Мостовое соединение усилителя – Мостовой усилитель / Аудиотехника / Сообщество EasyElectronics.ru

Мостовой усилитель / Аудиотехника / Сообщество EasyElectronics.ru

В предыдущих постах мы рассматривали структурные схемы усилителей низкой частоты и методы повышения их выходной мощности. Мы увидели, что максимальная амплитуда напряжения сигнала на нагрузке не может превысить половины напряжения питания усилителя и его выходная мощность ограничена соотношением
Pвых = (Eп / 2)² / (2 х Rн) = Eп² / (8 х Rн),
Где Eп – напряжение питания усилителя, Rн – сопротивление нагрузки (динамика).
Это огрничение вытекает из законов физики и его в рассмотренных схемах нельзя преодолеть.
Увеличить выходную мощность возможно, используя два одинаковых усилителя, работающих на одну и ту же нагрузку. Причем усилители надо включить так, чтобы один усилитель был подключен к одному ее выводу, а другой – ко второму, сами усилители должны работать в противофазе.

При этом, когда на выходе правого усилителя напряжение будет снижаться, на выходе левого – повышаться. В этом случае максимальная амплитуда напряжения на выводах нагрузки будет равна всему напряжению питания усилителей, и на ней будет выделяться мощность
Pвых = Eп² / (2 х Rн) – в четыре раза больше, чем при использовании одиночного усилителя.
Такая схема усилителя называется мостовой и позволяет при низком напряжении питания усилителя получить большую мощность.
Для обеспечения ее нормальной работы внутренняя схема стабилизации поддерживает одинаковыми постоянные напряжения на выходах усилителей, что исключает протекание постоянного тока через нагрузку.

Хочу отметить, что в этой схеме выходные транзисторы работают в более тяжелом режиме, так как ток в нагрузке в два раза больше, чем в нагрузке одиночного усилителя. Соответственно, они должны его выдержать.
В качестве фазоинвертора можно использовать либо каскад на одиночном транзисторе

либо на дифференциальном усилителе

Мостовая схема очень часто применяется в усилителях с низким (в основном, батарейным) напряжением питания. Например на нагрузке 4 Ом при напряжении питания 3 В можно получить мощность более 0,5 Вт, при 12 В – 12,5 Вт.
Такие усилители выпускаются для широкого диапазона питающих напряжений и выходных мощностей. Большим их преимуществом является отсутствие выходных конденсаторов и минимальная обвязка. Ниже приведена схема включения усилителя TDA7050 из ее Datasheet-а.

При напряжении питания 3 В он отдает 0,14 Вт на нагрузку 32 Ома (корпус DIP8 или SO8)), аналогичный усилитель TDA7052 – 1,2 Вт на нагрузку 8 Ом при напряжении питания 6 В (DIP8).
А у TDA7052А (DIP8, SO8) даже встроен электронный регулятор громкости. То же, но при больших выходных мощностях у TDA7053A (2 x 1 Вт при 6 В, DIP16) и TDA7056A (5Вт при 12 В).
Наибольшее распространение мостовые усилители получили в автомобильных приемниках, когда при низком напряжении – 14,4 В (напряжение в автомобильной сети) нужно получить большую мощность.
Например четырехканальная микросхема TDA 7385 позволяет получить по 15Вт мощности на канал при коэффициенте нелинейных искажений 1% (до 35 Вт при 10%),

а из TDA7375 можно сделать три варианта усилителей, в том числе стереоусилитель с отдельным каналом для сабвуфера



На одной из таких микросхем – TDA7374 я несколько лет назад сделал усилитель мощности, который встроил в 5” отсек компьютера, подал питание от его БП (12 В) и использовал на корпоративах. Выходной мощности 10 Вт на канал хватало вполне.

we.easyelectronics.ru

Простейший вариант мостового включения усилителя

Сигнал обратной связи ослабляется сетью пропорционально коэффициенту усиления.
При подключении выхода усилителя к точке обратной связи на другом усилителе, используя сопротивление, равное сопротивлению резистора цепи обратной связи, на втором усилителе мы получим усиленный сигнал, но в противофазе, поскольку обратная связь всегда применяется к инвертируемому выходу.

На рисунке приведена схема включения и, для большей ясности, усилители мощности показаны как операционные усилители (каковыми они и являются, за тем исключением, что в них используются дискретные компоненты и они несколько больше). Для того, чтобы собрать данную схему необходимо точно идентифицировать следующее:

1) инвертирующий вход второго усилителя;

2) точный номинал используемого резистора в цепи обратной связи;

3) используемую точку выхода усилителя (где находится выход на громкоговоритель или на входе используемой индуктивности).

Не стоит поддаваться искушению и отключать цепь аттенюатора обратной связи, поскольку большинство усилителей теряют стабильность при единичном коэффициенте усиления. В настоящей статье мы лишь разбираем вариант работы второго канала на единичном усилении в противофазном режиме. Это не создаст никаких проблем, что он работает в режиме стандартного усиления (обычно около 30 дБ), и мы ослабляем входной сигнал, используя резистор с тем же номиналом, что и резистор цепи обратной связи.

На рисунке он обозначен как »Added Resistor». Необходимо убедиться, что этот резистор взят с точки выхода усилителя (но перед выходной индуктивностью, если таковая используется). Если использовать электрически связанную точку, которая не является сама по себе выходом, то может создаться искажение сигнала. Например, концы одного или другого силового резистора могут выглядеть так, словно это выход, однако здесь может иметься от 20 до 50 мм дорожки печатной платы, как раз до точки, откуда берётся вывод на громкоговоритель. Может показаться, что это не такое уж большое расстояние, однако оно может стать источником существенного искажения сигнала.

Если ещё раз взглянуть на цепь на рисунке 1, можно понять как здесь всё устроено.

Для устранения наводки, вход второго усилителя должен быть заземлён как показано на рисунке (через резистор 100 Ом).

Подобная техника использовалась ещё 20 лет назад и результаты были превосходными. Многие усилители были специально сконструированы как усилители с мостовым включением, с использованием резистора цепи перекрёстной обратной связи и вторичного заземления входа, встроенного в печатную плату.

Основным достоинством подобной техники мостового включения является то, что нет необходимости в дополнительных компонентах (то есть имеется выигрыш в затратах), а также не возникает ухудшения качества сигнала из-за дополнительных операционных усилителей введённых в схему. Результат, по крайней мере, не хуже, чем при использовании внешней схемы, однако вы должны быть готовы к тому, что будете вносить изменения в схему вашего усилителя. Не самая удачная идея, если он находится на гарантии! Надо признаться, что есть и негативные моменты подобного включения. Большая часть усилителей при включении и выключении издаёт негромкий и обычно слабо различимый глухой звук, который становится громче при использовании предлагаемой техники мостового включения.

Стоит помнить о том, что при работе усилителя в однотактном режиме, он обеспечивает только половину номинальной нагрузки, поэтому необходимо убедиться, что каждый канал вашего стереоусилителя способен работать при сопротивлении 4 Ом, если вы планируете использовать стандартный громкоговоритель 8 Ом.

Если речь идёт о нагрузке 4 Ом, то каждый из усилителей должен работать при сопротивлении нагрузки 2 Ом. Прежде чем вносить изменения в конструкцию усилителя, ознакомьтесь с его спецификацией. В противном случае его транзисторы могут выйти из строя. *

При желании можно использовать однополюсный переключатель на два направления, который даст возможность переключения из моноблочного режима в нормальный. С помощью этого переключателя можно отключить добавочный резистор и резистор 100 Ом для перевода усилителя в нормальный режим работы. Следует помнить, что при мостовом включении используется только левый вход, а вывод громкоговорителя +ve (красный) подключается к левому выходу усилителя с целью сохранения корректной полярности системы.

soundbass.org.ua

Установка усилителя

.

С усилителями тоже будем обращаться строго в соответствии с инструкцией. Расположим их так, чтобы было достаточно пространства перед радиаторами усилителей для достаточного охлаждения.

В случае если пространства не достаточно, то можно прибегнуть к активному охлаждению кулерами. Для этих целей отлично подходят компьютерные 12ти вольтовые кулеры. Если не нужен термозависимый запуск с помощью термореле, то проще всего сделать запуск кулеров вместе с усилителем с помощью сигнала с REM провода.

Подключать кулеры прямо к REM проводу ЗАПРЕЩЕНО! Это может убить магнитолу! Мощности сигнала этого провода недостаточно для нормальной работы кулеров!!

Вот простая схема подключения кулеров через реле:

А вот вполне простой и бюджетный вариант крепления кулеров на корпусе усилителя. Но тут уже творчество. Вариантов может быть масса:

Если усилители расположены на откидывающихся спинках сидений, то крайне желательно закрепить силовые и акустические провода непосредственно перед входом в порты усилителя.

На морозе изоляция проводов сильно дубеет и при складывании сидения можно выдернуть провода и повредить порты.

Располагайте все провода так, чтобы межблочные и акустические провода как можно меньше пересекались с силовыми. Не вешайте сопли, петли и пучки лишних проводов. Все провода должны быть ровно такой длины как нужно. Пучки проводов могут сильно испортить звук.

При размещении усилителей на корпусе сабвуфера, рекомендую использовать резиновые подложки под крепления усилителя, чтобы снизить вибрацию на усилителе от ящика. Это может значительно продлить жизнь усилителя.

Ну и еще важный момент при установке усилителя, уточните обязательно в инструкции, допустим ли контакт корпуса усилителя с кузовом авто! При необходимости исключите такой контакт. Кстати, многие типы виброизоляции имеют металлизированную поверхность, которая контачит с кузовом авто. Кроме того спинки сидений, имеют под обшивкой металлический каркас, до которого можно достать саморезами крепящими усилитель. Это тоже нужно учесть.

Отдельно остановимся на таком простом и одновременно сложном нюансе, как подключение динамиков к усилителям. Об этой возможности  всегда хорошо растолковано в инструкциях, но кто их читает то? Давайте остановимся подробно на этом моменте и разберемся что к чему, Попутно, конечно, развеяв пару мифов и отметив несколько фактов по этой теме.

Начнем с мифов.

1) Двухобмоточный саб НИЧЕМ не лучше однообмоточного! Он просто удобнее в комутации и не более того.

При равных условиях, аналогичный саб с одной обмоткой аналогичного импеданса будет работать ЛУЧШЕ.

2) На акустике указывается ни сопротивление, а ИМПЕДАНС.

Импеданс складывается из активного сопротивления, которое определяется самой катушкой, ее температурой и т.  д., и реактивным сопротивлением, возникающим при работе катушки в магнитном поле. Так вот, то, что указано на акустике, этот та величина, ниже которой импеданс не упадет. То есть, если померить сопротивление динамика прибором, то цифра окажется меньше указанной. (например для динамика импедансом 4 ом сопротивление составит 3.3-3.7 Ом) А на работающем 4х омном динамике импеданс может взлетать в зависимости от частоты вдвое а то и втрое.

Эти полеты будут зависеть от 100500 факторов, среди которых оформление дина, настройка порта и даже открытые окна салона.

Именно по этому большая глупость утверждать, что ваш усь полностью вываливает заявленую мощу в динамик. Вполне возможно, что в вашем случае, он не отдает и половину своей реальной мощности, при этом еще и перегружается.

3) Если указанно, что усилитель должен работать на 4 ом то именно столько ему и надо не больше не меньше. Это не так!

Эта заявка усилителя говорит о том, что МЕНЬШЕ этого импеданса не стоит цеплять на усь потому, как это его перегрузит.  Больше цепляйте, сколько влезет, хоть 100500ом.

Чем больше сопротивление нагрузки, тем усилителю легче работать, тем он меньше нагреется, тем он меньше мощности отдаст и тем раньше начнет искажать сигнал.

Соответственно, чем меньше импеданса мы повесим на усь, тем больше мощности он попытается отдать (не факт что отдаст. Все будет зависеть от блока питания усилка), тем он сильнее нагреется и тем естественно больше питания захочет.

Лично мой совет: следуйте рекомендациям производителя, особенно если ваш опыт работы с автозвуком мал.

Теперь чуток вспомним физики.

Двухобмоточный саб обладает 2мя обмотками со своими 2мя парами выводов каждая.

По схемам подключения двухобмоточный саб аналогичен просто 2м сабам с одной катушкой в каждом. Двухобмоточный саб, как и пару однокатушечных, можно подключить 3мя способами. Последовательно, параллельно и при использовании двухканального усилителя поканально.Учителя по физике нам в школе всем рассказывали, что при последовательном соединении потребителей, их сопротивление СУММИРУЕТСЯ. Для двоешников: последовательное соединение динамиков будет выглядеть так:

Если мы возьмем 2 саба по 4 ом или двухобмоточный саб с обмотками 4+4, то при последовательном соединении мы в обоих случаях получим 8Ом.

Если мы аналогичные сабы соединяем параллельно:

В этом случае, мы делим сопротивление одного из сабов на их количество. То есть в нашем случае мы получим 2 ом. Эта формула годится ТОЛЬКО для соединения любого количества динамиков параллельно с одинаковым импедансом. Для разных динамиков соединенных вместе импеданс можно посчитать, легко отыскав формулу в интернете. Поскольку соединение разных динамиков в общую нагрузку это колхоз, и толково такая система петь не будет, я не буду забивать вам этим голову.

Ну и третий способ это поканальное подключение.

Такое подключение пригодится, если мы имеем 2х канальный усь на саб, который мостом работает только на 4 ом и саб с обмотками 4+4.

Такой саб мы можем подключить либо в 8ом либо в 2ом что в первом случае будет не эффективно во втором опасно.

Тогда мы вешаем каждую обмотку на свой канал. Очень важно на вход усилителя в таком режиме повесить Y коннектор чтоб сигнал на оба канала шел одинаковый. Не синхронная работа катушек может убить саб.

Тем более в таком подключении работа каналов, в принципе, не будет синхронной, по этому, в идеале, лучше избежать такого подключения вовсе.

Если в качестве сабвуферного усилителя у вас моноблок, то он содержит всего 1 усилитель даже если клемм для динамиков у него 2 пары.

Эти 2 пары, просто напросто, соединены внутри, и установлены для более удобной комутации проводов. Моноблок поканально подключить невозможно, да и не нужно! Он ведь и так работает с низкоомом.

Если сабов больше двух или работает несколько двухобмоточных сабов, то тут главное чтоб их соединение делало их равными нагрузками иначе они будут петь по-разному.  

При этом, вполне можно комбинировать способы включения обмоток и сабов. К примеру, соединить обмотки последовательно, а сабы с этими обмотками параллельно. Вот несколько вариантов соединения двухобмоточных сабов.

Стоит отметить один важнейший нюанс.

При соединении обмоток двухобмоточного саба, очень важно соблюдать полярности обмоток. Если ошибиться с подключением, то обмотки будут работать встречно. То есть, в то время, как одна будет стремиться тащить диффузор вверх вторая обмотка будет пытаться тащить его вниз, что естественно, приведет к гибели саба.  

Чтоб этого избежать, стоит на первом запуске саба, не наваливать громкость на всю, а запустить сначала потихоньку. Если саб, при этом, начнет издавать непонятны звуки и бубнение вместо звука, значит, вы включили обмотки встречно. Тушите аппаратуру и проверяйте все.

При противофазном включении двух однообмоточных сабов все не так страшно, но проверить тоже стоит. При не верном соединении сабы просто будут телепаться качая воздух друг из друга без особой громкости.

Ну и еще один нюанс.

Человек, имеющий магнитолу с 4мя динамиками фронта и тыла, озадачившись их усилением, топает в магазин за 4х канальным усилком (динамика то 4). Но если открыть инструкции к усилителям (которые можно легко найти в инете) то мы увидим, что большинство акустики в авто имеет импеданс 4 ом. А усилители почти все спокойно держат нагрузку в 2 ом на канал.

Это значит что, соединив попарно 4 динамика, мы спокойно можем получив импеданс в 2 ом, качать их двухканальным усилком и 4 канала тут совсем не обязательно;)

Аналогичная ситуация, если мы имеем фронт тыл и саб. В этом случае вполне можно обойтись 4х канальным усилителем.

На первую пару его каналов мы попарно повесим фронт и тыл, а второй парой каналов, соединив их в мост, качнем саб.

Главное в таком раскладе обеспечить усилитель хорошим питанием и вентиляцией, потому как он будет работать уже на пределе расчетных возможностей.

Единственный минус такого включения отсутствие возможности регулировать баланс громкостей между фронтом и тылом. С этим придется смириться.

Мостовое включение усилителя (усилителей)

При мостовом режиме работы двух усилителей на вход одного из них подается прямой сигнал, а на второй сигнал переворачивается на 180 градусов. То есть становится зеркальным относительно первого.

Соответственно, грубо говоря, на ударе баса, на выходе одного канала растет
положительный потенциал, а на выходе второго точно такой же, но отрицательный. Если сказать очень грубо, то выходы усилителей в мосту соеденины последовательно как можно было бы соединить батарейки. Сравнение конечно ооочень грубое, но суть отражает.

Таким образом, динамик к усилителям подключен к крайним выходам каждого канала. Напряжение на динамик прилетает вдвое больше, чем, если бы он был подключен к одному из каналов усилителя.

А мы то с вами знаем, как посчитать выгоду.

К примеру, отдельно усилители наши давали по 10вольт на выходе. 10в^2/4ом= 25вт. То в мосту отдадут 20в в сумме. 20в^2/4ом=100вт!

Что мы можем извлечь полезного из вышеизложенного текста?

1) чтобы получить мост нужно иметь 2 канала усилителя! Только 2 и никак иначе. МОНОблок НЕЛЬЗЯ подключить в мост как бы вам этого не хотелось, ДАЖЕ если в нем 4 выхода под 2 динамика, а не 2. Чтобы это понимать, нужно просто подумать, что слово МОНО в названии присутствует не зря. Можно подключить 2одинаковых моноблока в мост, используя шину связи. В этом случае принцип работы у них будет точно такой же, как у двухканальника мостом со всеми вытекающими.

2) Мост соединяется не простым подключением динамика в клеммы. Все гораздо сложнее, но, к счастью для нас, усь сам распознает такое подключение и делает все коммутации в себе автоматически. В старых усилителях были ручные переключатели режима работы уся.

3) Еще можно извлечь из текста, что теория гораздо красочнее практики, и что в 4 раза больше мощи с моста в жизни не получить никогда. 3х кратный тоже прирост тоже не получить. В реальности прирост составляет 2-2.5 раза.

Прирост выходит скромнее частично из-за особенностей работы усилителя, но главным образом, из-за не бесконечности питания усилителя.

Чтобы разобраться в работе мостового подключения и понять, откуда получается прирост мощности, придется вспомнить поканальное включение и снова удариться в теорию.

При обычном включении усилителя его выходная мощность, как мы знаем, зависит от сопротивления нашей нагрузки.

Теория гласит:

Если мы, скажем, берем 100вт на 4 ом с усилка, то в 2 ом должны снять 200вт. В теории приближенной к реальности, прирост составит больше 100% и будет где-то 220-240вт. Получается это из-за особенностей работы выходных каскадов усилителя и токов их насыщения.

Соответственно если мы подключим не 4 а 8 ом, то мощность упадет больше чем вдвое и составит 35-40вт. На практике же опять все будет зависеть от питания.

Причем как от блока питания усилителя, так и от мощности и напряжения питания вашего авто.

К чему это я все про омы? А к тому, что если вы включили усилители мостом и подключили, скажем, динамик сопротивлением 4ом то каналы, грубо говоря, поделят пополам сопротивление, и каждый будет работать в 2 ом. Собственно отсюда и прирост мощности.

Как показывает практика, мостовая мощность уся на 4 ом близка к сумме мощностей каждого канала, которую они отдадут в 2 ом.

Равно как мостом в 8ом будет близка к сумме каналов в 4 ом.

НО повторюсь, все будет зависеть от питалова. Если мощности питания хватает только чтоб отдать в нагрузку каждым каналом по 100вт на 2 ом, то мостом они никак не отдадут больше 200.

Даже если усь умеет давать поканально по 200вт и мостом 600. На этом аспекте, кстати, лукавят маркетологи.

Часто можно встретить такую надпись на сайтах: «мостовое подключение нашего усилителя позволит вам получить втрое большую мощность при том же сопротивлении нагрузки и при том же напряжении питания». В целом, они верно пишут, но скромно умалчивают, что напряжение далеко не все решает.

КПД в мостовом подключении практически не меняется и если ваш усь ел 50ампер отдавая 200вт то, отдав 400вт он съест 100ампер независимо от того как вы этого добились мостом или низкоомом поканально.

Касаемо качественного аспекта звука, то мост теоретически всегда поет хуже каналов отдельно. На практике же, если вы не специалист, то вы не услышите такой разницы, и париться по этому поводу особо не стоит. Вместе с тем,как я уже писал, я не рекомендую подключать двухобмоточные сабы поканально по обмотке на канал.

Двух одинаковых каналов не бывает и дергать катуху по-разному это очень не хорошо, даже если чуть-чуть. Лучше уж подключать мостом.

Подбирайте заранее такой саб, который после соединения обмоток даст то сопротивление, с которым усилитель рассчитан работать. Чтоб потом не пришлось бежать в интернет и спрашивать: как подключить саб с обмотками 4+4 на мост из двух каналов.

И тут мы подошли с вами к самому интересному и волнующему многие начинающие аудиофильские умы вопросу!

Можно ли цеплять динамик импедансом в 2 ом мостом на усилитель в котором заявлена работа мостом только в 4ом?

Тут вступает в силу закон Русской техники безопасности:

Если написано что нельзя, то это не значит что нельзя. Это значит что можно, но на свой страх и риск.

По сути, предельная мощность и выносливость самого усилителя зависит от 4х вещей:

1) От способности блока питания.

2) От запаса прочности платы, проводов в усилителе и дорожек силовой разводки.

3) От мощностных способностей силовых элементов схемы усилителя.

4) От способности радиатора усилителя рассеивать тепло.

Ну и от внешних факторов:

Опять же, от мощности вашего питалова, и от сопротивления нагрузки.

Для примера возьмем мощное питание и 2 ом нагрузки.

Первый пункт факторов хоть и важен, но, в общем то, вполне безопасен. Если блок питания усилителя не сможет дать достаточную мощность, то просто она не вырастет от моста в низкооме да и все. Усилителю хуже от этого не станет.

Второй пункт уже важен, особо, если речь идет о дешевых усилителях. Качество пайки в таких усилках отвратительно и дорожки могут скататься от перегрева даже от хилого блока питания. В общем если усь дешевый и слабый, то лучше не насиловать беднягу.

Третий пункт тоже очень важен для бюджетных дешевых усилителей. В них, как правило, используются слабенькие дешевые элементы, которые работают на пределе даже на штатную нагрузку. Попытавшись снять с такого уся больше мощности, чем он может дать, с большой долей вероятности уложит усь. Тут все как в пункте два.

Четвертый пункт, также очень важен, но в отличие от предыдущих, вполне победим. Главное не упускать его из виду. Усилок, какой бы он большой ни был, рассчитан рассеивать только штатную мощность и серьезное превышение расчетной нагрузки приведет к неизбежному перегреву, а там уже как вам повезет в плане защиты усилка.

По этому не стоит радоваться и валить ручку громкости в пол, если ваш усь стабильно мостом запел в низкооме.

Позаботьтесь заранее активным охлаждением усилителя, который вы подключите нештатно. Это убережет и его от смерти и вас от ремонтных затрат.

Любителей порассказывать басни о том что, «мой чоткий усилок подключен на чоткий буфак в 2 ом долбит нормально и совсем холодный» заранее прерву.

Если у вас усь АВ класса мостом в нештатном низкооме не греется значит он тупо не отдает мощность.

Либо по причине криворукой установки и настройки, либо по причине проблем питания бортсети, либо еще по какой то причине.

Усь в таком режиме при нормальной работе должен будет греться и будет греться сильно.  Это совершенно нормально.

В низкоом мостом запускать, лучше всего, сабоориентированые двухканальники. Распознать такие усилители можно по следующим признакам:

Они снабжены сабсониками, хорошими нч фильтрами, регуляторами фазы и т. д. В таких усях и схемотехника и плата и блок питания разработаны с хорошим запасом и проблем никаких с низкоомом они не испытывают. Разве что кроме перегрева.

Остается упомянуть такой момент: если вы запускаете усилитель в низкоом мостом, то вашего питания должно ему обязательно хватать с головой.

Во многих усилителях уставки защиты с просадками загрубляются, а поскольку усь работает в нештатном режиме то оставлять его с кривой защитой ооочень не желательно. К питанию и настройке усилка работающего не штатно стоит подходить особо внимательно иначе вы станете очередным вопрошателем в интернете:

«А почему вот сгорел эстрадный фронт или почему вырубается усь, а вон у того то он работает также и отлично все. и т. д.»

Ну и традиционный совет:

Если вы что-то делаете в машине, то вы точно должны знать что делаете, как это делать грамотно и к чему это приведет. Иначе вы неизбежно станете либо очередным автозвуковым колхозником, либо счастливым обладателем груды паленого железа.

 

www.lowsound.ru

Усилители (классы, основные параметры, типовые схемы подключения)

Усилитель мощности — это основной элемент звуковой системы. Это устройство получает сигнал низкого уровня от линейного выхода головного устройства и усиливает его напряжение и ток до необходимых величин, достаточных для нормальной работы динамиков. В этой главе мы расскажем Вам о том, как устроены усилители, как они классифицируются и об их месте в автомобильных аудиосистемах.

Классификация усилителей

Усилитель условно можно разделить на четыре основные части. Блок питания усилителя, блок обработки входного сигнала, драйвер и блок формирования выходного сигнала.

Блок питания — это группа электрических цепей, формирующих и регулирующих напряжение для питания различных частей усилителя. Блок обработки входного сигнала сравнивает сигнал, получаемый от предусилителя магнитолы с выходным сигналом усилителя для его корректировки, чтобы удалить искажения, возникающие при усилении. Кроме того, этот блок усиливает входной сигнал до уровня, необходимого для последующего его усиления в других частях усилителя. Драйвер разделяет сигнал на два разнополярных сигнала (фазовое разделение) и усиливает его для последующей передачи в блок обработки выходного сигнала. И наконец, последняя стадия усиления — блок обработки выходного сигнала (его правильнее называть выходным каскадом или оконечником), который в основном и определяет класс усилителя. Усилители разделяются по классам в зависимости от своей эффективности (К.П.Д.) и уровня искажения выходного сигнала.

Класс А. Усилители этого класса обладают низкой эффективностью, но дают очень «чистый» сигнал. Большинство усилителей класса А имеют К.П.Д. равным 20-30%, то есть при потреблении 100 Вт от аккумулятора автомобиля он выдает сигнал на динамики мощностью всего в 20-30 Вт. Остальная мощность теряется в электрической цепи усилителя, превращаясь в тепло. Качественные усилители А класса редко применяются в автомобильных аудиосистемах, так как они обладают малой мощностью при очень высоких ценах. Ламповые усилители класса А можно встретить лишь в очень дорогих аудиосистемах уровня Hi-End.

Класс В. Эффективность усилителя этого класса почти в два раза выше эффективности усилителя класса А. Однако, искажения в выходном сигнале очень высоки, что делает этот класс усилителей неприемлемым для car audio.

Класс С. Усилители этого класса имеют К.П.Д. равным почти 75%, что делает их очень эффективными, но с увеличением К.П.Д. резко увеличиваются искажения. Эти усилители не подходят для усиления звука в Hi-Fi аудиосистемах.

Класс АВ. Большинство Hi-Fi усилителей принадлежат именно этому промежуточному классу. Они вобрали в себя возможности усилителей класса А — относительно «чистый сигнал» при относительно неплохой эффективности (немного ниже чем в классе В).

Класс D. Это самый современный класс усилителей, применяющие цифровую обработку сигнала. Усилители D класса очень компактные, что в будущем даст им преимущество на рынке автомобильных аудиосистем. В настоящее время, цифровые автомобильные усилители встречаются гораздо реже, чем популярные аналоговые усилители АВ класса.

Коэффициент гармонических искажений (THD). Звуковой сигнал состоит из множества частот и полутонов. Гармоника — это полутон первоначальной ноты (основной частоты), который отвечает за характер звучания ноты. Звуковой сигнал можно представить как сложную комбинацию колебаний точно взаимосвязанных синусоидальных волн (гармоник).

В процессе усиления, проходя через различные блоки усилителя, звуковой сигнал искажается, «обрастая» ненужными гармониками. Возросшее количество гармоник в усиленном сигнале, выраженное в процентах, и есть коэффициент гармонических искажений (Total Harmonic Distorsion). В спецификации усилителя указываются несколько коэффициентов гармоник для различных частотных диапазонов, уровней выходной мощности и сопротивлений нагрузки. Чем меньше этот коэффициент, тем выше качество усилителя.

Разделение каналов (Stereo Separation). Этот показатель характеризует уровень изолированности двух каналов усиления (правого и левого) друг от друга. Их взаимовлияние обусловлено наличием общего источника питания в усилителе. Выражается этот показатель в децибелах и характеризует уровень интенсивности левого канала относительно уровня «просочившегося» в него правого канала и наоборот. Чем выше этот показатель, тем лучше усилитель. Избежать «просачивание» можно заменой одного стерео усилителя на два отдельных моно усилителя. В классе high-end эта проблема решается установкой двух блоков питания в один стерео усилитель.

Демпфирующий фактор (Damping Factor). Для того, чтобы понять сущность демпфирующего фактора усилителя, рассмотрим поведение мембраны сабвуфера в период между импульсами. Низкочастотый импульс, посылаемый усилителем на катушку динамика заставляет его мембрану двигаться вперед. Достигнув определенной верхней точки мембрана начинает возвратное движение. Вернувшись в исходную точку мембрана не замирает сразу, а продолжает вибрировать по инерции некоторое время, что генерирует в обмотке динамика обратный электрический ток. Усилители конструируются таким образом, чтобы закорачивать обратный ток от динамика и, тем самым тормозить вибрацию мембраны в период между импульсами. Чем выше демпфирующий фактор усилителя, тем быстрее мембрана останавливается, возвращаясь назад в исходную точку после импульса.

Демпфирующий фактор усилителя определяется как отношение сопротивления динамика к сопротивлению усилителя. Чем ниже сопротивление динамика, тем ниже демпфирующий фактор.

Ламповые усилители в силу конструктивных особенностей имеют низкий демпфирующий фактор, что обуславливает «мягкий» бас в звуковой картине. Производители транзисторных усилителей стараются повысить демпфирующий фактор для репродукции «жесткого» баса, так как при желании бас можно смягчить, заключив в короб низкочастотный динамик. Ужесточить же «мягкий» бас сабвуферным коробом гораздо сложнее.

Подключение и настройка усилителей

Схема с одним двухканальным усилителем.

На рисунке показана схема подключения одного двухканального усилителя, к каждому каналу которого подключены две компонентные акустические системы (две вперед и две в заднюю часть салона). Это наиболее простая и дешевая схема усиления без применения активного кроссовера. Обратите внимание, что пара задних динамиков подключаются к основной передней паре параллельно. Параллельное подключение динамиков уменьшает их сопротивление в два раза. Если усилитель имеет полное сопротивление нагрузки равное 4 Ом, то параллельное подключение двух восьмиомных динамиков является вполне приемлемым. Главное при подсоединении динамиков, правильно рассчитать их общее сопротивление. Не следует делать его меньше, чем сопротивление нагрузки усилителя.

Схема с двумя двухканальными усилителями.

На рисунке показана схема усиления низкочастотного спектра звукового сигнала отдельно от среднего и высокочастотного диапазонов, разделенных электронным кроссовером. Так как сабвуфер имеет К.П.Д. меньший, чем высокочастотный динамик, он потребляет больше мощности от усилителя, чем последний, для создания равного звукового давления. Усиливаясь в одном усилителе, низкие частоты отбирают большую часть мощности и практически ничего не оставляют для средних и высоких частот, которые начинают плохо вырисовываться в звуковой картине. Увеличение громкости для «вытягивания» средних и высоких приводит к искажениям в области низких частот. Звуковая картина окончательно портится.

Если же усиливать низкие частоты отдельно от остальных, то мы имеем великолепную возможность сделать средние и высокие частоты достаточно громкими и яркими, не искажая низкочастотную составляющую сигнала. Звуковая картина становится четкой, а эффективность системы значительно возрастает.

К примеру, если мы имеем усилитель для сабвуфера мощностью 60 Вт, то для хорошего звука в салоне для средне- и высокочастотных динамиков доста-точен отдельный усилитель мощностью лишь в 20 Вт. Если кроссовер правильно настроен, то есть каждый усилитель получает свою порцию частотного диапазона, то потенциальный уровень звукового давле-ния (SPL) этой системы будет эквивалентен мощности 150 Вт, а не 80 Вт (60Вт + 20 Вт).

Мостовое соединение каналов усилителя (Bridge ON-OFF)

При мостовом соединении в усилителе объединяются положительный провод выхода на динамики одного канала усиления и отрицательный провод выхода на динамик второго канала усиления. Объединяя таким образом левый и правый канал мы получаем один гораздо более мощный моно канал для подключения к нему сабвуфера. Его мощность в четыре раза больше мощности одного канала до мостового режима подключения, так как мощность — есть квадрат напряжения поделенный на сопротивление, которое остается неизменным. Допустим, напряжение на выходе на одном канале равно 15 Вольт, следовательно мощность его будет равна:

15(15/4Ом) = 56.25 Вт.

При мостовом подключении напряжение объединенного канала станет равным 30 Вольт, а мощность станет равной:

30(30/4Ом)= 225 Вт.

Однако, следует помнить, что увеличение мощности не ведет к пропорциональному увеличению громкости (дБ) звука. Увеличение мощности в два раза дает увеличение уровня звукового давления всего на 3 дБ. В нашем случае, при увеличении мощности в четыре раза давление звука возрастет на 6 дБ.

Для того, чтобы правильно настроить усилитель необходимо произвести следующие действия:

1. Скрутить на усилителе регулятор усиления (gain) на минимум (минимальное усиление)

2. Поднять громкость на головном устойстве до максимального уровня, на котором еще не начались искажения.

3. На усилителе медленно поднять регулятор усиления до уровня предшевствующего искажениям (максимально «чистое» усиление).

4. Убавить громкость на головном устройстве до желаемого.

В результате этих действий мы получим максимальный уровень звукового давления (SPL), \который может выдать звуковая система.

Конденсаторы — это устройства, которые могут накапливать и отдавать электрический заряд. Ёмкость конденсаторов измеряется в Фарадах. Конденсатор емкостью 1 Ф накапливает электрический заряд, эквивалентный силе тока в 1 А, действующего 1 секунду. Заряженный конденсатор разряжается очень быстро, что делает его очень полезным для поддержания энергопитания мощных аудиосистем в автомобиле.

Усилитель во время работы может кратковременно потреблять мощность, в три раза превышающую его среднюю потребляемую мощность. В эти короткие периоды времени аккумулятор автомобиля не в состоянии обеспечить усилитель нужной силой тока, и как следствие, происходит падение напряжения в энергосистеме автомобиля, что приводит к искажению звука (глухой бас). Установка конденсатора успешно решает эту проблему. Конденсатор, быстро разряжаясь, сглаживает падение напряжения в эти короткие промежутки времени и обеспечивает усилителю ровное питание.

Конденсаторы для подобных целей выпускаются емкостью от 250,000 мФ до 2,000,000 мФ. Подбираются конденсаторы по правилу, по которому на каждые 100 Вт выходной мощности усилителя устанавливается 100,000 мФ емкости конденсатора.

Закон Вебера-Фехнера. Когда интенсивность раздражения возрастает в геометрической прогрессии, интенсивность восприятия звука растет в арифметической прогрессии.

Следует отличать объективную характеристику звука — его интенсивность от субъективного ощущения громкости. При удваивании интенсивности раздражения (мощности звука) громкость не кажется нам удвоившейся. Удвоение громкости ощущается лишь при достижении второй степени первоначального раздражения. Для измерения громкости пользуются единицами, называемыми децибелами.

n децибел = 10lg (I’/I),

где I’ и I — интенсивности звуков, громкость которых отличается на n децибел.

---

Полезные темы:

magnitola.org

Что значит мостовое подключение усилителя

Большинство аудиолюбителей достаточно категорично и не готово к компромиссам при выборе аппаратуры, справедливо полагая, что воспринимаемый звук обязан быть чистым, сильным и впечатляющим. Как этого добиться?

Поиск данных по Вашему запросу:

Что значит мостовое подключение усилителя

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Пожалуй, основную роль в решении этого вопроса сыграет выбор усилителя.
Функция
Усилитель отвечает за качество и мощь воспроизведения звука. При этом при покупке стоит обратить внимание на следующие обозначения, знаменующие внедрение высоких технологий в производство аудио — аппаратуры:

 

• Hi-fi. Обеспечивает максимальную чистоту и точность звука, освобождая его от посторонних шумов и искажений.
• Hi-end. Выбор перфекциониста, готового немало заплатить за удовольствие различать мельчайшие нюансы любимых музыкальных композиций. Нередко к этой категории относят аппаратуру ручной сборки.

 

Технические характеристики, на которые следует обратить внимание:

• Входная и выходная мощность. Решающее значение имеет номинальный показатель выходной мощности, т.к. краевые значения часто недостоверны.
• Частотный диапазон. Варьируется от 20 до 20000 Гц.
• Коэффициент нелинейных искажений. Здесь все просто — чем меньше, тем лучше. Идеальное значение, согласно мнению экспертов — 0,1%.
• Соотношение сигнала и шума. Современная техника предполагает значение этого показателя свыше 100 дБ, что сводит к минимуму посторонние шумы при прослушивании.
• Демпинг-фактор. Отражает выходное сопротивление усилителя в его соотношении с номинальным сопротивлением нагрузки. Иными словами, достаточный показатель демпинг-фактора (более 100) уменьшает возникновение ненужных вибраций аппаратуры и т.п.

Следует помнить: изготовление качественных усилителей — трудоемкий и высокотехнологичный процесс, соответственно, слишком низкая цена при достойных характеристиках должна Вас насторожить.

 
Классификация

Чтобы разобраться во всем многообразии предложений рынка, необходимо различать продукт по различным критериям. Усилители можно классифицировать:

• По мощности. Предварительный — своеобразное промежуточное звено между источником звука и конечным усилителем мощности. Усилитель мощности, в свою очередь, отвечает за силу и громкость сигнала на выходе. Вместе они образуют полный усилитель.

Важно: первичное преобразование и обработка сигнала происходит именно в предварительных усилителях.

• По элементной базе различают ламповые, транзисторные и интегральные УМ. Последние возникли с целью объединить достоинства и минимизировать недостатки первых двух, например, качество звука ламповых усилителей и компактность транзисторных.
• По режиму работы усилители подразделяются на классы. Основные классы — А, В, АВ. Если усилители класса А используют много энергии, но выдают высококачественный звук, класса B с точностью до наоборот, класс AB представляется оптимальным выбором, представляя собой компромиссное соотношение качества сигнала и достаточно высокого КПД. Также различают классы C, D, H и G, возникшие с применением цифровых технологий. Также различают однотактные и двухтактные режимы работы выходного каскада.
• По количеству каналов усилители могут быть одно-, двух- и многоканальными. Последние активно применяются в домашних кинотеатрах для формирования объемности и реалистичности звука. Чаще всего встречаются двухканальные соответственно для правой и левой аудиосистем.

Внимание: изучение технических составляющих покупки, конечно, необходимо, но зачастую решающим фактором является элементарное прослушивание аппаратуры по принципу звучит-не звучит.

 
Применение

Выбор усилителя в большей степени обоснован целями, для которых он приобретается. Перечислим основные сферы использования усилителей звуковой частоты:

1. В составе домашнего аудиокомплекса. Очевидно, что лучшим выбором является ламповый двухканальный однотакт в классе А, также оптимальный выбор может составить трехканальный класса АВ, где один канал определен для сабвуфера, с функцией Hi — fi.
2. Для акустической системы в автомобиле. Наиболее популярны четырехканальные усилители АВ или D класса, в соответствии с финансовыми возможностями покупателя. В автомобилях также востребована функция кроссовер для плавной регулировки частот, позволяющей по мере необходимости срезать частоты в высоком или низком диапазоне.
3. В концертной аппаратуре. К качеству и возможностям профессиональной аппаратуры обоснованно предъявляются более высокие требования в силу большого пространства распространения звуковых сигналов, а также высокой потребности в интенсивности и длительности использования. Таким образом, рекомендуется приобретение усилителя классом не ниже D, способного работать почти на пределе своей мощности (70-80% от заявленной), желательно в корпусе из высокотехнологичных материалов, защищающем от негативных погодных условий и механических воздействий.
4. В студийной аппаратуре. Все вышеизложенное справедливо и для студийной аппаратуры. Можно добавить о наибольшем диапазоне воспроизведения частот — от 10 Гц до 100 кГц в сравнении с таковым от 20 Гц до 20 кГц в бытовом усилителе. Примечательна также возможность раздельной регулировки громкости на различных каналах.

Таким образом, чтобы долгое время наслаждаться чистым и качественным звуком, целесообразно заранее изучить все многообразие предложений и подобрать вариант аудио аппаратуры, максимально отвечающий Вашим запросам.

 

all-audio.pro

Автомобильные усилители

Мостовое соединение каналов усилителя (Bridge ON-OFF)

При мостовом соединении в усилителе объединяются положительный провод выхода на динамики одного канала усиления и отрицательный провод выхода на динамик второго канала усиления. Объединяя таким образом левый и правый канал мы получаем один гораздо более мощный моно канал для подключения к нему сабвуфера. Его мощность в четыре раза больше мощности одного канала до мостового режима подключения, так как мощность — есть квадрат напряжения поделенный на сопротивление, которое остается неизменным. Допустим, напряжение на выходе на одном канале равно 15 Вольт, следовательно мощность его будет равна:

15(15/4Ом) = 56.25 Вт.

При мостовом подключении напряжение объединенного канала станет равным 30 Вольт, а мощность станет равной:

30(30/4Ом)= 225 Вт.

Однако, следует помнить, что увеличение мощности не ведет к пропорциональному увеличению громкости (дБ) звука. Увеличение мощности в два раза дает увеличение уровня звукового давления всего на 3 дБ. В нашем случае, при увеличении мощности в четыре раза давление звука возрастет на 6 дБ.

Для того, чтобы правильно настроить усилитель необходимо произвести следующие действия:

1. Скрутить на усилителе регулятор усиления (gain) на минимум (минимальное усиление)
2. Поднять громкость на головном устойстве до максимального уровня, на котором еще не начались искажения.
3. На усилителе медленно поднять регулятор усиления до уровня предшевствующего искажениям (максимально «чистое» усиление).
4. Убавить громкость на головном устройстве до желаемого.
В результате этих действий мы получим максимальный уровень звукового давления (SPL), который может выдать звуковая система.

Конденсаторы — это устройства, которые могут накапливать и отдавать электрический заряд. Ёмкость конденсаторов измеряется в Фарадах. Конденсатор емкостью 1 Ф накапливает электрический заряд, эквивалентный силе тока в 1 А, действующего 1 секунду. Заряженный конденсатор разряжается очень быстро, что делает его очень полезным для поддержания энергопитания мощных аудиосистем в автомобиле.

Усилитель во время работы может кратковременно потреблять мощность, в три раза превышающую его среднюю потребляемую мощность. В эти короткие периоды времени аккумулятор автомобиля не в состоянии обеспечить усилитель нужной силой тока, и как следствие, происходит падение напряжения в энергосистеме автомобиля, что приводит к искажению звука (глухой бас). Установка конденсатора успешно решает эту проблему. Конденсатор, быстро разряжаясь, сглаживает падение напряжения в эти короткие промежутки времени и обеспечивает усилителю ровное питание.

Конденсаторы для подобных целей выпускаются емкостью от 250,000 мФ до 2,000,000 мФ. Подбираются конденсаторы по правилу, по которому на каждые 100 Вт выходной мощности усилителя устанавливается 100,000 мФ емкости конденсатора.

Закон Вебера-Фехнера. Когда интенсивность раздражения возрастает в геометрической прогрессии, интенсивность восприятия звука растет в арифметической прогрессии.

Следует отличать объективную характеристику звука — его интенсивность от субъективного ощущения громкости. При удваивании интенсивности раздражения (мощности звука) громкость не кажется нам удвоившейся. Удвоение громкости ощущается лишь при достижении второй степени первоначального раздражения. Для измерения громкости пользуются единицами, называемыми децибелами.

n децибел = 10lg (I’/I),

где I’ и I — интенсивности звуков, громкость которых отличается на n децибел.

www.12v-club.ru