При обсуждении усилителей мощности наиболее распространенной темой является выходной каскад. Он, как правило, включает в себя множество транзисторов, обычно биполярного типа, а также и — гораздо реже — транзисторы полевые, структуры металл-окисел-полупроводник (МОП). Эти транзисторы -"рабочие лошадки" усилителя мощности; ток, заставляющий перемещаться конусы громкоговорителей, подается именно выходными транзисторами. Следовательно, добавление большего числа транзисторов в выходной каскад увеличивает выходной ток усилителя. Но увеличение числа транзисторов требует и увеличения мощности блока питания. Вдобавок, эти выходные транзисторы выделяют много тепла, которое необходимо отводить при помощи радиаторов (больших черных ребер на стенках корпусов многих усилителей мощности).

Когда вы хотите получить от выходного каскада больше мощности, чем он способен дать, верхняя и нижняя полуволны сигнала отсекаются; говорят, что усилитель начинает работать в режиме отсечки, — при этом выходной сигнал резко и заметно искажается. Если имеет место только кратковременная отсечка во время музыкальных пиков, мы можем не обращать на нее внимания. Однако перегруженный усилитель, попавший в режим жесткой отсечки, быстро выведет из строя громкоговорители. Надо заметить, что громкоговорители могут рабо-

тать и при повышенной мощности, но при условии, что усилитель, подающий на них сигнал, сам не попадет в режим жесткой отсечки.

Про выходные каскады усилителей мощности часто говорят, что они работают в классе А или классе В. При работе в классе В, наиболее экономичном и широко распространенном режиме, применяются взаимодополняющие, или комплементарные пары выходных транзисторов. Взаимодополняющая пара состоит из транзистора рпр-типа и транзистора прп-типа. Один транзистор усиливает сигнал в течение времени, когда проходит положительная полуволна сигнала, другой — во время прохождения отрицательной полуволны. Пока один транзистор работает, другой "отдыхает" (и получает необходимое охлаждение). Выходной каскад на комплементарной паре транзисторов показан на рис. 6-8. Стрелками обозначено направление электрического тока в этом двухтактном выходном каскаде.

Работа в чистом классе А, как мы видели при обсуждении однотактных усилителей, происходит по-другому. Вместо разделения сигнала на положительную и отрицательную полуволны и использования отдельного транзистора для усиления каждой полуволны сигнала, при работе в режиме класса А выходные транзисторы усиливают как положительную, так и отрицательную полуволны. Это предъявляет более строгие требования к выходным транзисторам, ведь они проводят ток постоянно, а не в течение лишь одного полупериода. Транзисторы, работающие в режиме класса А, включены все время, в отличие от работающих в режиме класса В, которые попеременно включаются и выключаются, работая лишь часть времени. Вдобавок, усилители, работающие в классе А, имеют низкий кпд, выделяют большое количество тепла, требуют больших радиаторов охлаждения, имеют низкую для их габаритов выходную мощность и высокую стоимость.

Тем не менее класс А имеет и много преимуществ. Поскольку транзисторы находятся все время в проводящем состоянии, они работают более линейно, то есть выходной сигнал более подобен входному. Использование класса А также позволяет избежать недостатка, присущего усилителям класса В — центральной отсечки. Эти искажения возникают при пересечении сигналом нуля, то есть в момент выключения одного транзистора и включения другого. В течение какого-то

времени оба транзистора могут оказаться закрытыми и сигнал прерывается. При работе в классе А искажения центральной отсечки не возникают, поскольку каждый транзистор усиливает всю волну звукового сигнала, а не ее половину.

Дополнительным преимуществом класса А является поддержание выходных транзисторов в термостабильном состоянии (при постоянной температуре). Это делает их рабочие характеристики более постоянными и менее подверженными изменениям, которые происходят в них при усилении сигнала. Предположим, что транзисторы только что подали на громкоговорители большой ток. Благодаря отсутствию при работе в классе А мгновенного разогрева транзисторы не изменят свои параметры — и таким образом не внесут дополнительных искажений.

Большинство усилителей мощности можно отнести к классу АВ, потому что они работают в режиме класса А при очень малой выходной мощности, а при повышенной — переключаются на работу в классе В. Усилитель с мощностью 100 Вт на канал может выдавать 5 Вт в классе А и переключаться на работу в классе В при превышении этого уровня. Даже самые массивные усилители класса АВ с большим током покоя выходного каскада могут выдавать в режиме класса А не более 15% своей номинальной мощности. Более типичное значение составляет около 5%. Хотя кажется, что это и немного, усилитель успешно работает при мощности всего в несколько ватт, обеспечивая уровень прослушивания с невысокой громкостью при условии использования высокочувствительного громкоговорителя.

Хотя многие производители аппаратуры указывают в паспортах "класс А", более пристальное рассмотрение показывает, что они фактически являются устройствами класса АВ, работающими в режиме класса А при пониженной выходной мощности. Входной и промежуточный каскады в усилителе обычно работают в классе А. Уровень сигнала в этих каскадах невысок, и работа в классе А осуществляется там более просто.

Какая часть выходной мощности усилителя формируется при работе в режиме класса А, зависит от величины напряжения смещения, подаваемого между эмиттерами и базами выходных транзисторов. Смещение создает небольшой постоянный ток, который частично приоткрывает транзисторы в периоды, когда они "отдыхают". Чем выше смещение, тем больший ток проходит через транзистор — даже при отсутствии сигнала. Ток, проходящий через транзистор в это время, называется током покоя. Большая величина смещения приводит к увеличению тока покоя и выходной мощности, вырабатываемой в классе А. Двухтактный усилитель способен вырабатывать большую мощность в режиме класса А, если величина смещения на транзисторах достаточно высока. Однако увеличение смещения приводит к тому, что транзисторы работают с большим тепловыделением, и если отвод тепла недостаточен, транзисторы могут перегреться.

Поскольку ток покоя определяет, какое количество мощности усилитель формирует в режиме класса А, мы можем рассчитать точку, в которой происходит переключение из режима класса А в класс В, измерив ток покоя. В первую очередь следует измерить падение напряжения на сопротивлении в цепи эмиттера одного выходного транзистора. Из этой величины и сопротивления резистора, используя закон Ома, мы рассчитаем ток покоя, протекающий через транзистор. Затем мы умножаем ток покоя на количество выходных транзисторов и находим полный ток покоя. Если на выходе блока питания усилитель имеет предохранитель, полный ток покоя может быть измерен при помощи амперметра, включенного последовательно с предохранителем. Это абсолютный максимум тока, который может быть подан на громкоговоритель при работе в классе А. Снова используя закон Ома, по значению тока покоя мы можем рассчитать максимальную выходную мощность, отдаваемую в нагрузку с данным сопротивлением, при работе в режиме класса А.

Усилители мощности класса А могут звучать чрезвычайно хорошо, обеспечивая такую мелодичность и мягкость, которая отличает их от усилителей класса AB. В то же время настоящие усилители класса А дороже аппаратов класса AB такой же мощности. Их габариты велики для их выходной мощности, и они потребляют большую мощность, даже когда не усиливают сигнал. При отсутствии сигнала они потребляют такой же ток, как и в режиме полной мощности. Поскольку для наилучшего звучания усилители класса А всегда нуждаются в долгом прогреве, они могут легко удвоить ваш счет за электричество. К счастью, усилители класса AB могут реализовать многие положительные качества усилителей "чистого" класса А, выдавая существенную часть (даже 15% — это прекрасно!) номинальной выходной мощности в режиме этого класса.

чехлы для iphone 4s

Замечательное решение проблем усилителей класса А было изобретено разработчиком Даном Д'Агостиньо из фирмы "Krell Industries". При низкой входной мощности для поддержания работы транзисторов в режиме класса А необходимо меньшее смещение. При увеличении входного сигнала требуется более высокое смещение. В усилителях серии "S" фирмы "Krell" используется метод, называемый "Sustained Plateau Biasing", его существом является изменение тока смещения в соответствии с уровнем входного сигнала. Если на усилитель поступает большой сигнал, то для поддержания работы в классе А смещение увеличивается. Когда уровень сигнала снижается, то же происходит и со смещением, что позволяет выходному каскаду остыть. Кроме того, при отсутствии или очень малой величине входного сигнала смещение настолько мало, что усилитель работает, выделяя очень мало тепла и потребляя минимум электрической энергии.

Портативные навигаторы Garmin - эхолоты humminbird.

Светоизлучающие диоды на передней панели индицируют уровень смещения. В случае неожиданного появления кратковременного сигнала высокого уровня — например, барабанного боя — при воспроизведении в классе А, датчик входного сигнала и схема настройки смещения немедленно реагируют на это, резко повышая смещение в выходном каскаде — до того как кратковременный сигнал достигнет в нем максимального уровня. В результате применения этого способа выходной сигнал формируется полностью в классе А — при меньшей стоимости, габаритах и энергопотреблении, чем у обычного усилителя мощности класса А.

Доставка шаров Москва

В некоторых усилителях мощности используются выходные активные элементы типа МОП вместо биполярных транзисторов. МОП-транзистор — это полевой транзистор на основе структуры со слоями металла, окисла и полупроводника. (В англоязычной литературе МОП полевые транзисторы сокращенно обозначаются как MOSFET. — Примеч. ред.) Принцип действия этих полупроводниковых приборов иной, чем у биполярных транзисторов: они открываются (смещаются) напряжением, а не током. В этом они похожи на электронные лампы. МОП-транзисторы имеют другие технические характеристики, и усилители, в которых они применяются, обладают характерным звуком, в частности, высокие тона у них более мягкие. Они также демонстрируют то, что называют "дымкой MOSFET", то есть дают не кристально чистую, а чуть смягченную звуковую сцену и несколько расфокусированные высокие тона.