Wzmacniacze klasy D i klasy AB: wydajność, jakość dźwięku i rzeczywiste kompromisy

Marka audio rozważa dwie platformy wzmacniaczy do swojego kolejnego głośnika zasilanego: moduł klasy D o mocy 500 W z zasilaczem impulsowym oraz moduł klasy AB o mocy 300 W zbudowany na transformatorze liniowym. Płyta klasy D waży około jedną trzecią mniej, działa wystarczająco chłodno, aby można ją było zamontować bez dużego radiatora i pobiera bardzo mało prądu na biegu jałowym. Płyta klasy AB utrzymuje prostszą ścieżkę sygnału analogowego, jest łatwa w serwisowaniu w terenie i zaciska się w przewidywalny, wybaczający błędy sposób. Która platforma jest właściwa?

Oto praktyczna odpowiedź: w przypadku głośników zasilanych bateryjnie, kompaktowych kolumn PA, zestawów liniowych i subwoofera, klasa D stała się naturalnym ustawieniem domyślnym. W przypadku konwencjonalnych analogowych wzmacniaczy PA, OEM buduje się tam, gdzie liczy się łatwość serwisowania, oraz projektów, które mają na celu zachowanie klasycznego, dyskretnego stopnia wyjściowego, klasa AB wciąż zasługuje na swoje miejsce. Różnica w jakości dźwięku, która kiedyś je dzieliła, zmniejszyła się do tego stopnia, że ​​o decyzji decydują źródła zasilania, ciepło, opakowanie i koszt systemu.

Jak działają wzmacniacze klasy AB i klasy D

Klasa AB to wzmacniacz liniowy. Para tranzystorów wyjściowych typu push-pull przewodzi przez obszar zwrotnicy, a niewielki prąd polaryzacji zapobiega nieciągłości występującej w klasie B. Ponieważ stopień wyjściowy reguluje napięcie w sposób ciągły, wydajność jest ograniczona, a w konstrukcji mechanicznej zwykle dominuje radiator.

Klasa D nie jest z natury cyfrowa. Sygnał audio jest przekształcany na falę prostokątną modulowaną szerokością impulsu o wysokiej częstotliwości, zwykle o częstotliwości kilkuset kiloherców, a tranzystory MOSFET mocy są całkowicie włączane i wyłączane. Filtr dolnoprzepustowy LC usuwa nośną przełączającą i przywraca sygnał muzyczny. Ponieważ tranzystory prawie nie spędzają czasu w swoim obszarze liniowym, straty przewodzenia pozostają bardzo małe.

Te dwie topologie zmieniają wszystko na dalszym etapie: zasilanie, radiator, objętość obudowy, a nawet strategię ochrony.

Klasa AB kontra klasa D: porównanie inżynieryjne

Poniższa tabela podsumowuje parametry, które mają znaczenie przy określaniu modułu wzmacniacza dla prawdziwego produktu: wydajność, ciepło, zasilanie, rozmiar, zniekształcenia i łatwość serwisowania.

Wydajność i ciepło: gdzie te dwie klasy najbardziej się rozdzielają

Największą mierzalną różnicą jest wydajność. Tranzystor wyjściowy klasy AB zachowuje się jak rezystor zmienny pomiędzy szyną zasilającą a głośnikiem, więc napięcie spadające na urządzenie zamienia się w ciepło. Typowe publikowane dane plasują klasę AB pomiędzy 50 a 65 procent, podczas gdy klasa D osiąga od 80 do 92 procent, ponieważ urządzenia wyjściowe są albo całkowicie włączone, albo całkowicie wyłączone.

Wpływ na ciepło staje się oczywisty, gdy oba wzmacniacze zapewniają tę samą moc wyjściową. Rozpraszanie w klasie AB osiąga szczyt pomiędzy około 40 a 70 procent pełnej mocy, czyli dokładnie tam, gdzie muzyka i mowa spędzają najwięcej czasu. Rozpraszanie klasy D pozostaje niskie w całym zakresie roboczym, dlatego też moduł klasy D o mocy 500 W może wykorzystywać znacznie mniejszy radiator niż moduł klasy AB o mocy 500 W.

W przypadku aktywnych układów liniowych z wieloma wzmacniaczami o mocy 500 W w jednej szafie lub szafie różnica przekłada się na mniejsze transformatory, lżejsze obudowy i mniejsze obciążenie klimatyzacji w systemach turystycznych.

Jakość dźwięku: czy luka naprawdę się zmniejszyła?

Zmierzona wydajność mówi „tak” w przypadku dobrze zaprojektowanych jednostek. Nowoczesne, wysokiej klasy moduły klasy D ze sprzężeniem zwrotnym po filtrze rejestrują szumy i zniekształcenia porównywalne lub lepsze od typowych wzmacniaczy klasy AB. Niezależne pomiary wzmacniaczy konsekwentnie pokazują, że sama topologia nie jest już w stanie przewidzieć jakości dźwięku.

To, co wciąż się różni, to zachowanie pod obciążeniem. Klasa AB jest liniowa, więc jej profil zniekształceń jest zdominowany przez harmoniczne niskiego rzędu, które wielu słuchaczy uważa za naturalne. Klasa D oddziałuje z głośnikiem poprzez filtr wyjściowy; źle zaprojektowany filtr może wprowadzić szorstkość, natomiast dobrze zaprojektowany jest słyszalnie przezroczysty. Etykieta klasy nie gwarantuje wyniku, inżynieria tak.

W przypadku monitorów studyjnych średniotonowych, wysokich i pełnozakresowych, liniowe zachowanie przy obciążeniu klasy AB jest prawdziwą zaletą. W przypadku subwooferów, gdzie obciążenie przetworników jest prostsze, a rezerwy mocy mają większe znaczenie, klasa D jest często lepszym wyborem na poziomie systemu.

Wybór odpowiedniej klasy wzmacniacza dla Twojej kompilacji

Klasa D: Wysoka moc wyjściowa, ciasne przestrzenie i działanie akumulatorowe

Jeśli produktem jest aktywny subwoofer, kolumna liniowa, głośnik kolumnowy lub przenośny głośnik zasilany bateryjnie, zwykle pierwszym wyborem jest klasa D. Połączenie zasilacza impulsowego i stopnia wyjściowego PWM sprawia, że ​​wzmacniacz jest na tyle kompaktowy, że można go zintegrować z samą obudową. W naszej własnej pracy OEM dla marek PA, moduł taki jak eon522d-2092 Moduł wzmacniacza mocy klasy D , o mocy 500 W plus 200 W z zasilaniem rezonansowym LLC, stał się domyślnym punktem wyjścia dla dwudrożnych głośników aktywnych.

Sprzedaż hurtowa EON522SUB: Rezonansowy aktywny wzmacniacz mocy subwoofera LP 500 W/4ohm LLC Jak Chiny EON522SUB: LP 500W/4ohm LLC Dostawcy i firma rezonansowego aktywnego modułu wzmacniacza mocy subwoofera, Zhenhai Huage professional w... Zobacz produkt →

Przed zablokowaniem projektu sprawdź, czy moc znamionowa modułu odpowiada Twoim sterownikom; kompatybilność impedancji modułu wzmacniacza różni się w zależności od topologii i projektu zasilacza i bezpośrednio wpływa na maksymalną moc wyjściową i zachowanie termiczne.

Klasa AB i klasa H: analogowa prostota i obsługa w terenie

W przypadku konwencjonalnych wzmacniaczy PA, w przypadku których technicy spodziewają się naprawy przy użyciu lutownicy i standardowych części, klasa AB pozostaje atrakcyjna. Klasa H dodaje szynę napięcia śledzącego do klasycznej topologii AB, co zwiększa wydajność przy jednoczesnym zachowaniu analogowej ścieżki sygnału. Moduł taki jak moduł wzmacniacza klasy H amp300h-7294, dostarczający 300 W plus 50 W z liniowego zasilacza transformatorowego, pokazuje, jak daleko mogą zajść tradycyjne konstrukcje bez przełączanego stopnia mocy.

Klasa AB ma również przewagę w tanich i mało skomplikowanych produktach: zasilanie liniowe jest łatwiejsze do certyfikacji pod kątem kompatybilności elektromagnetycznej, a słyszalne zachowanie przy przesterowaniu jest bardziej wybaczające.

Nie zapomnij o interfejsie

Klasa wzmacniacza opisuje jedynie stopień wyjściowy. Kontrola tonu, priorytet mikrofonu, korekcja i ochrona znajdują się na osobnej płycie czołowej. W wersji analogowej klasy AB ten interfejs jest zwykle analogowym modułem funkcyjnym; the Analogowy moduł funkcyjny PL1 do wzmacniaczy klasy AB dodaje kontrolę tonów wysokich i niskich, zachowując jednocześnie konwencjonalność całego łańcucha sygnałowego i możliwość serwisowania w terenie.

Sprzedaż hurtowa PL1: Poziomy analogowy moduł funkcjonalny do kontroli tonów wysokich i niskich Jak Chiny PL1: Poziomy analogowy moduł funkcjonalny z regulacją tonów wysokich i niskich EQ dla dostawców i firmy wzmacniaczy klasy AB, Zhenhai Huage p... Zobacz produkt →

Najpierw zdefiniuj obciążenie głośników, budżet chłodzenia, docelową wydajność i model usług. Z tych decyzji wynika klasa wzmacniacza, a nie odwrotnie.

Często zadawane pytania