Ipinaliwanag ang Mga Klase ng Amplifier: Klase A, B, AB, D, G, H at Paano Pumili ng Tama

Ang paglalagay ng 500-watt subwoofer sa isang cabinet ay nagpipilit ng isang desisyon sa detalye bago ang anumang bagay: kung aling klase ng amplifier ang magdadala sa yugto ng output. Tinutukoy ng solong pagpipiliang iyon ang bigat ng heat sink, bigat ng power supply, volume ng enclosure, at kung gaano karaming silid ang natitira bago marinig ang pagbaluktot. Ang praktikal na konklusyon para sa mga tagabuo ng system: Ang Klase D ay nangingibabaw sa mga bagong propesyonal na disenyo ng audio module dahil ginagawa nitong signal ang 85-95 porsiyento ng supply power. Ang Klase AB ay nananatiling analog reference para sa transparent na tunog at predictable servicing. Ang Klase G at Class H ay naghahatid ng gitnang landas para sa mga high-power linear na yugto na nangangailangan ng mas kaunting init. Ang Klase A at Klase B ay pangunahing mahalaga bilang mga konsepto ngayon, ngunit ang kanilang conduction-angle na pag-uugali ay nagpapaliwanag sa bawat klase na sumunod.

Ano ang Tinutukoy ng Klase ng Amplifier?

Ang bawat klase ng amplifier ay tinutukoy ng anggulo ng pagpapadaloy ng mga aparatong output nito - ang bahagi ng bawat siklo ng pag-input kung saan ang mga transistor ay pumasa sa kasalukuyang. Ang isang aparato na nagsasagawa ng 360 degrees ay nananatiling naka-on; ang isang aparato na nagsasagawa ng 180 degrees ay humahawak lamang sa kalahati ng waveform. Ang anggulo ng pagpapadaloy ay nagtatakda ng isang teoretikal na kahusayan sa kisame, dahil ang isang conducting device na hindi nag-aambag ng signal ay nagwawaldas pa rin ng kapangyarihan. Hinuhulaan din nito ang distortion signature ng stage.

Sinasaklaw ng mga klase sa ibaba ang lahat ng makakaharap ng isang audio system designer. Lumilitaw ang Klase C para sa sanggunian lamang: ang pagpapatakbo sa ibaba ng 180 degrees ay nagpapataas ng kahusayan sa lampas sa 70 porsiyento, ngunit napakatindi ng pag-flat ng output na ito ay limitado sa mga radio-frequency transmitter kaysa sa audio. Ang mga halaga ng kahusayan ay mga praktikal na saklaw na binanggit sa mga naitatag na sanggunian sa electronics at mga datasheet ng module; Ang eksaktong mga numero ay nakasalalay sa boltahe ng supply, load, at antas ng pagpapatakbo.

Class A: Linearity sa Mataas na Gastos sa Operating

Ang mga yugto ng output ng Class A ay isinasagawa para sa buong 360 degrees. Ang isang device, o isang pares na tumatakbo sa single-ended mode, ay nananatili sa aktibong rehiyon nito kahit na walang input signal. Ginagawa nitong Class A ang pinaka-linear na topology ng mga analog na pamilya: walang handoff sa pagitan ng mga device, kaya ang crossover distortion ay wala ayon sa kahulugan. Ang presyo ay napakalaking idle dissipation. Ang praktikal na single-ended Class A na kahusayan ay nasa pagitan ng 20 at 30 porsiyento, kaya ang 100-watt amplifier ay nagtatapon ng 200 hanggang 300 watts bilang init. Lumalaki ang mga heat sink, lumalaki ang mga transformer, at nagiging permanente ang mga gastos sa pagpapatakbo. Sa mga propesyonal na audio module, ang buong Class A na mga yugto ng output ay umiiral lamang sa antas ng preamp; sa loob ng mga power amplifier, nananatili ang Class A bilang maliit na signal na bias na rehiyon ng isang yugto ng pag-input ng Klase AB.

Class B: Ang Pinagmulan ng Push-Pull

Hinahati ng Class B ang waveform sa dalawang halves: itinutulak ng isang transistor ang positibong kalahating cycle at ang isa ay hinihila ang negatibong kalahating cycle, kaya ang bawat aparato ay nagsasagawa ng eksaktong 180 degrees. Ang teoretikal na kahusayan ay tumataas sa 78.5 porsyento, ngunit ang paglipat sa zero crossing ay nagpapakilala ng crossover distortion kapag walang ganap na kontrol ang alinman sa device. Walang seryosong yugto ng output ng audio na tumatakbo sa purong Class B dahil naririnig ang discontinuity sa mababang antas ng signal. Nagdagdag ang mga designer ng maliit na bias current para ang parehong device ay manatiling naka-on sa zero crossing, at ang pagsasaayos na iyon ang tumutukoy sa Class AB.

Class AB: Ang Analog Workhorse

Ang Class AB ay nagdaragdag ng kinokontrol na quiescent bias sa istraktura ng push-pull. Ang parehong mga output device ay nagsasagawa ng kaunti sa zero crossing, inaalis ang crossover notch, pagkatapos ay umatras patungo sa cutoff habang lumalaki ang signal. Naaayos ang kahusayan sa pagitan ng 50 at 65 porsiyento sa mga praktikal na disenyo ng audio. Ang isang 600-watt Class AB module ay nagtatapon pa rin ng 200 hanggang 300 watts kapag hinihimok nang malakas, kaya ang paglubog ng init na may malalim na palikpik at kung minsan ay sapilitang hangin ay nananatiling bahagi ng disenyo.

Pinipili ng mga inhinyero ang Class AB kapag ang tonal na pag-uugali ang priyoridad at ang laki ng enclosure ay pinahihintulutan. Ang relasyon sa pagitan ng bias current, distortion, at thermal load ay napakaselan kaya na-calibrate ito ng mga manufacturer sa paglipas ng mga taon ng pagpipino ng produksyon. Iyon din ang dahilan kung bakit ang mga inhinyero ay gumugugol ng mas maraming oras sa yugto ng output tulad ng sa mga driver, dahil kontribusyon ng module ng amplifier sa kalidad ng tunog mas madaling marinig kaysa sukatin.

Class D: Paglipat para sa Efficiency

Ang Class D ay ganap na inabandona ang conduction-angle model. Ang mga output transistor ay nagpapalit-palit sa pagitan ng full saturation at full cutoff sa carrier frequency na mas mataas sa audio band, karaniwang 400 kHz hanggang 1 MHz, at ang audio signal ay sumasakay sa duty cycle ng resultang pulse-width-modulated waveform. Ang isang LC filter ay muling nagtatayo ng audio band sa output. Dahil ang isang saturated switch ay bumaba ng halos walang boltahe at ang isang cutoff switch ay pumasa sa halos walang kasalukuyang, ang teoretikal na kahusayan ay lumalapit sa 100 porsiyento; ang mga tunay na module ay naghahatid ng 85 hanggang 95 porsyento.

Ang mga kahihinatnan para sa disenyo ng loudspeaker ay agaran. Ang isang 500-watt Class D stage ay nagpapanatili ng mga heat sink na sapat na maliit para sa isang die-cast chassis, habang ang isang katumbas na Class AB na yugto ay nangangailangan ng isang mabigat na extruded na profile at isang mas malaking transpormer. Itinatama ng modernong post-filter na feedback ang mga mekanismo ng distortion ng maagang paglipat ng mga disenyo, at ang mga module ng Class D na mahusay na ipinatupad ay pumasa sa mga blind listening na paghahambing laban sa magagandang analog amplifier.

Ang tunay na pagsusumikap sa engineering ay nasa output filter, ang EMI na pag-uugali, at ang dead-time na pamamahala ng switching stage. Karaniwang ipinapares ng mga supplier na dalubhasa sa lugar na ito ang switching core sa isang resonant o power-factor-corrected na front end sa halip na ituring ang filter bilang isang nahuling iniisip.

EON522SUB Active Subwoofer Amplifier Module na may LLC Resonant Supply Ang 500W Class D subwoofer module na ito ay nagpapares ng LLC resonant 800W supply na may overload, short-circuit, at thermal protection, na ginagawa itong praktikal na akma para sa mga high-efficiency na bass application na tinalakay sa nakapalibot na text. Tingnan ang Produkto →

Class G at Class H: Mas Matalinong Supply Rails

Pinapanatili ng Class G at Class H ang linear output stage ng AB amplifier ngunit pakainin ito ng supply rail na umaangkop sa signal. Ang Class G ay nagpapanatili ng dalawa o higit pang nakapirming riles, lumilipat sa mas mataas lamang kapag kailangan ito ng mga signal peak. Patuloy na binabago ng Class H ang boltahe ng riles, na sinusubaybayan ang signal envelope na may ilang boltahe ng headroom. Ang mga output device ay nananatiling linear sa parehong mga kaso, kaya ang distortion profile ay kahawig ng Class AB, ngunit ang average na boltahe sa mga device ay mas mababa. Binabawasan nito ang init ng basura at itinutulak ang kahusayan sa hanay na 65-80 porsyento.

Ang gastos ay lumilipat sa power supply: multi-rail transformer na may switch-over logic para sa Class G, o fast tracking regulators para sa Class H. Ang mga klase na ito ay nababagay sa subwoofer at line-array modules, kung saan ang musika na may mataas na crest factor ay nangangahulugan na ang mas mataas na rail ay aktibo lamang para sa maikling peak. Ang diskarte sa H-class ay isang karaniwang pagpipilian para sa mga bi-amplified na enclosure na may linear na supply ng transpormer, kaya naman inilista ng mga supplier ng module ang kumbinasyong ito bilang isang karaniwang configuration.

Paghahambing ng Mga Klase ng Amplifier sa Mga Tunay na Module

Ang desisyon ng klase ay hindi kailanman ginawa sa paghihiwalay; nakikipag-ugnayan ito sa power supply, enclosure, at duty cycle ng music program. Ang tsart sa ibaba ay nagpapakita kung bakit ang Class D ay kaakit-akit sa mga portable at compact na system.

Pinapanatili ng Class D ang mataas na kahusayan sa karamihan ng hanay ng output nito, habang ang kahusayan ng Class AB ay bumabagsak sa mababang antas ng pakikinig. Ang isang 50-watt average na output mula sa isang 500-watt Class AB module ay maaaring umupo sa humigit-kumulang 25-30 porsiyentong kahusayan; ang parehong kundisyon ay nagpapanatili ng Class D na module sa itaas ng 75 porsyento. Sa isang panahon ng paglilibot, makikita ang pagkakaibang iyon sa halaga ng kuryente, init ng rack, at kung gaano kadalas nag-trigger ang thermal protection.

Pag-unawa kung ano ang nilalaman ng isang aktibong power amplifier module tumutulong sa mga mamimili na ilapat nang tama ang matrix na ito. Ang liham ng klase ay naglalarawan lamang ng yugto ng kapangyarihan; ang disenyo ng supply, topology ng feedback, at mga circuit ng proteksyon ay tumutukoy sa pagiging maaasahan sa totoong mundo. Ang isang subwoofer module, halimbawa, ay pinagsasama ang isang mataas na boltahe na riles na may paglilimita sa output upang mabuhay ng tuluy-tuloy na programa ng bass, kaya ang pagpili ng klase at ang mga tampok na proteksiyon ay dapat na masuri bilang isang sistema.

EON180S 2092 BTL Subwoofer Amplifier Module para sa Propesyonal na Audio Nagtatampok ng 650W Class D BTL output at 800W switching supply, ang subwoofer module na ito ay may kasamang mga protective circuit na angkop para sa tuluy-tuloy na bass duty, na umaayon sa mga pagsasaalang-alang sa klase ng amplifier na inilarawan sa itaas. Tingnan ang Produkto →

Anatomy ng isang Power Amplifier Module

Ang cross-section ng isang modernong module ay nagpapakita kung paano nakikipag-ugnayan ang klase sa lahat ng bagay sa paligid nito. Ang input stage ay tumatanggap ng balanse o DSP-processed na signal, ang driver stage ay humuhubog sa switching o linear control, ang output stage ay sumusunod sa napiling klase, at ang power supply ay nagtatakda ng efficiency ceiling. Ang isometric diagram sa ibaba ay nagpapakita ng tipikal na pag-aayos ng mga bloke na ito sa isang self-contained na module.

Mga Madalas Itanong tungkol sa Mga Klase ng Amplifier