Главная » Усилители

Классификация усилителей звуковых частот

 

Классификация усилителей звуковых частот
 
Следующим устройством, которое входит в любой бытовой аудио или видео комплекс, является усилитель низких, или звуковых, частот — УНЧ или УЗЧ. Попробуем разобраться, почему он необходим.
Многие источники звуковых сигналов имеют малые уровни и напряжения на своем выходе. В таблице даны примерные значения выходного напряжения и типового сопротивления нагрузки для ряда источников звуковых сигналов.

Источник сигнала
Напряжение на выходе (эффективное) U, мВ
Сопротивле­ние нагрузки RH, кОм
Микрофон динамический
0,1-10
0,6-1,2
Микрофон электретный
10-200
500-5000
Головка электромагнитного

 звукоснимателя
0,5-2
0,6-2
Головка пьезоэлектрического

 звукоснимателя
150-300
500-2000
Воспроизводящая головка

 магнитофона (низкоомная)
0,2-1
0,6-2
Фотодиод лазерного

 проигрывателя
10-100
0,05-0,2

Если подсчитать мощность, отдаваемую такими источниками (по известной формуле U2/2RH), то она неред­косоставит лишь несколько микроватт. В то же время Мощность звуковых колонок для озвучивания комнаты среднего размера достигает десятков ватт, а напряжение на выходе усилителя мощности составляет единицы—десятки вольт. Отсюда ясно, что звуковые сигналы нуждаются в усилени как по напряжению, так и по мощности. Усили­тель— это и есть устройство, обеспечивающее такое усиление. Любой усилитель, в сущности, является преобразователем энергии внешних источников питания постоянного тока в выходной сигнал переменного тока, управляемым от входного сигнала. Именно благодаря этому усилитель усиливает мощность входных сигналов подчас во многие миллионы раз.

Усилители выполняются на активных приборах, спо­собных усиливать напряжения, токи и мощности (при этом мощность усиливается практически всегда). Поэтому усилители, прежде всего, классифицируются по элемент­ной базе (типу активных приборов), на которой они выполняются. В настоящее время можно выделить следу­ющие типы усилителей:
  • на электронных лампах;
  • на биполярных транзисторах;
  • на полевых транзисторах;
  • на интегральных операционных усилителях;
  • на специализированных интегральных микросхе­мах.
Ламповые усилители применяются лишь в особо высококаче­ственных усилителях, равно как и полевые транзисторы, имеющие с лампами много общего (прежде всего в части вида вольтамперных характеристик и принципов постро­ения схем). Массовые усилители, в том числе достаточно высококачественные, строятся на более дешевых и рас­пространенных биполярных транзисторах.
Интегральные операционные усилители — универ­сальные усилители сигналов как переменного, так и по­стоянного тока. Они имеют два дифференциальных входа и усиливают разность напряжений между ними. Это до­вольно распространенные элементы усилительных схем. Но они не вполне оптимизированы под применение в высококачественных усилителях НЧ. Поэтому, наряду с ними, широко используются специализированные интег­ральные схемы — в том числе полностью законченные УНЧ, к которым остается лишь подключить источники питания, регуляторы громкости и тембра, нагрузку и источник входного сигнала. И сейчас самые высококаче­ственные усилители делаются на дискретных приборах с применением тех из них, которые наилучшим образом соответствуют реализуемой ими функции.
Далее усилители принято подразделять на:
  • усилители напряжения;
  • усилители тока;
  • усилители мощности.
Это деление отчасти условно, поскольку, как правило, любой усилитель усиливает мощность электрических сиг­налов. Усилители напряжения обычно усиливают сигналы предварительно до уровня около 0,5—1В, а усилители мощности доводят мощность на выходе до «нужной кон­диции».
В последнее время популярно деление усилителей по конструктивным признакам на следующие типы:
  • полный (или интегрированный) усилитель, содержа­щий в одном корпусе как оконечный, так и предварительный усилители;
  • предварительный усилитель с регуляторами громко­сти и тембра и коммутатором входных сигналов;
  • оконечный усилитель мощности для получения необходимой мощности в нагрузке.
Выходное напряжение предварительного усилителя и соответственно входное оконечного усилителя принято задавать на уровне 0 дБ (0,707 В) или около этого (на практике от 0,5 до 1 В). Это довольно высокий уровень напряжения, облегчающий экранировку проводов, под­ключающих оконечный усилитель к предварительному, необходимую для уменьшения наводок и фона. У наиболее высококачественных усилителей эти усилители выполне­ны в виде раздельных блоков со своими источниками питания, что исключает влияние усилителя мощности (нередко потребляющего большой и меняющийся ток) на предварительный усилитель. Разумеется, все усилители снабжены источниками вторичного электропитания от стандартной сети переменного тока.