Меню

Должен ли быть усилитель мощности

Как выбрать усилитель и не ошибиться

Покупаем понимая

Как выбрать усилитель и не ошибиться

Покупаем понимая

Усилитель низкой частоты, наряду с акустическими системами, является неотъемлемым элементом любой AV-системы, будь то навороченный стереокомплекс или многоканальный домашний кинозал. В качестве источника контента в конкретном случае могут выступать самые разные устройства – от проигрывателей виниловых пластинок до смартфонов, но аудиосигнал от них рано или поздно всегда попадет на усилитель. Какие они бывают и чем отличаются? Попробуем в этом разобраться.

Усилительная часть любой AV-системы структурно состоит из предварительного усилителя и усилителя мощности. Даже если эти блоки объединены в одном корпусе и имеют общий блок питания, функции их различны. Предварительный усилитель занимается повышением напряжения полезного сигнала до уровней, достаточных для работы выходных каскадов (усилителя мощности). В нем же обычно реализуют все сервисные функции – коммутатор входов, регулятор громкости, темброблок и тому подобное. Задачей же усилителя мощности является подача в цепь нагрузки, в качестве которой могут выступать акустические системы или наушники, достаточной для их нормальной работы мощности. Несмотря на разное функциональное назначение, классификация и принципы, заложенные в усилительные каскады, общие, потому в дальнейшем мы не будем разделять эти понятия. Для каждой категории приведем пример наиболее характерного представителя.

Как выбрать усилитель и не ошибиться

Классифицируют усилительные каскады по самым разным признакам. Попытаемся выделить основные. Итак, усилители можно разделить по :

– По типу использованных в усилительном каскаде активных элементов :

1. Ламповые усилители

Как следует из названия, активными элементами в таких усилителях выступают электровакуумные лампы. Преобладали до начала 70-х годов прошлого века. Отличаются низким КПД, существенным весом и большим тепловыделением. Кроме того, лампа уступает другим типам усилительных приборов в части стабильности характеристик во времени. Тем не менее, этот тип усилителей востребован в среде любителей аудио до сих пор. Причиной стали «ламповые искажения», которые субъективно воспринимаются ухом более лояльно, чем искажения, привносимые активными элементами других типов.

Интегральный ламповый усилитель Audio Research VSi75

Интегральный ламповый усилитель Audio Research VSi75

Цена – 784 000 руб.

Тип – интегральный ламповый усилитель | Название – Audio Research VSi75 | Лампы – 6H30 (2), KT150 (4) | Выходная мощность, Вт – 75 x 2 ( продолжительная 20 Гц — 20 кГц ) | Частотная характеристика, Гц – 1 — 70 000 (по уровню –3 дБ) | Гармонические искажения, % – 0,05 (1 Вт), 1,5 (75 Вт) | Отношение сигнал/шум, дБ – 88 | Входное сопротивление, кОм – 52,5 | Аудиовходы – стереопары RCA (5) | Аудиовыход – стереопара RCA (Tape) | Энергопотребление (максимальное), Вт – 600 | Дополнительно – пульт ДУ, информационный дисплей | Габариты, см – 43 x 18,5 x 39 | Масса, кг – 24

2. Транзисторные (дискретные) усилители

Усилительными элементами здесь выступают биполярные или полевые транзисторы. К достоинствам этого типа усилителей можно отнести компактность, сравнительно высокий КПД, небольшой вес, прочность и стабильность характеристик. То есть, все то, с чем у вакуумных ламп имеются проблемы. Кроме того, транзисторы дешевле ламп. В результате к началу 80-х годов прошлого века транзисторные усилители практически вытеснили лампу с рынка бытовой аппаратуры, оставив последней лишь часть самого верхнего ценового сегмента.

Усилитель мощности Accustic Arts AMP II mk3

Усилитель мощности Accustic Arts AMP II mk3

Цена – 1 000 000 руб.

Тип – стереофонический усилитель мощности | Название – Accustic Arts AMP II mk3 | Выходная мощность, Вт – 275 x 2 (8 Ом), 450 x 2 (4 Ом), 675 x 2 (2 Ом) | Усиление, дБ – 31 | Входное сопротивление (баланс./небаланс.), кОм – 20/100 | Разделение каналов, дБ – 109 | Отношение сигнал/шум, дБ – 103 | Гармонические искажения, % – 0,001 | Аудиовходы – балансные XLR, аналоговые RCA | Максимальная потребляемая мощность, Вт – 2 200 | Габариты, см – 48,2 x 35,0 x 43 | Масса, кг – 55

3. Усилители на интегральных схемах

В принципе, такие усилители – это частный случай предыдущей категории, поскольку интегральная схема по сути – множество тех же самых транзисторов, объединенных в одном компактном корпусе (отсюда и название – интегральная). Но, все же, принято разделять эти типы, и мы здесь не будем упорствовать. Главное преимущество таких усилителей – компактность и небольшой вес. Поэтому в портативной технике это, пожалуй, безальтернативное решение.

Интегральный усилитель Devialet Expert 140 Pro

Интегральный усилитель Devialet Expert 140 Pro

Цена – 387 000 руб.

Тип – интегральный усилитель со встроенным блоком ЦАП и платой сетевого стриминга | Название – Devialet Expert 140 Pro | Выходная мощность, Вт – 2 х 140 (6 Ом) | Частотная характеристика, Гц – 0 — 95 000 (–3 дБ) | Гармонические искажения + шум (для полной мощности), % – 0,0005 | Отношение сигнал/шум, дБ – 130 | Коэффициент демпфирования – 8 000 | Выходное сопротивление, Ом – 0,001 | Аудиовходы – конфигурируемые цифровые или аналоговые 4 х RCA (2 цифровых коаксиальных, cтереопара), Phono MM/МС (2), цифровой оптический TosLink, Gigabit Ethernet, USB type B | Дополнительно – Wi-Fi 802.11ac (2,4 / 5 ГГц) | Габариты, см – 38,3 x 4,0 x 38,3 | Масса, кг – 5,65

4. Гибридные усилители

Усилители, каскады которых относятся к разным типам, описанным выше. Чаще всего это комбинации лампы и транзистора. А среди этого варианта наиболее популярна концепция, когда предварительные каскады выполняют на лампах, а выходные – на транзисторах, что позволяет наилучшим образом использовать достоинства разных типов и нивелировать недостатки.

Читайте также:  Какая мощность у белаза

Интегральный гибридный усилитель McIntosh MA252

Интегральный гибридный усилитель McIntosh MA252

Цена – 476 250 руб.

Тип – интегральный гибридный усилитель | Название – McIntosh MA252 | Лампы – 12AX7a (2), 12AT7 (2) | Выходная мощность, Вт – 100 x 2 (8 Ом, продолжительная 20 Гц — 20 кГц), 160 x 2 (4 Ом, продолжительная 20 Гц — 20 кГц) | Частотная характеристика, Гц – 10 — 100 000 (по уровню –3 дБ) | Гармонические искажения, % – 0,03 | Отношение сигнал/шум, дБ – 97 (80 – Phono MM) | Входное сопротивление, кОм – 20 | Коэффициент демпфирования – > 200 (8 Ом), > 100 (4 Ом) | Аудиовходы – Phono, XLR, стереопары RCA (2) | Аудиовыход – RCA (сабвуфер) | Энергопотребление (максимальное), Вт – 600 | Габариты, см – 30,5 x 19,4 x 45,7 | Масса, кг – 12,7

Как выбрать усилитель и не ошибиться

– По виду согласования выходного каскада усилителя с нагрузкой :

1. Трансформаторные усилители

Конечно, речь здесь идет вовсе не о силовых трансформаторах в блоке питания, а о трансформаторах, работающих с аудиосигналом, в задачу которых входит согласование выходного каскада усиления с нагрузкой – акустическими системами или наушниками. Чаще всего трансформаторное согласование используется в ламповой технике, поскольку необходимо согласовывать большое выходное сопротивление лампы с малым импедансом колонок. Для транзисторных аппаратов эта проблема не столь критична, но и здесь в дорогом сегменте порой встречается такой вариант. Ограничением здесь выступает сложность производства и высокая стоимость трансформаторов, способных эффективно работать во всей полосе звуковых частот.

Интегральный ламповый усилитель Audio Note Jinro

Интегральный ламповый усилитель Audio Note Jinro

Цена – 1 750 000 руб.

Тип – интегральный ламповый усилитель | Название – Audio Note Jinro | Лампы – 5R4WGB (2), 211 (2), ECC82/5814a, 7044 | Выходная мощность, Вт – 20 x 2 (4 / 8 Ом) | Входное сопротивление, кОм – 100 | Чувствительность входов, мВ – 450 | Аудиовходы – стереопары RCA (4) | Энергопотребление (максимальное), Вт – 200 | Габариты, см – 30,5 x 30,5 x 64 | Масса, кг – 38

2. Бестрансформаторные усилители

Транзисторный выходной каскад, построенный на комплементарной паре транзисторов и работающий в двухтактном режиме, в сравнении с ламповым имеет низкое выходное сопротивление, потому здесь вполне можно обойтись без дорогостоящего трансформатора. Именно этот тип усилителей наиболее распространен. В ламповых моделях усилителей такой тип встретить сложнее. Без выходных трансформаторов обходятся либо усилители, работающие на высокоомную нагрузку, либо схемотехнически сложные устройства с множеством выходных ламп, работающих параллельно.

Интегральный усилитель Chord Electronics CPM 3350

Интегральный усилитель Chord Electronics CPM 3350

Цена – 935 000 руб.

Тип – интегральный усилитель | Название – Chord Electronics CPM 3350 | Выходная мощность, Вт – 220 x 2 (8 Ом) | Усиление, дБ – 30 | Частотная характеристика, Гц – 0,8 — 46 000 (по уровню –1 дБ) | Гармонические искажения, % – 0,05 | Отношение сигнал/шум, дБ –

– И, наконец, по режиму работы выходного каскада усилители различаются по классам :

1. Класс «A» — лампы или транзисторы выходного каскада постоянно работают в линейном режиме. Проблема здесь в том, что только довольно узкий участок вольт-амперной характеристики активного элемента является линейным, и для того, чтобы использовать именно этот участок, необходимо задавать смещение (рабочую точку), что приводит к высокому току покоя. Именно по этой причине усилители, работающие в классе A, интенсивно греются даже при отсутствии полезного сигнала на входе, а радиаторы выходных каскадов таких аппаратов напоминают порой батареи отопления. К достоинствам таких усилителей можно отнести минимальные искажения сигнала. Угол отсечки активного элемента при этом равен 360°. В классе «A» работают все линейные однотактные усилители.

Усилитель мощности Gryphon Mephisto

Усилитель мощности Gryphon Mephisto

Цена – 3 500 000 руб.

Тип – стереофонический усилитель мощности | Название – Gryphon Mephisto | Выходная мощность, Вт – 175 (8 Ом), 1 400 (1 Ом), 6 000 (пиковая 0,5 Ом) | Усиление, дБ – 31 | Частотная характеристика, Гц – 0 – 400 000 (по уровню –3 дБ) | Выходное сопротивление, Ом – 0, 025 | Входное сопротивление (баланс., 20 — 20 000 Гц), кОм – 20 | Разделение каналов, дБ – бесконечно | Отношение сигнал/шум, дБ – 83 | Гармонические искажения, % – 1 (175 Вт), 0,06% (50 Вт) | Аудиовходы – балансные XLR | Максимальная потребляемая мощность, Вт – 2 650 | Габариты, см – 52 x 34 x 71 | Масса, кг – 108

2. Класс «B» — режим работы двухтактного выходного каскада, когда каждый усилительный элемент из пары обрабатывает полезный сигнал одной полярности. Угол отсечки каждого элемента в этом случае равен 180 градусам. Для уменьшения нелинейных искажений при переходе сигнала через ноль выходные элементы работают с небольшими, но ненулевыми токами покоя. Эти токи существенно меньше, протекающих в каскадах, работающих в классе «A», потому и КПД такого усилителя куда выше, и греется он не настолько сильно. Но здесь нас подстерегает другая проблема – при открытии усилительного элемента всегда будет нелинейность, что приведет к искажениям типа «ступенька», когда один элемент закрывается, а второй только открывается. По этой причине усилительные каскады, работающие в классе «B», в аудиотехнике не применяются.

3. Класс «AB» — как следует из названия, этот тип выходного каскада должен сочетать в себе преимущества классов «A» и «B». Здесь усилительные элементы работают с большими углами отсечки (превышающими 180 градусов). Как и в классе «A», им задается смещение — меньшее, чем в классе «A», но достаточное, чтобы избежать роста искажений в переходном режиме, как в классе «B». Варьируя рабочую точку активных элементов (регулируя ток покоя), можно делать усилитель по характеру ближе к классу «A» или «B». К примеру, если приоритет отдается классу «A», то до определенной мощности такой выходной каскад будет работать в «чистом» классе «A», а в «AB» будет переходить только на высоких уровнях мощности. К подобному типу относится подавляющее большинство современных усилителей, применяемых в бытовой аппаратуре.

Читайте также:  Мощность одной или двух колонок

Интегральный усилитель Gryphon Diablo 300

Интегральный усилитель Gryphon Diablo 300

Цена – 1 000 000 руб.

Тип – интегральный усилитель | Название – Gryphon Diablo 300 | Выходная мощность (8/4/2 Ом), Вт – 300/600/950 | Усиление, дБ – 38 | Частотная характеристика, Гц – 0,1 – 350 000 (по уровню –3 дБ) | Выходное сопротивление, Ом – 0, 019 | Входное сопротивление (баланс./небаланс., 20 — 20 000 Гц), кОм – 40/20 | Разделение каналов, дБ – >120 | Отношение сигнал/шум, дБ – 85 | Гармонические искажения, % – менее 0,1 | Аудиовходы – балансные XLR (2), аналоговые RCA (3) | Аудиовыходы – небалансный RCA (2) | Максимальная потребляемая мощность, Вт – 1900 | Габариты, см – 48 x 23,5 x 46 | Масса, кг – 38,1

4. Класс «D» — этот тип усилителей переживает в наше время настоящий бум, связанный с тем, что производители все уверенней решают проблемы, возникающие при работе таких усилителей, связанные с линейностью их работы и уровнем искажений. Еще не так давно усилители, работающие в классе «D», можно было встретить лишь в сабвуферах, а сегодня на их базе создаются полнодиапазонные компоненты очень высокого класса. Активный элемент здесь работает в ключевом режиме, что снимает проблему использования лишь линейного участка его характеристики, а для усиления полезного сигнала используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Полезный сигнал преобразуется специальным блоком в последовательность промодулированных по длительности (ширине) импульсов, которая управляет выходными ключами большой мощности. На выходе ключей стоит простой LC-фильтр, в задачу которого входит усреднение импульсного сигнала — таким образом происходит восстановление усиленного полезного сигнала. Главным достоинством усилителей, работающих в классе «D» — КПД, приближающийся к 100 процентам. За этой цифрой стоит очень многое — нет необходимости проектировать мощные блоки питания и строить огромные системы охлаждения выходных каскадов со всеми вытекающими из этого нюансами, а для портативной техники это означает ощутимо более продолжительную работу на одном заряде аккумулятора.

Интегральный усилитель Devialet Expert 250 Pro

Интегральный усилитель Devialet Expert 250 Pro

Цена – 1 083 000 руб.

Тип – интегральный усилитель со встроенным блоком ЦАП и платой сетевого стриминга | Название – Devialet Expert 250 Pro | Выходная мощность, Вт – 2 х 250 (6 Ом) | Частотная характеристика, Гц – 0 — 95 000 (–3 дБ) | Гармонические искажения + шум (для полной мощности), % – 0,0005 | Отношение сигнал/шум, дБ – 130 | Коэффициент демпфирования – 8 000 | Выходное сопротивление, Ом – 0,001 | Аудиовходы – цифровой балансный AES/EBU, конфигурируемые цифровые или аналоговые 6 х RCA (4 цифровых коаксиальных, cтереопара), Phono MM/МС (2), цифровой оптический TosLink, Gigabit Ethernet, USB type B | Дополнительно – Wi-Fi 802.11ac (2,4 / 5 ГГц) | Габариты, см – 40,0 x 4,0 x 40,0 | Масса, кг – 9,7

Источник



Вопросы подбора мощности усилителя и акустической системы: термины и способы измерения

Отвечаем на часто задаваемые вопросы.

Сохранить и прочитать потом —

1. Что означают такие термины, как «пиковая мощность», «мгновенная мощность», «музыкальная мощность» и «программная мощность»?

Эти термины тем или иным способом описывают изменяющуюся во времени природу музыки и необходимую для ее воспроизведения мощность электропитания. Включенная 150-ваттная лампочка создает постоянную нагрузку в 150 Вт на источник питания. А вот 150-ваттный усилитель будет отдавать акустической системе всю свою мощь только в редкие пиковые моменты. На рис. 1 изображены изменяющийся во времени музыкальный сигнал и мощность, необходимая для его воспроизведения.

Термин «пиковая мощность» на этой иллюстрации определяется как максимальная мощность, требующаяся системе в рамках указанного интервала времени. «Средняя мощность» представляет ее усредненную величину в течение этого же периода.

Следует отметить два обстоятельства: и пиковая, и средняя мощность в значительной степени зависят от характера музыкального сигнала, и их соотношение для разных музыкальных программ может сильно разниться.

В строгом смысле термин «мгновенная мощность» относится к любой краткосрочной потребности в мощности и обычно ассоциируется с ее максимальным значением, которое может потребоваться для воспроизведения музыкального сигнала. «Музыкальная мощность» и «программная мощность» не имеют строгого определения; их можно рассматривать как варианты средней мощности.

На рисунке изображена огибающая мощности музыкального сигнала по времени для типичной акустической системы, рассчитанной на использование с 300-ваттным усилителем. Обратите внимание, что большую часть времени требования по мощности остаются достаточно низкими; только хаотичные мгновенные пики требуют от системы ее выдачи в полном объеме. Отношение в децибелах, рассчитанное на основе двух пунктирных линий, называется пик-фактором сигнала. В данном случае оно составляет примерно 25 дБ, что характерно для классической музыки. Для роковых композиций значение пик-фактора лежит в диапазоне от 8 до 10 дБ.

Читайте также:  Как настроить мощность кондиционера 1

Все акустические системы способны выдерживать намного большую мощность в кратковременном пике, чем в постоянном режиме, и правильный выбор усилителя в большой степени определяется именно этой способностью АС.

2. Как характер музыкального материала влияет на предельно допустимую мощность АС?

Динамики АС могут получать повреждения двух типов – термические и механические. Предположим, что 100-ваттный усилитель вышел из строя и начал выдавать высокочастотные колебания за пределами диапазона слышимости. Легкая звуковая катушка твитера почти сразу может выйти из строя из-за перегрева. С другой стороны, предположим, что НЧ-динамик постоянно подвергается избыточной раскачке из-за рокота проигрывателя винила, слишком высокого уровня басов, обратной связи в низкочастотной области или сочетания этих факторов. Через некоторое время движущиеся части вуфера окажутся в напряженном состоянии, способном привести к смещению оси звуковой катушки и ее износу из-за трения. В особо серьезных случаях катушка может вылететь из зазора и зависнуть над магнитной системой, как показано на рис. 2.


Динамик в нормальном состоянии


Динамик в перегруженном состоянии

К таким повреждениям может привести даже не очень высокая мощность; в случае сигнала сверхнизкой частоты достаточно всего 20-30 Вт. Общепринятые инженерные практики подразумевают применение в профессиональных системах фильтров высокой частоты для ослабления сигналов за пределами полосы пропускания системы.

3. Как рассчитывается номинальная мощность акустических систем JBL Professional?

Как было отмечено, динамик АС может быть поврежден в результате перегрева звуковой катушки или избыточной раскачки в низкочастотной области. В идеале нам нужен стандартный тестовый сигнал, в котором приняты в расчет оба этих вида повреждений и в то же время применимый на практике. Он описывается стандартом Международной электротехнической комиссии (IEC) № 268-5. Это сигнал типа розовый шум с коэффициентом амплитуды нагрузки 6 дБ, фильтрованный на 12 дБ на октаву ниже 40 Гц и выше 5 кГц.

Для определения номинальной мощности на испытуемые экземпляры динамиков подается тестовый сигнал с постепенным увеличением мощности и выявляется тот ее уровень, который они способны выдерживать в течение восьми часов. Подробности процесса тестирования приведены на рис. 3.

Мы уже упоминали выше, что коэффициент амплитуды нагрузки составляет 6 дБ. Поясним это в подробностях. Коэффициент амплитуды соотносится с пик-фактором сигнала и является точной мерой пикового значения шума, связанного со средней «нагревающей способностью» сигнала для звуковой катушки. Величина 6 дБ означает, что на конкретный динамик или преобразователь подается сигнал, мощность которого в четыре раза превышает среднюю. Например, при тестировании этим методом динамика с номинальной мощностью 150 Вт на него в течение восьми часов подавался бы сигнал с мгновенной мощностью 600 Вт. Этот метод настолько хорошо отвечает реальным условиям работы динамиков, что компания JBL теперь применяет его для всех акустических систем, отказавшись от всех ранее использовавшихся показателей мощности.

4. Что можно сказать о неправильной эксплуатации АС в нормальном режиме? Применяются ли в подобных условиях какие-либо корректирующие коэффициенты для систем?

Да. JBL выделяет три категории способов применения АС, в которых требуется корректировка указанного для системы номинала IEC:

A. При тщательно контролируемом использовании в случаях, когда должно быть обеспечено прохождение пиковых сигналов, для системы требуется усилитель, мощность которого вдвое превышает номинал АС по IEC. Например, комплект студийных мониторов с номинальной мощностью 300 Вт будет успешно работать с усилителем с выходной мощностью 600 Вт.

Пояснение: тщательное наблюдение в данном случае необходимо. Процесс записи высококлассной музыки сегодня подразумевает наличие в сигнале всплесков высокой амплитуды. Они обычно имеют очень малую продолжительность и в силу этого не нагружают компоненты системы. Таким образом, дополнительный резерв по мощности в 3 дБ (в два раза) обеспечит более устойчивое функционирование системы и меньшую утомляемость слушателя.

B. При рутинном применении, когда в расчет должен входить постоянно высокий, но не приводящий к искажениям уровень сигнала, для системы требуется усилитель, мощность которого соответствует номиналу АС по IEC.

Пояснение: к этому случаю относится большая часть ситуаций, в которых требуется звукоусиление. Такие системы нередко неумышленно подвергаются перегрузкам или могут войти в цикл обратной связи. При использовании усилителя с такой же номинальной мощностью по IEC владелец может рассчитывать на безопасную работу системы.

C. При применении в системе с музыкальными инструментами, допускающими возможность применения искажений (перегрузки звука), требуется усилитель, мощность которого соответствует половине номинала АС по IEC.

Пояснение: большая часть рок-композиций записывается практически на максимальном уровне, близком к клиппированию, поскольку именно такой звук нравится поклонникам рока. Если усилитель, способный выдавать 300 Вт на синусоидальном сигнале без искажений, выводится в режим клиппинга, его выходная мощность может достигать 600 Вт! В таком случае понижение мощности усилителя до половины номинала IEC обеспечит безопасную работу динамиков.

Источник