Нова літера в алфавіті. Мистецтво аудіо

КНИГИ ТА СТАТТІ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Мистецтво аудіо

Нова літера в алфавіті

Мистецтво аудіо

Боротьба за економічність підсилювачів та якість звучання донедавна йшла за двома напрямками. Аналогові підсилювачі забезпечували покращення якості звучання одночасно зі зниженням економічності, цифрові – високий ККД при невисокій якості сигналу.

Одночасно вирішити ці проблеми можна за спільного використання цифрових і аналогових методів обробки сигналу, і багаторічні розробки увінчалися успіхом. Судячи з матеріалів компанії Tripath Technology, у створених їй підсилювачах класу T висока економічність поєднується з аудіофільською якістю звучання.

Журнал уже писав про основні класи підсилювачів звукових частот. Економічним підсилювачам класу B властиві значні спотворення сигналу малого рівня ("перший ват"), аудіофільські підсилювачі класу A неймовірно ненажерливі. Компромісні рішення класу AB не вирішують повністю жодну із проблем.

Клас підсилювача	Теоретичний ККД	Реальний ККД	Мінімум спотворень настає:
A	50%	15 ... 30%	за малої потужності
AB	залежить від режиму	40 ... 50%	при середній потужності
B	78%	50 ... 60%	при середній потужності

У кращому випадку лише половина потужності, що споживається підсилювачем, надходить у навантаження. Решта нагріває транзистори вихідного каскаду. Для підвищення економічності аналогових підсилювачів було запропоновано чимало технічних рішень, які можна звести до трьох груп:

1. Паралельна робота на загальне навантаження малопотужного каскаду класу A та потужного класу B (клас Супер А).

2. Робота на загальне навантаження каскадів з різною напругою живлення (клас G).

3. Управління напругою живлення вихідного каскаду (клас H).

Однак складність конструкції не виправдовувала економії і підсилювачі цих типів не набули поширення навіть у домашній техніці. В автомобільній становище ще погіршується:

низька напруга живлення збільшує втрати у вихідному каскаді вбудованих підсилювачів головних апаратів;
блоки живлення зовнішніх підсилювачів впливають практично на всі його характеристики, особливо за невисокої частоти перетворення (характерно для бюджетних моделей).

Підсилювачі класу D - Досягнення конструкторської думки "цифрової" епохи. Їхня головна особливість - використання замість посилення широтно-імпульсної модуляції (ШІМ, вона ж PWM - pulse width modulation). На відміну від аналогових підсилювачів, де вихідний сигнал є "збільшеною" копією вхідного, вихідний сигнал підсилювачів класу D є імпульси прямокутної форми. Їхня амплітуда постійна, а тривалість ("ширина") змінюється в залежності від амплітуди аналогового сигналу, що надходить на вхід підсилювача.

Частота імпульсів (частота дискретизації) постійна і залежно від вимог, що висуваються до підсилювача, становить від кількох десятків до сотень кілогерців. Після формування імпульси посилюються кінцевими транзисторами, що працюють у ключовому режимі. Перетворення імпульсного сигналу на аналоговий відбувається у фільтрі низьких частот на виході підсилювача або безпосередньо в навантаженні.

Основна перевага підсилювачів цього класу - високий ккд (у кращих зразках - до 95%). Це тим, що амплітуда імпульсів практично дорівнює напрузі живлення та втрати потужності на вихідних транзисторах мінімальні. Спотворення зростають зі збільшенням частоти сигналу і зниження частоти дискретизації. Непрямим чином від частоти дискретизації залежить вихідна потужність - зі зростанням частоти зменшуються індуктивність котушок і знижуються втрати у вихідному фільтрі.

Подібно до аналогових підсилювачів, імпульсні підсилювачі поділяються на підкласи. AD и BD, причому їх переваги та недоліки теж подібні. В підсилювачах класу AD без вхідного сигналу вихідний каскад продовжує роботу, видаючи в навантаження різнополярні імпульси однакової тривалості. Це дозволяє покращити якість передачі слабких сигналів, але значно знижує економічність та породжує низку технічних проблем.

Зокрема, доводиться боротися з так званим наскрізним струмом, який виникає за одночасного перемикання вихідних транзисторів. Для усунення наскрізного струму у вихідному каскаді вводиться мертвий час між закриванням одного транзистора та відкриванням іншого.

Нова літера в алфавіті

Практичне застосування знаходять простіші за конструкцією підсилювачі класу BD, вихідний каскад яких без сигналу генерує імпульси дуже малої тривалості або знаходиться в стані спокою. Однак у підсилювачах цього типу найбільш сильно проявляються основний недолік методу – залежність рівня нелінійних спотворень від частоти дискретизації та частоти сигналу. Крім того, спотворення зростають під час передачі сигналів малого рівня.

Створення високоякісного широкосмугового підсилювача класу D потребує значного ускладнення конструкції. Тому в автомобільних аудіосистемах такі підсилювачі поки що застосовують тільки в сабвуферах - у цьому випадку цілком допустимо рівень нелінійних спотворень до кількох відсотків.

В підсилювачах класу T якість звучання підвищено на порядок за збереження високої економічності. Це особливо актуально під час створення підсилювачів потужності головних апаратів. Tripath Technology випускає інтегральні підсилювачі потужністю 10 та 20 Вт для портативної аудіотехніки та головних апаратів, а також мікросхеми для створення підсилювачів вищої потужності – до 300 Вт.

Нова літера в алфавіті

На графіках видно, що підсилювачі класу T за своїми показниками не поступаються найкращим зразкам аналогових підсилювачів. Рівень спотворень мінімальний, а спектрі вихідного сигналу практично відсутні вищі гармоніки. В результаті відтворення музичного сигналу стає природнішим.

Головна відмінність нових підсилювачів і від аналогових, і традиційних цифрових - низький рівень інтермодуляційних спотворень, менший, ніж коефіцієнт гармонік.

Для підсилювачів класу ABнаприклад, коефіцієнт інтермодуляційних спотворень значно (іноді в кілька десятків разів) перевищує коефіцієнт гармонік; для підсилювачів класу A ці величини одного порядку. Інтегральні підсилювачі за цим показником дещо поступаються своїм "великим" побратимам класу TАле традиційні мікросхеми взагалі не витримують конкуренції. Тому не дивує той факт, що на останній виставці в Лас-Вегасі була представлена велика кількість магнітол і підсилювачів нового типу.

У чому секрет методу? У використанні патентованої технології Digital Power Processing (TM). У матеріалах компанії цієї технології присвячено багато тексту, але корисної інформації там, зі зрозумілих причин, зовсім небагато. У таємниці містяться як деталі, а й сам принцип обробки сигналу. Якщо відкинути риторику, то все зводиться до двох взаємопов'язаних процесів - "передбачення" (Predictive processing) та "адаптивного перетворення" (Adaptive Signal Conditioning Processing) Спробуємо розібратися, "як вони тут кріплять".

Передбаченнями з давніх-давен займаються жерці і ворожки, причому зі змінним успіхом. У нашому випадку дізнатися рівень звукового сигналу можна двома способами:

обчислення. Відстежується швидкість зміни сигналу (похідна) і підставі цього розраховується значення сигналу наступного часу. Реалізувати можна як у аналоговому варіанті, і у цифровому. У звуковому процесорі можна використовувати математичні моделі, побудовані на статистичних даних.
Вимірювання. Сигнал надходить на обробку через цифрову затримку, що дозволяє заздалегідь виміряти його амплітуду. Потрібний високоточний АЦП.

Зважаючи на те, що динамічний діапазон навіть інтегральних підсилювачів перевищує 100 дБ, амплітуда сигналу саме обчислюється. Навіщо ж її знати? В підсилювачах класу T немає фіксованої частоти дискретизації - вона безперервно змінюється у смузі до 1,5 мГц відповідно до алгоритму "адаптивного перетворення". Вихідними даними служить амплітуда сигналу і швидкість її зміни. Підвищення частоти дискретизації підвищує якість звучання і дозволяє спростити конструкцію вихідного фільтра.

Про сутність алгоритму обробки залишається лише гадати. Крім перерахованого, адаптивне перетворення може включати в себе і внутрішній негативний зворотний зв'язок - цифровий або аналоговий. Тому можна припустити, що в основу Digital Power Processing (TM) покладено один з різновидів дельта - модуляції. Від традиційної широтно імпульсної вона відрізняється тим, що передається не абсолютна величина сигналу, а її зміна щодо попереднього стану (звідси і "дельта" в назві).

Негативний зворотний зв'язок входить до нього генетично, та й "пророцтво" теж має місце бути…

Випуском мікросхем займається безпосередньо Tripath Technology. Виготовляється значна кількість різноманітних компонентів, включаючи готові підсилювальні модулі. Усі функції обробки сигналу зосереджені лише у мікросхемі з мінімумом зовнішніх компонентів. Підсилювачі малої та середньої потужності виготовляються в інтегральному виконанні. У підсилювачах великої потужності вихідний каскад виконується дискретних компонентах. Вихідний LC-фільтр завжди монтується окремо.

І як ілюстрація до сказаного - трохи цифр:

Інтегральні підсилювачі	ТА2020-020	TA2022
Максимальна потужність на навантаженні 4 Ом при заданому Кг %	23 Вт (10%)	100 Вт (1%)
Номінальна потужність на навантаженні 4 Ом за Кг=0,1%	12 Вт	90 Вт
Коефіцієнт гармонік	0,03% (10 Вт)	0,015% (70 Вт)
Інтермодуляційні спотворення	0,18% (1 Вт)	0,1% (25 Вт)
К.П.Д.	81 ... 88%	87 ... 92%
Напруга живлення	+12 ... 14,4 В	+/-31 В

Драйвери (+ зовнішні транзистори)	TA0102A	TA0103A	TA0104A
Максимальна потужність на навантаженні 4 Ом при Кг = 1%	170 Вт	300 Вт	750 Вт
Номінальна потужність на навантаженні 4 Ом за Кг=0,1%	150 Вт	250 Вт	500 Вт
Інтермодуляційні спотворення	0,03%	0,03%	0,02%
К.П.Д.	88-90%	90 ... 92%	85-90%
Напруга живлення	+/-45 В	+/-54 В	+/-75 В

Публікація: www.bluesmobil.com/shikhman

Рекомендуємо цікаві статті розділу Мистецтво аудіо:

▪ Як правильно встановити акустичні системи

▪ Лов бліх по-науковому

▪ Звук в автомобілі

Дивіться інші статті розділу Мистецтво аудіо.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Китайські безіменні смартфони подешевшали 27.09.2015

Зростаюча конкуренція змушує виробників смартфонів знижувати ціни на свою продукцію. Оскільки компанії, що просувають цю продукцію під власними марками, включаючи Huawei Device, Lenovo, Xiaomi Технологія та Coolpad, а також Samsung Electronics та LG Electronics, знизили відпускні ціни, китайським виробникам, що випускають немарковану продукцію, також доводиться це робити.

На даний момент безіменні смартфони із п'ятидюймовими екранами коштують $35 за штуку.

Китайські бренди Huawei, Xiaomi та Lenovo змогли швидко увійти до числа найбільших учасників світового ринку смартфонів. Оскільки вони постачають дедалі більше продукції на місцевий ринок, меншим конкурентам доводиться знижувати ціни, а то й зовсім згортати діяльність.

Щоб вижити, учасники ринку, що залишилися, агресивно просувають вироби, за дизайном схожі на відомі моделі великих фірм, такі як Apple iPhone 6с. Ці смартфони на SoC MediaTek MT6592 мають дисплеї розміром 4,7 або 5,5 дюйма роздільною здатністю 1280 х 800 пікселів, камери роздільною здатністю 5 і 8 Мп і інтерфейс користувача операційної системи, що нагадує інтерфейс iOS. Коштує такий апарат $199.

Інші цікаві новини:

▪ AUO випустить AMOLED-панелі 4,3 дюйми

▪ Підшкірний дактилоскопічний сканер

▪ Величезні сенсорні дисплеї Microsoft

▪ Марсіанське затоплення

▪ Верблюже молоко стане ліками

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Початківцю радіоаматору. Добірка статей

▪ стаття З іскри спалахне полум'я. Крилатий вислів

▪ стаття Чому шкіра буває різного кольору? Детальна відповідь

▪ стаття Покажчик палива для мотоцикла. Особистий транспорт

▪ стаття Ежекторна електростанція. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Носова хустка і зникають гроші. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт