Как выбрать усилитель мощности звука?

Как выбрать усилитель мощности звука?

Усилитель мощности звука

Первые усилители звука были изобретены более 100 лет назад американским изобретателем Ли де Форестом. Конструктивно они представляли электронную лампу с тремя выводами и назывались триод. С развитием полупроводниковой техники удалось значительно уменьшить размеры, а также потребление аудиоусилителей.

Предназначение УМЗ

Основным предназначением усилителей мощности звука (УМЗ) является прием и усиление слабых сигналов, передаваемых в акустическом диапазоне (20 Гц – 20 кГц). УМЗ применяют в конструировании домашней и автомобильной акустики, портативных музыкальных систем, а также иных устройствах обработки сигналов в звуковом диапазоне.

Вместе с тем, в выборе УМЗ, следует учитывать:

  • конструктивное исполнение;
  • напряжение питания:
  • класс звукоусилителя;
  • тип акустической системы;
  • выходная мощность;
  • регулировка мощности;
  • частотный диапазон;
  • THD;
  • наличие дополнительного функционала.

Конструктивное исполнение

Все УМЗ делятся на открытые и закрытые.

Закрытые модели подойдут для блочных конструкций, когда нет возможности или отсутствует надобность совмещения в единое устройство: источника сигнала, звукоусилителя, динамиков и источника питания. Такие звукоусилители имеют прочный корпус, обеспечивающий защиту от попадания влаги, пыли, а также механических повреждений.

УМЗ открытого типа не имеют собственного защитного корпуса. Они должны размещаться внутри конструируемой установки. Такие модели обладают хорошим охлаждением за счет свободной вентиляции, но более чувствительны к условиям окружающей среды. При наличии внешних органов регулировки, УМЗ монтируются в боковую стенку конструируемой установки.

Различные конструкции УМЗ
УМЗ различного конструктивного исполнения: открытого на базе TP2050 (слева), открытого с передней панелью Hi-Fi E6T (в центре), закрытого TDA7498 – Mini (справа)

Регулировка мощности

Существует два исполнения усилителей звука: с регулировкой выходной мощности и без нее.

УМЗ без регулировки предпочтительнее в том случае, когда источник имеет собственное управление выходным сигналом. К ним относятся магнитолы, проигрыватели, радио и другие устройства. Если источник акустического сигнала не имеет собственной регулировки или она недостаточно функциональна, то следует выбрать УМЗ с регулировкой выходной мощности.

Напряжение питания

Можно выделить три типа питания реализуемых в УМЗ:

  • сетевое – используется переменное напряжение электрической сети (обычно 220 В);
  • бортовое – используется постоянное напряжение бортовой сети автомобиля (12В или 24В);
  • двухполярное – используется питание постоянного тока, имеющее нейтральную точку и два канала, передающих положительный и отрицательный потенциал.

Модели с сетевым питанием более громоздки, из-за наличия преобразователя напряжения, однако позволяют использовать такие устройства для конструирования домашних медиа устройств. Устройства, рассчитанные на бортовую сеть, подходят для создания автомобильных акустических систем. УМЗ, требующие двухполярного питания, нуждаются в соответствующем источнике питания.

Класс усилителя

Существует множество классов звукоусилителей. Они обозначаются одно- или двухбуквенным кодом от A до Z. Однако к основной классификации режимов усиления относятся только классы A, B, AB, C и D. При этом набольшее распространение получили УМЗ классов AB, а также D.

Класс AB характеризуются повышенным КПД (до 72%), а также имеет более высокие акустические характеристики на высоких мощностях (по сравнению с А и В). Устройства ранга D относятся к категории цифровых усилителей мощности звука. Связано это с тем, что управляющий сигнал предварительно оцифровывается. К преимуществам относится больший КПД (до 95%), а также компактность устройств.

 Аудиоусилители с высокой производительностью
Высокопроизводительные аудиоусилители: S100b класса АВ (слева) и YJHiFi TPA3116 класса D (справа)

Акустическая система

Тип акустической системы показывает число каналов, усиливаемых УМЗ. Этот показатель важен в конструировании конечного продукта, так как напрямую влияет на качество звучания, а также на размер самой установки.

Число усиливаемых каналов обозначается двумя цифрами, разделенными точкой – «Х.Х». На первом месте указывается число основных динамиков, на втором – число сабвуферов. Из наиболее распространённых выделяют усилители звука с такими акустическими системами: 1.0 (монозвуковые), 2.0 и 2.1 (стереозвуковые), 5.1 (объемное звучание).

УМЗ одноканальный и трехканальный
Одноканальный УМЗ на базе микросхемы (МС) IRS2092, трёхканальный (2.1) УМЗ на базе МС TPA3116 (справа)
Шестиканальный УМЗ
Шестиканальный (5.1) звукоусилитель на микросхеме TDA7498

Частотный диапазон

Эта характеристика отражает диапазон рабочих частот, в котором амплитуда сигнала достигает значения -3 дБ. У большинства устройств он составляет 20 Гц – 20 кГц, однако некоторые производители обещают линейность АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) до 80-100 кГц. Хотя большинство людей не воспринимают звуки с частотами выше 20 кГц, это не значит, что такие устройства бесполезны. Усилители с широким частотным диапазоном обеспечивают минимальное искажение в верхнем диапазоне частот (от 5 до 20 кГц).

THD

В процессе усиления в сигнал могут проникать высокочастотные помехи (гармонические составляющие). Это ухудшает чистоту выходного сигнала. Показателем, характеризующего величину нелинейных (гармонических) искажений, является коэффициент гармонических искажений (THD). Обычно он измеряется на частоте в 1 кГц. При этом нужно помнить, что с ростом частоты и мощности THD тоже растет. Для большинства УМЗ коэффициент гармонических искажений составляет не выше 0,1%.

Выходная мощность

Показателем эффективности является выходная мощность усилителя звука, измеряемой в Ваттах. В технических характеристиках может отражаться как номинальная, так и максимальная (что чаще) мощность каждого канала. Например, указание «300 + 2х150 Вт» говорит нам о том, что для основных динамиков мощность составляет 150 Вт, а для сабвуфера – 300 Вт.

УМЗ с 1 каналом на 18 Вт и на 300 Вт
Одноканальный модуль усилителя мощностью на 18 Вт (слева) и УМЗ на базе TAS5630 мощностью 300 Вт + 2х150 Вт (справа)

Дополнительный функционал

Наличие дополнительного функционала значительно расширяет возможности конструируемой автономной музыкальной системы.

УМЗ часто оборудуются различными модулями приема и передачи: Bluetooth, FM-приемником, разъемами USB, а также TF (для подключения SD карт). Также некоторые платы звуковых усилителей звука могут иметь пульт дистанционного управления.
Звуковые усилители с дополнительными функциями
Звуковые усилители со встроенным Bluetooth модулем (слева), а также с FM-приемником, USB и кардридером (справа)

Заключение

При выборе УМЗ необходимо учитывать не только количество каналов, но и класс усилителя, его исполнение, мощность, а также наличие дополнительного функционала. Если к устройству предъявляются более серьёзные требования, то вам также необходимо учесть: коэффициент гармонических искажений, динамический диапазон, потребляемый ток, а также другие более специфические характеристики.

Если у вас возникли сложности с выбором усилителя звуковой мощности или возникли вопросы вы можете обратиться за помощью к нашим специалистам.


Количество показов: 263
21.10.2022

Возврат к списку