zabezpieczającymi. Zobacz produkt →

Dla zespołów mapujących całą rodzinę przed zatwierdzeniem, nasz przewodnik klasy wzmacniaczy A, AB, D i H dla projektu modułu głośników zasilanych przechodzi przez te same kompromisy dla każdej topologii. Można także przeglądać aktualne Moduły wzmacniaczy głośnikowych klasy AB w celu porównania poziomów wyjściowych i opcji dostaw.

Wybór między nimi w przypadku nowego produktu

Cztery pytania zwykle rozstrzygają decyzję szybciej niż jakikolwiek test odsłuchowy:

1. Jaki jest cykl pracy? Głośnik pracujący osiem godzin z dużą mocą wyjściową nie może sobie pozwolić na stopień, który przez cały czas rozprasza całą moc polaryzacji.
2. Gdzie ucieka ciepło? W szczelnej obudowie z tworzywa sztucznego konstrukcja AB wymaga już ścieżki termicznej prowadzącej do płyty; Klasa A potrzebowałaby znacznie większego.
3. Na jakim poziomie faktycznie słyszalne są zniekształcenia? Dokonuj pomiarów na poziomie, na którym produkt rzeczywiście będzie działał, a nie przy mocy 1 W przy fikcyjnym obciążeniu.
4. Ile waży gotowa jednostka? Masa transformatora i radiatora to stały koszt transportu i instalacji, a nie jednorazowy.

Odpowiedz na nie szczerze, a punkt uprzedzenia, wraz z platformą modułu, zwykle wybiera sam.

Często zadawane pytania