Гукаўзмацняльнік

З пляцоўкі Вікіпедыя
Jump to navigation Jump to search

Узмацняльнік ні́зкай частаты́ (УНЧ), узмацняльнік магýтнасці гýкавой частаты́ (УМГЧ) — электронная прылада (электронны ўзмацняльнік), прызначаная для ўзмацнення электрычных ваганняў, адпаведных адчуваемаму чалавекам гукавому дыяпазону частот. Гукаўзмацняльнік павінен ўзмацняць сігнал ў дыяпазоне частот ад 20 да 20 000 Гц па ўзроўню −3 дБ.[1][2][3][4][5] Можа вырабляцца як самастойнае ўсталяванне, або ў складзе іншых прылад — тэлевізараў, музыкальных цэнтраў, актыўных акустычных сістэм, радыёпрыёмнікаў, радыёперадатчыкаў, радыёстанцый і г. д.

Схематэхніка і ўжыванне[правіць | правіць зыходнік]

Лямпавы ўзмацняльнік гукавой частаты для стэрэанавушнікаў
Узмацняльнік магутнасці асобным блокам, прызначаны для ўсталявання ў аўтамабіль
Папярэдні узмацняльнік Technics

Узмацняльнікі нізкай частаты найбольш шырока ўжываюцца для ўзмацнення сігналаў, нясучых гукавую інфармацыю, тады яны называюцца таксама ўзмацняльнікамі гукавой частаты. УНЧ таксама ўжываюцца для ўзмацнення сігналу ў іншых сферах: у вымяральнай тэхніцы і дэфектаскапіі; ў аўтаматыцы, тэлемеханіцы і аналагавай вылічальнай тэхніцы; ў іншых галінах электронікі.

Узмацняльнік гукавых частот звычайна складаецца з папярэдняга ўзмацняльніка (ПУ) і ўзмацняльніка магутнасці (УМ). Папярэдні узмацняльнік прызначаны для павышэння магутнасці і напружання і давядзення іх да велічынь, неабходных для функцыявання канчатковага ўзмацняльніка магутнасці. Папярэдні узмацняльнік часта змяшчае ў сябе рэгулятары гучнасці, тэмбру або эквалайзер, часам можа быць канструктыўна выраблены як асобнае ўсталяванне. Узмацняльнік магутнасці павінен аддаваць у ланцуг нагрузкі (спажыўца) зададзеную магутнасць электрычных ваганняў. Яго нагрузкай могуць з’яўляцца прылады ўзнаўлення гуку: акустычныя сістэмы (калонкі), навушнікі; радыётрансляцыйная сетка або мадулятар радыёперадатчыка. Узмацняльнік нізкіх частот з’яўляецца неад’емнай часткай ўсёй гукаўзнаўляльнай, гуказапіснай і радыётрансляцыйнай апаратуры. Узмацняльнікі нізкіх частот шырока ўжываюць у сферы аўтагука і аўтаакустыкі.

Класіфікацыя[правіць | правіць зыходнік]

Па схеме выхаднога каскада[правіць | правіць зыходнік]

  • аднатактавы выхадны каскад
  • двухтактавы выхадны каскад

Па рэжыму работы выхаднога каскада[правіць | правіць зыходнік]

Куты адсечкі паўхвалі сігналу ў розных рэжымах

У залежнасці ад рэжыму працы выхаднога каскада ўзмацняльнікі падзяляюцца на:

  • схема, ці рэжым «A» — рэжым, у якім кожная актыўная прылада (лямпа ці транзістар) выхаднога каскада заўжды працуе на лінейным адрэзку сваёй перадаткавай характарыстыкі. Пры ўзнаўленні гарманічных сігналаў кут адсечкі актыўнай прылады роўны 360°: прылада ніколі не закрыецца і ніколі не пераходзіць у рэжым насычэння або абмежавання току. Усе лінейныя аднатактавыя ўзмацняльнікі працуюць у рэжыме А.
  • схема «AB» — рэжым работы двухтактавага каскада, прамежкавы паміж рэжымамі А і В. Кут адсечкі кожнага актыўнага прыбора значана большы за 180°, але менш 360°.
  • схема «B» — рэжым работы двухтактавага каскада, ў якім кожная актыўная прылада з мінімальнымі скажэннямі ўзнаўляе сігнал адной палярнасці (альбо толькі станоўчыя, альбо толькі адмоўныя значэнні ўваходнага напружання). Пры ўзнаўленні гарманічных сігналаў кут адсечкі актыўнай прылады роўны 180° ці троху перавышае гэтае значэнне. Для памяншэння нелінейных скажэнняў пры пераходзе сігналу цераз нуль выхадныя лямпы ці транзістары працуюць з невялікімі, але не нулявымі такамі супакою. Усталёўванне нулявога тока супакою пераводзіць каскад з рэжыму B у рэжым С: кут адсечкі змяншаецца да менш за 180°, пры пераходзе цераз нуль абодва пляча двухтактавай схемы знаходзяцца ў адсечцы.
Структурная схема ўзмацняльніка класа D. Уваходны гукавы сігнал і сігнал дадатковага генератара пілападобнага напружання падаюцца на дыферынцыйны ўзмацняльнік (кампаратар (С), фарміруючы ШІМ прамавугольнае ваганне, далей ўзмацняемае сілавымі ключамі і падаваемае на гучнагаварыцель цераз LC-фільтр ніжніх частот. Частата пілападобнага сігналу выбіраецца замнога больш самай верхняй частаты ў спектры гукавога сігналу.
  • клас «D» — рэжым каскада, ў якім актыўная прылада працуе ў ключавым рэжыме. Кіруючая схема пераўтварае уваходны аналагавы сігнал у паслядоўнасць імпульсаў прамадуляваных па шырыні (ШІМ), кіруючых магутнымі выхаднымі ключамі. Выхадны LC-фільтр, падлучаны паміж ключамі і нагрузкай, асярэджвае імпульсны сігнал ад ключоў, аднаўляючы гукавы сігнал.

Рэжыму А ўласцівыя найлепшая лінейнасць пры найбольшых стратах энергіі, рэжыму D — найменшыя страты пры здавальняючай лінейнасці. Ўдасканальванне базавых схем у рэжымах А, AB, B і D спарадзіла цэлы шэраг новых «схем», ад «схемы АА» да «схемы Z». Адны з іх, напрыклад, канструктыўна падобныя узмацняльнікі гукавых частот «схемы S» і «схемы АА», падрабязна апісаныя ў літаратуры, іншыя («схема W», «схема Z») вядомыя толькі па рэкламе вытворцаў.

Па канструктыўным прыкметам[правіць | правіць зыходнік]

ІМС для ўжывання ва ўзмацняльніках магутнасці

Па тыпу актыўных элементаў у канструкцыі ўзмацняльніка:

  • лямпавыя — на электронных лямпах. Складалі аснову ўсяго парка ЎНЧ да 70-х гадоў. У 60-х гадах выпускаліся лямпавыя ўзмацняльнікі вельмі вялікай магутнасці (да дзясяткаў кілават). Зараз ўжываюцца ў якасці інструментальных узмацняльнікаў і ў якасці гукаўзнаўляльных узмацняльнікаў. Складаюць большую частку апаратуры класа HI-END (см. артыкул Лямпавы гук). Таксама займаюць вялікую частку рынку прафесійнай і паўпрафесійнай гітарнай узмацняльнай апаратуры.
  • транзістарныя — на біпалярных ці палявых транзістарах. Такая канструкцыя апошняга каскада ўзмацняльніка з’яўляецца дастаткова папулярнай, дзякуючы сваёй прастаце і магчымасці дасягнення вялікай выхадной магутнасці. Ў апошні час актыўна выцясняецца ўзмацняльнікамі на базе інтэгральных мікрасхем.
  • інтэгральныя — на інтэгральных мікрасхемах (ІМС). Існуюць мікрасхемы, якія змяшчаюць на адным крышталі як папярэднія ўзмацняльнікі, так і канцавыя ўзмацняльнікі магутнасці, пабудаваныя па розных схемах. З пераваг — мінімальная колькасць асобных элементаў і, адпаведна, малыя габарыты.
  • гібрыдныя — частка каскадаў на паўправадніковых элементах, рэшта — на электронных лямпах. Часам гібрыднымі таксама называюць ўзмацняльнікі, якія часткова сабраны на інтэгральных мікрасхемах, а часткова на транзістарах або электронных лямпах.
  • на магнітных узмацняльніках. У якасці ўзмацняльнікаў гукавых частот вялікай магутнасці прапанаваліся, як альтэрнатыва электроннымі лямпам у 30 — 50 гады амерыканскімі і нямецкімі інжынерамі.[6] Зараз лічацца являются «забытай» тэхналогіяй.[7]
  • мікратэлефонныя (англ. carbon amplifier). Такі ўзмацняльнік уяўляе сабой спалучэнне электрамагнітнага дынаміка і вугальнага мікрафона, з’яднаных агульнай мембранай. У мінуўшчыне ўзмацняльнікі гэтага тыпа знаходзілі ўжыванне ў слыхавых апаратах.
  • пнеўматычныя (en: compressed air gramophone). У такім узмацняльніку крыніца ваганняў (напрыклад, маламагутны гучнагаварыцель, грамафонная іголка) рухае мадулятар інтэнсіўнасці плыні паветра ад кампрэсара, за конт чаго адбываецца ўзмацненне амплітуды ваганняў па магутнасці.

Па будове дапасавання выхаднога каскада з нагрузкай[правіць | правіць зыходнік]

Трансфарматарнае дапасаванне з нагрузкай

Па будове дапасавання выхаднога каскада з нагрузкай узмацняльнікі можна падзяліць на два асноўных тыпа:

  • трансфарматарныя — у асноўным такая схема дапасавання ўжываецца ў лямпавых узмацняльніках. Абумоўлена гэта неабходнасцю дапасавання вялікага выхаднога супраціўлення лямпы з малым супраціўленнем нагрузкі, а таксама неабходнасцю гальванічнай развязкі выхадных лямп і нагрузкі. Некаторыя транзістарныя ўзмацняльнікі (напрыклад, трансляцыйныя ўзмацняльнікі, што абслугоўваюць сетку абаненцкіх гучнагаварыцеляў — гл. Правадное вяшчанне), двухтактавыя ўзмацняльнікі шэрагу радыёпрыёмнікаў на германіевых транзістарах, некаторыя Hi-End гукавыя ўзмацняльнікі) таксама маюць трансфарматарнае дапасаванне з нагрузкай.
  • бестрансфарматарныя — з-за таннасці, малой вагі і шырокай паласы частот бестрансфарматарныя узмацняльнікі атрымалі найбольшае распаўсюджанне. Бестрансфарматарныя двухтактавыя схемы лёгка рэалізоўваюцца на транзістарах. Абумоўлена гэта нізкім выхадным супраціўленнем транзістараў у схеме эмітэрнага (вытокавага) паўторніка, магчымасцю ўжывання кампліментарных пар транзістараў. Магутныя бестрансфарматарныя УМГЧ спажываюць двухпалярнае сілкаванне, і дазваляюць подлучаць акустычныя сістэмы (АС) непасрэдна да выхаду ўзмацняльніка без раздзяляльнага кандэнсатара. Такія схемы павінны мець сістэму абароны АС ад аварыйнага з’яўлення пастаяннага напружання на выхадзе УМГЧ (напрыклад, з-за прабою аднаго з выхадных транзістараў або знікнення аднаго з сілкуючых напружанняў). На лямпах бестрансфарматарныя схемы рэалізаваць больш складана. Такія схемы працуюць на высакаомную нагрузку, альбо з’яўляюцца дыферэнцыяльнымі схемамі з павялічанай колькасцю паралельна працуючых выхадных лямп.

Па тыпу дапасавання выхаднога каскада з нагрузкай[правіць | правіць зыходнік]

  • дапасаванне па напружанню — выхадное супраціўленне ЎМ замнога менш амічнага супраціўлення нагрузкі. Зараз з’яўляецца найбольш распаўсюджаным. Дазваляе перадаць у нагрузку форму напружання з мінімальнымі скажэннямі і атрымаць добрую АЧХ. УМГЧ добра глушаць рэзананс нізкачастотных гучнагаварыцеляў і добра працуюць з пасіўнымі раздзяляльнымі фільтрамі шматпалосных акустычных сістэм, разлічанымі на крыніцу сігналу з нулявым выхадным супраціўленнем.
  • дапасаванне па магутнасці — выхадное супраціўленне ЎМ роўнае ці блізка да супраціўлення нагрузкі. Дазваляе перадаць у нагрузку максімум магутнасці ад узмацняльніка, з-за чаго раней было вельмі распаўсюджаным у маламоцных простых прыладах. Цяпер з’яўляецца асноўным тыпам для работы на лінію з вядомым хвалевым супраціўленнем (напрыклад, LAN), і часам ужываецца ў выхадных каскадах лямпавых узмацняльнікаў. У параўнанні з папярэднім тыпам, дазваляе лепш выкарыстаць ўзмацняльны прыбор па магутнасці (патрабуе меншы лік узмацняльных каскадаў, што важна для лямпавых узмацняльнікаў) аднак пагаршае АЧХ і недастаткова глушыць рэзананс акустычнай сістэмы, ў выніку чаго форма сігналу скажаецца.
  • дапасаванне па току — выхадное супраціўленне УМ замнога больш супраціўлення нагрузкі. У аснове такога дапасавання — следства з закону Лорэнца, згодна якому гукавы ціск прапарцыянальны току ў шпулі дынаміка. Дазваляе на два парадку паменшыць інтэрмадуляцыйныя скажэнні ў гучнагаварыцелі і іх групавы час затрымкі. Такое дапасаванне слаба глушыць рэзананс нізкачастотных гучнагаварыцеляў і блага працуе з пасіўнымі раздзяляльнымі фільтрамі шматпалосных акустычных сістэм, якія звычайна разлічаны на крыніцу сігналу з нулявым выхадным супраціўленнем. Зараз сустракаецца рэдка.

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

  1. ГОСТ 24388-88 Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия.
  2. Войшвилло Г. В. Усилители низкой частоты на электронных лампах. — М.: Связьиздат, 1959 г.
  3. Малинин Р. М. Усилители низкой частоты. Массовая радиобиблиотека, вып. 183. 1953 г.
  4. Будинский Я. — Усилители низкой частоты на транзисторах. — М.: Связьиздат, 1963 г.
  5. Адаменко М. В. Секреты ламповых усилителей низкой частоты. — М.: НТ Пресс, 2007, — 384 с.
  6. J.J.Suozzy, E.T.Hooper. An All Magnetic Audio-Amplifier System. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics, vol.74, 1955, p.297-301.
  7. Trinkaus, George, "The Magnetic Amplifier: A Lost Technology of the 1950s, " Nuts & Volts, February 2006, pp. 68-71.

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]