أصناف مكبرات الصوت: التصنيف - D ، A ، B ، C ، AB وغيرها. فائقة الخطية والرقمية. أي فئة أفضل؟

2024 مؤلف: Beatrice Philips | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 05:24

بالتأكيد سمع الكثيرون أن مكبرات الصوت الحديثة يمكن أن تنتمي إلى فئات مختلفة. ومع ذلك ، فإن الأشخاص البعيدين عن الأنظمة الصوتية والميزات التقنية لمعدات الصوت بالكاد يمكنهم تخيل ما هو مخفي وراء تسميات الحروف.

في مراجعتنا ، سنتحدث بمزيد من التفصيل حول ماهية فئات مكبرات الصوت ، وما هي ، وكيفية اختيار النموذج الأمثل.

تصنيف

فئة مكبر الصوت هي قيمة إشارة الخرج التي تحركها إشارة الإدخال الجيبية في الدائرة الوظيفية خلال دورة تشغيل واحدة وتتغير نتيجة لهذا التأثير. يعتمد تصنيف مكبرات الصوت إلى فئات على المعلمات الخطية للوضع المستخدم لتضخيم الإشارات الواردة من الفئات ذات الدقة المتزايدة بكفاءة منخفضة إلى حد ما إلى غير خطية تمامًا . في هذه الحالة ، فإن دقة إعادة إنتاج الصوت للإشارة ليست كبيرة جدًا ، ولكن الكفاءة عالية جدًا. جميع فئات مكبرات الصوت الأخرى هي نوع من النماذج الوسيطة بين هاتين المجموعتين.

المجموعة الأولى

يمكن تقسيم جميع فئات مكبرات الصوت بشكل مشروط إلى مجموعتين فرعيتين. الأول يشمل النماذج الكلاسيكية الخاضعة للرقابة للفئات A و B وكذلك AB و C . يتم تحديد فئتها من خلال معلمة الموصلية الخاصة بهم في قسم معين من إشارة الخرج. وبالتالي ، فإن تشغيل الترانزستور المدمج في الخرج يقع في المنتصف بين "off" و "on".

المجموعة الثانية

تتضمن الفئة الثانية من الأجهزة طرزًا أكثر حداثة ، والتي تعتبر ما يسمى بفئات التبديل - هذه هي الموديلات D و E و F وكذلك G و S و H و T.

تستخدم مكبرات الصوت هذه تعديل عرض النبضة بالإضافة إلى الدوائر الرقمية لتحويل الإشارة باستمرار بين إيقاف التشغيل بالكامل وتشغيله بالكامل . نتيجة لذلك ، هناك مخرج قوي في منطقة التشبع.

وصف الفصول الشعبية

سنتحدث عن فئات مختلفة من مكبرات الصوت بمزيد من التفصيل.

لكن

تُستخدم نماذج الفئة أ على نطاق واسع نظرًا لبساطتها في التصميم. ويرجع ذلك إلى العديد من معلمات تشويه إشارة الدخل ، وبالتالي جودة الصوت العالية مقارنة بجميع فئات مكبرات الصوت الأخرى. تتميز النماذج في هذه الفئة بخطية عالية مقارنة بالآخرين.

عادةً ما تستخدم مكبرات الصوت من الفئة A نسخة واحدة من الترانزستورات في عملها . وهو متصل بتكوين الباعث الأساسي لنصفي الإشارة بحيث يمر الترانزستور الجرمانيوم عبره بشكل ثابت حتى لو لم تكن هناك إشارة طور. هذا يعني أنه عند الإخراج ، لن تمر المرحلة بالكامل إلى منطقة قطع الإشارة والتشبع. لها نقطة إزاحة خاصة بها تقريبًا في وسط خط التحميل. يؤدي هذا الهيكل إلى حقيقة أن الترانزستور ببساطة لا ينشط - وهذا يعتبر أحد عيوبه الأساسية.

من أجل تصنيف الجهاز على أنه ينتمي إلى هذه الفئة ، يجب أن يساوي تيار عدم التحميل الصفري في مرحلة الإخراج أو حتى يتجاوز حد الحمل الحالي لضمان أقصى إشارة خرج.

نظرًا لأن أجهزة الفئة A أحادية الطرف وتعمل في المنطقة الخطية لجميع المنحنيات المحددة ، فإن جهاز إخراج واحد يمر عبر 360 درجة كاملة ، وفي هذه الحالة يتوافق جهاز الفئة A تمامًا مع المصدر الحالي.

نظرًا لأن مكبرات الصوت في هذه الفئة تعمل ، كما قلنا بالفعل ، في المنطقة فائقة الخطية ، يجب ضبط تحيز التيار المستمر بشكل صحيح .- سيضمن ذلك التشغيل السليم وإعطاء دفق صوتي بقوة 24 واط. ومع ذلك ، نظرًا لحقيقة أن جهاز الإخراج دائمًا ما يكون في حالة إيقاف التشغيل ، فإنه يقوم بإجراء التيار باستمرار ، وهذا يخلق ظروفًا لفقدان مستمر للطاقة في الهيكل بأكمله. تؤدي هذه الميزة إلى إطلاق كمية كبيرة من الحرارة ، في حين أن كفاءتها منخفضة نوعًا ما - أقل من 40٪ ، مما يجعلها غير عملية عندما يتعلق الأمر بنوع من الأنظمة الصوتية القوية. بجانب، نظرًا لزيادة تيار عدم التحميل للتثبيت ، يجب أن يكون لمصدر الطاقة الأبعاد المناسبة ويتم ترشيحه قدر الإمكان ، وإلا فلا يمكن تجنب صوت مكبر الصوت وطنين الطرف الثالث . كانت هذه العيوب هي التي دفعت الشركات المصنعة إلى مواصلة العمل على مكبرات الصوت في فئة أكثر كفاءة.

في

تم تصميم مكبرات الصوت من الفئة ب من قبل الشركات المصنعة لمعالجة مشاكل الكفاءة المنخفضة والسخونة الزائدة المرتبطة بالفئة السابقة. في عملهم ، تستخدم نماذج الفئة ب زوجًا من الترانزستورات الإضافية ، عادة ما تكون ثنائية القطب . الفرق بينهما هو أنه في كلا نصفي الإشارة ، يتم بناء واجهة الخرج وفقًا لدائرة دفع وسحب ، لذلك يوفر كل جهاز ترانزستور تضخيمًا لنصف إشارة الخرج فقط.

لا يوجد تيار تحيز أساسي لمستوى التيار المستمر في مكبرات الصوت من هذه الفئة ، نظرًا لأن تياره الهادئ يساوي صفرًا ، وبالتالي تكون معلمات طاقة التيار المستمر صغيرة في العادة. وفقًا لذلك ، تكون كفاءته أعلى بكثير من كفاءة الأجهزة A. في نفس الوقت عندما تكون الإشارة موجبة ، يقودها الترانزستور الموجب ، في حين أن السلبية تظل متوقفة . وبالمثل ، في الوقت الذي تصبح فيه إشارة الإدخال سالبة ، يتم إيقاف الموجب ، ويتم تنشيط الترانزستور المنحاز سلبًا ، على العكس من ذلك ، ويوفر النصف السلبي للإشارة. نتيجة لذلك ، يقضي الترانزستور ، أثناء تشغيله ، نصف دورة فقط في نصف الدورة الموجبة أو السلبية للإشارة الواردة.

وفقًا لذلك ، لا يمكن لأي جهاز ترانزستور في هذه الفئة المرور إلا عبر جزء من إشارة الخرج ، بينما يكون في تناوب واضح.

يعتبر تصميم الدفع والسحب هذا أكثر كفاءة بنسبة 45-60٪ من مكبرات الصوت من الفئة أ. تكمن مشاكل النماذج من هذا النوع في أنها تسبب تشوهات كبيرة في وقت مرور الإشارة الصوتية بسبب "المنطقة الميتة" للترانزستورات في ممر الفولتية المدخلة بقيم من -0.7 فولت إلى +0.7 فولت ..

كما يعلم الجميع من دورة الفيزياء ، يجب أن يعطي باعث القاعدة جهدًا كهربائيًا يبلغ حوالي 0.7 فولت حتى يبدأ الترانزستور ثنائي القطب في توصيل الأسلاك بالكامل. طالما أن هذا الجهد لا يتجاوز هذه العلامة ، فلن ينتقل الترانزستور الناتج إلى وضع التشغيل. هذا يعني أن نصف الإشارة التي تذهب إلى ممر 0.7 فولت سيبدأ في إعادة إنتاجها بشكل غير دقيق. وبالتالي ، فإن هذا يجعل أجهزة الفئة ب غير مناسبة عمليًا للاستخدام في التركيبات الصوتية الدقيقة.

من أجل هذا للتغلب على هذه التشوهات ، تم إنشاء ما يسمى بأجهزة التسوية من الفئة AB.

AB

هذا النموذج هو نوع من التصميم الترادفي للفئة A والفئة B. اليوم ، تعتبر مكبرات الصوت من النوع AB أحد أكثر خيارات التصميم شيوعًا. وفقًا لمبدأ عملها ، فهي تشبه إلى حد ما منتجات الفئة ب ، مع الاستثناء الوحيد الذي يتمثل في أن كلا جهازي الترانزستور يمكنهما توصيل إشارة في نفس الوقت بالقرب من نقطة تقاطع مخططات الذبذبات .هذا يقضي تمامًا على جميع مشاكل تشويه الإشارة لمضخم المجموعة ب السابق.الفرق هو أن زوجًا من الترانزستورات له جهد انحياز منخفض إلى حد ما ، عادةً من 5 إلى 10 ٪ من التيار الهادئ. في هذه الحالة ، يظل جهاز التوصيل يعمل لفترة أطول من نصف دورة واحدة ، ولكنه في نفس الوقت أقل بكثير من الدورة الكاملة لإشارة الإدخال.

من الآمن قول ذلك يعتبر الجهاز من النوع AB بمثابة حل وسط ممتاز بين طرازات الفئة A والفئة B من حيث الكفاءة والخطية .بينما تبلغ كفاءة التحويل للإشارة الصوتية حوالي 50٪.

مع

يتميز تصميم وحدات الفئة C بأقصى قدر من الكفاءة ، ولكن في نفس الوقت خطي ضعيف مقارنة بجميع الفئات الأخرى. مكبر الصوت من الفئة C متحيز بشكل ملحوظ ، لذلك يذهب تيار الإدخال إلى الصفر ويبقى هناك لأكثر من 1/2 دورة للإشارة الواردة . في هذا الوقت ، يكون الترانزستور في وضع الاستعداد لإيقاف تشغيله.

يوفر هذا النوع من التحيز للترانزستور أعلى كفاءة للجهاز ، حيث تبلغ كفاءته حوالي 80 ٪ ، ولكنه في نفس الوقت يقدم تشوهات صوتية كبيرة إلى حد ما في إشارة الخرج.

تجعل ميزات التصميم هذه من المستحيل استخدام مكبرات الصوت في أنظمة مكبرات الصوت .كقاعدة عامة ، وجدت هذه النماذج مجال استخدامها في المولدات عالية التردد ، وكذلك في إصدارات معينة من مضخمات التردد اللاسلكي ، حيث يتم تحويل النبضات الحالية المنبعثة عند الخرج إلى موجات جيبية بتردد معين.

د

يشير مكبر الصوت من الفئة D إلى نماذج النبض غير الخطي ذات القناتين ، وتسمى أيضًا مضخمات PWM.

في الغالبية العظمى من أنظمة الصوت ، تعمل مراحل الإخراج إما في الفئة A أو AB . في مكبرات الصوت المتكاملة للمجموعة D ، يكون تبديد الطاقة لمدخلات الخط مهمًا حتى في حالة التنفيذ الأقصى الكامل والمثالي تقريبًا. يمنح هذا الطرازات من الفئة D ميزة كبيرة في معظم مجالات التطبيق بسبب الحد الأدنى من توليد الحرارة ، وانخفاض وزن الجهاز وأبعاده ، وبالتالي انخفاض تكلفة المنتجات ، في حين يتم زيادة عمر البطارية في مثل هذه الطرز مقارنة بطرازات تصميمات أخرى.

كقاعدة عامة ، هذه نماذج عالية الجهد ، وهي مصممة للوحة تبلغ 10000 واط.

آخر

مضخم صوت من الفئة F .توفر هذه النماذج كفاءة متزايدة ، وكفاءتها حوالي 90٪.

مضخم صوت من الفئة G . هذا مكبر الصوت ، في الواقع ، هو تصميم خطي محسّن لجهاز الفئة AB الأساسي على TDA. يمكن للنماذج في هذه الفئة التبديل تلقائيًا بين خطوط الطاقة المختلفة في حالة حدوث تغيير في معلمات الإشارة الواردة. هذا التبديل يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة ، وبالتالي يقلل من استهلاك الطاقة الناتج عن فقدان الحرارة.

مكبر للصوت من الفئة الأولى . تحتوي هذه النماذج على مجموعتين من أجهزة الإخراج الإضافية. قبل التبديل ، فهي موجودة في تكوين دفع وسحب. يقوم الجهاز الأول بتبديل الجزء الموجب من الإشارة ، والثاني مسؤول عن تبديل الجزء السالب ، مثل مكبرات الصوت من الفئة B. في حالة عدم وجود إشارة صوتية عند الإدخال أو إذا وصلت الإشارة إلى نقطة عبور الصفر ، يتم تشغيل وإيقاف آلية التبديل في نفس وقت تشغيل الدورة الرئيسية.

مضخم صوت من الفئة S . تصنف هذه الفئة من مكبرات الصوت على أنها آلية تبديل غير خطية. من حيث آلية عملها ، فهي تشبه إلى حد ما مكبرات الصوت من الفئة D. يحول هذا مكبر الصوت إشارات الإدخال التناظرية إلى إشارات رقمية ، ويضخمها عدة مرات. وبالتالي ، من أجل زيادة طاقة الخرج ، عادة ما تكون الإشارة الرقمية لجهاز التبديل إما مشغلة بالكامل أو متوقفة تمامًا ، لذلك يمكن أن تكون كفاءة هذه الأجهزة 100٪.

مضخم صوت من الفئة T . خيار آخر لمكبر الصوت الرقمي. اليوم ، تكتسب هذه النماذج شعبية متزايدة بسبب وجود دوائر دقيقة تسمح بالمعالجة الرقمية للإشارة الواردة ، بالإضافة إلى مكبرات صوت ثلاثية الأبعاد مدمجة متعددة القنوات. يتم توفير هذا التأثير من خلال تصميم يسمح بتحويل الإشارات التناظرية إلى أصوات PWM رقمية أعلى. يجمع تصميم أجهزة الفئة C بين خصائص إشارة تشوه منخفضة مماثلة لفئة AV ، مع الحفاظ على الكفاءة على مستوى طرز الفئة D.

كيف تحدد؟

بادئ ذي بدء ، دعنا نتحدث عن كيفية عمل مكبر الصوت من حيث المبدأ. بالتأكيد ستندهش ، لكن في الواقع لا يضخم مكبر الصوت في المصنع أي شيء. في الحقيقة، آلية عملها تشبه أبسط رافعة: تقوم بلف المقبض ويبدأ الماء من مصدر المياه في التدفق ، أقوى أو أضعف ، وإذا قمت بلفه ، فسيتم حظر التدفق. في مكبرات الصوت ، تحدث جميع العمليات بنفس الطريقة. من وحدة إمداد الطاقة القوية ، يتدفق التيار عبر السماعة المتصلة بالجهاز. في هذه الحالة ، يتم الاستيلاء على وظيفة الصنبور بواسطة الترانزستورات - عند الإخراج ، يتم التحكم في درجة إغلاقها وفتحها بواسطة الإشارة التي تنتقل إلى مكبر الصوت. من كيفية عمل هذه الرافعة بالضبط ، أي كيفية عمل الترانزستورات الناتجة ، ويتم تحديد فئة مكبرات الصوت.

إذا كنا نتحدث عن أجهزة AB ، فيمكن أن يكون للترانزستورات فيها خاصية غير سارة تتمثل في الفتح والإغلاق بشكل غير متناسب مع الإشارات التي تصل إليها. وهكذا ، يصبح عملهم دون تغيير. بالعودة إلى التشابه مع الصنبور - يمكنك إدارة مقبض الصنبور ، لكن الماء سيتدفق بشكل ضعيف في البداية ، ثم فجأة سيزداد التدفق فجأة.

لهذا السبب يجب أن تظل ترانزستورات الفئة AB مفتوحة حتى في حالة عدم وجود إشارة . يعد هذا ضروريًا حتى يبدأوا العمل فورًا ، ولا تنتظر حتى تصل الإشارة إلى مستوى معين - فقط في هذه الحالة ، سيكون مكبر الصوت قادرًا على إعادة إنتاج الصوت بأقل قدر من التشويه. في الممارسة العملية ، هذا يعني أن بعض الطاقة المفيدة يتم إهدارها. فقط تخيل أنك تقوم بتشغيل جميع صنابير المياه في الشقة ، وسوف يتدفق منها القليل من الماء باستمرار. نتيجة لذلك ، لا تتجاوز كفاءة هذه النماذج 50-70 ٪ ، فإن الكفاءة المنخفضة هي العيب الرئيسي لمكبرات الصوت من فئة AV.

إذا تحدثنا عن أجهزة من الفئة D ، فإن مبدأ تشغيلها هو نفسه تمامًا: لديهم ترانزستورات الإخراج الخاصة بهم والتي يمكن تشغيلها وإيقاف تشغيلها. وبالتالي ، يتم تنظيم مرور التيار عبر السماعات المتصلة بها ، لكن الإشارة تتحكم بالفعل في فتحها ، والتي من خلال تكوينها بعيدة جدًا عن التكوين الوارد.

هذه هي الطريقة التي يتم بها تغذية الإشارة إلى ترانزستورات الإخراج لأجهزة الفئة D. في هذه الحالة ، ستعمل بشكل مختلف تمامًا: إما أن تغلق بالكامل ، أو تفتح بدون أي قيم وسيطة. هذا يعني أن كفاءة هذه النماذج يمكن أن تكون قريبة من 100٪.

بالطبع ، من السابق لأوانه إرسال مثل هذه الإشارات إلى أنظمة الصوت ، يجب أولاً العودة إلى التكوين القياسي. يمكن القيام بذلك عن طريق خنق الخرج ، بالإضافة إلى مكثف - بعد معالجتها ، يتم تشكيل إشارة مضخمة عند الخرج ، والتي تكرر تمامًا إشارة الإدخال في شكلها. هو الذي ينتقل إلى المتحدثين.

الميزة الرئيسية لأجهزة الفئة D هي زيادة الكفاءة . وبالتالي ، استهلاك أكثر لطفًا للطاقة

لفترة طويلة كان يعتقد ذلك لتوصيل أنظمة مكبرات الصوت عالية الجودة ، ستكون مكبرات الصوت AB هي الحل الأمثل … أعطت نماذج الفئة D تحويل الإشارة الواردة إلى إشارة نبضية بتردد منخفض ، ونتيجة لذلك ، أعطت صوتًا جيدًا فقط في وضع مضخم الصوت.في الوقت الحاضر ، اتخذت التكنولوجيا خطوة كبيرة إلى الأمام ، واليوم توجد بالفعل ترانزستورات عالية السرعة يمكنها الفتح والإغلاق أيضًا على الفور تقريبًا ، وهناك عدد كبير جدًا من أجهزة النطاق العريض من الفئة D في المتاجر.

هذه الطرز مخصصة للاستخدام ليس فقط مع مضخمات الصوت ، ولكن أيضًا مع أنظمة السماعات الحديثة من جميع الأنواع. بالنسبة لتلك الخيارات التي لا تتطلب طاقة عالية ، فمن المنطقي شراء مضخم صوت مضغوط إلى حد ما.

وبالتالي ، إذا كان لديك مساحة كافية لتوصيل السماعة ، فيمكنك اختيار طراز من فئة AV. لعدة عقود من الوجود ، تم تطوير دوائر هذه النماذج جيدًا ، فهي توفر جودة صوت جيدة إلى حد ما ، وفي حالة حدوث عطل ، يمكنك إصلاحها بسهولة في أقرب مركز خدمة.

إذا كانت مساحة تثبيت الصوت محدودة ، فيجب عليك إلقاء نظرة فاحصة على نماذج النطاق العريض للمجموعة D . مع نفس معلمات الطاقة مثل منتجات فئة AV ، فهي أصغر حجمًا وأخف وزنًا ، علاوة على ذلك ، فإنها تسخن بدرجة أقل ، كما أن بعض الطرز تسمح بتثبيتها سراً بأقل تداخل.

لتوصيل مكبرات الصوت الفرعية ، تحدد الفئة D أقصى ميزة ، نظرًا لأن كتلة نغمة الجهير هي نطاق التردد الأكثر استهلاكًا للطاقة - في هذه الحالة ، تكون كفاءة المنتج ذات أهمية أساسية ، وفي هذا ببساطة لا يوجد منافسون لمنتجات الفئة D.

في هذا الفيديو ، يمكنك أن تتعرف بشكل أكثر وضوحًا على فئات مكبرات الصوت.