صفحه اصلی / اخبار / اخبار صنعت / تقویت کننده کلاس B توضیح داده شده: کارایی، اعوجاج متقاطع و انتخاب ماژول

اخبار صنعت

تقویت کننده کلاس B توضیح داده شده: کارایی، اعوجاج متقاطع و انتخاب ماژول

آمپر 100 واتی کلاس B که در حالت بیکار قرار دارد تقریبا هیچ چیزی را جذب نمی کند و به سختی هیت سینک خود را گرم می کند. همان مدار را به یک بلندگوی 4 اهم وارد کنید و آن را با یک وات اجرا کنید، و یک بریدگی درست در جایی که شکل موج از صفر عبور می کند ظاهر می شود. کارایی بخش آسان این توپولوژی است. خطی بودن حول نقطه تقاطع صفر چیزی است که تعیین می‌کند که آیا به محصول صوتی نهایی تعلق دارد یا خیر.

در اینجا اولین نتیجه گیری است: برای تجهیزات صوتی، کلاس B خالص به ندرت پاسخ نهایی درست است. این نقطه مرجعی است که هر کلاس تقویت کننده دیگری با آن اندازه گیری می شود، و این دلیلی است که کلاس AB اصلا وجود دارد. اگر یک ماژول تقویت کننده را برای یک بلندگوی برقی، یک ساب ووفر یا یک سیستم قابل حمل مشخص می کنید، درک کلاس B به شما می گوید که دقیقاً برای چه مبادلاتی هزینه می کنید - و چه مشخصاتی را باید از یک تامین کننده درخواست کنید.

آمپر کلاس B واقعاً چیست

مرجع تقویت کننده های صنعتی کلاس B را با زاویه هدایت آن تعریف می کنند. دو دستگاه خروجی کار را به اشتراک می گذارند و هر کدام دقیقاً نیمی از چرخه سیگنال را هدایت می کند - 180 درجه. یک دستگاه جریان را وارد بار در نیمه مثبت می کند، دیگری جریان را در نیمه منفی بیرون می کشد و با هم شکل موج کامل را در خروجی بازسازی می کنند.

از آنجایی که هر دو دستگاه زمانی که سیگنالی وجود ندارد در حالت قطع قرار می گیرند، تقریباً هیچ جریان ساکن و تقریباً هیچ گرمای بیکار وجود ندارد. آن ملک واحد استیناف است. سقف راندمان نظری یک مرحله فشار کش کلاس B ایده‌آل pi/4 یا تقریباً 78.5 درصد است در مقایسه با حدود 25 درصد برای مرحله کلاس A که دستگاه‌های آن تمام 360 درجه را هدایت می‌کنند.

نکته این است که دو نیمه باید دقیقاً در ولت صفر به هم برسند. در سیلیکون واقعی آنها اینطور نیستند و این عدم تطابق شهرت کلاس را مشخص می کند.

VCC -VCC NPN نیمه مثبت PNP نیمه منفی ورودی بارگذاری کنید
مرحله خروجی فشار کش: دستگاه NPN نیمه سیکل مثبت و دستگاه PNP نیمه منفی را به حرکت در می آورد و در تقاطع صفر جایی که اعوجاج متقاطع ایجاد می شود ملاقات می کند.

کلاس B در مقابل کلاس A، کلاس AB و کلاس D

بازده به تنهایی تعیین نمی کند که کدام کلاس تقویت کننده در یک محصول تعلق دارد. جریان بیکار، رفتار اعوجاج و طراحی حرارتی به همان اندازه مهم هستند - و جدول زیر نشان می دهد که کلاس B در واقع کجا قرار دارد.

ارقام معیارهای کلاسیک برای هر توپولوژی هستند. مقادیر عملی کلاس AB و کلاس D منعکس کننده محدوده هایی است که معمولاً در ادبیات مهندسی صدا نقل می شود، در حالی که 78.5٪ سقف کلاس B ایده آل است.
کلاس زاویه هدایت کارایی جریان بیکار رفتار تحریف کننده استفاده متداول
کلاس A 360 درجه حدود 25 درصد خیلی بالا پایین ترین و صاف ترین Hi-Fi کم مصرف، مراحل پری امپ
کلاس B 180 درجه تا حدود 78.5٪ نزدیک به صفر بریدگی متقاطع در سطوح پایین فرستنده های RF، چرخ دنده باتری، طرح های قدیمی
کلاس AB کمی بیش از 180 درجه 50 تا 70 درصد در عمل کم کم; crossover largely removed بلندگوهای برقی، صدای حرفه ای، ساب ووفر
کلاس D سوئیچینگ بالای 90 درصد معمولی خیلی کم کم with a well-designed filter بلندگوهای قابل حمل، PA، ماژول های ساب ووفر
سقف راندمان طبق کلاس تقویت کننده کلاس A 25% کلاس B 78.5٪ کلاس AB 50-70٪ کلاس D 90% 0% 25% 50% 75% 100%
کلاس B بالاترین محدوده بازده خطی را دارد. نوار کلاس AB جایی را نشان می دهد که محصولات واقعی پس از وارد شدن جریان بایاس و تلفات عرضه در آن فرود می آیند.

دو الگو برجسته است. کلاس B در جریان بیکار برنده می شود، زیرا دستگاه های خروجی بی طرف تقریبا هیچ چیزی را تا زمانی که سیگنالی نرسد نمی کشند - به همین دلیل است که توپولوژی در محصولات با باتری و فرستنده های RF زنده می ماند. خطی بودن آن دقیقاً در جایی که سیگنال‌های کوچک زندگی می‌کنند از دست می‌دهد، و این محدوده گوش دادن آرام است که بر استفاده در دنیای واقعی غالب است.

اعوجاج متقاطع: هزینه واقعی این کارایی

در تقاطع صفر، هر دو دستگاه خروجی در یک لحظه نزدیک به قطع هستند. بهره برای مدت کوتاهی فرو می ریزد، منحنی انتقال صاف می شود و شکل موج خروجی یک بریدگی می گیرد. در یک آنالایزر طیف، آن ناچ به‌عنوان اسپری از هارمونیک‌های با مرتبه بالا ظاهر می‌شود - شنوندگان لبه‌های شنی آن را خشن یا ترانزیستوری توصیف می‌کنند. بدترین حالت در سطوح خروجی پایین است، جایی که بریدگی بخش بزرگی از سیگنال است، و هنگامی که تقویت کننده به سختی هدایت می شود، در پس زمینه محو می شود.

اعوجاج در محدوده خروجی (تصویری) کلاس B کلاس AB تحریف سطح خروجی
روند گویا به جای داده های اندازه گیری شده: یک مرحله کلاس B بی طرفانه در خروجی کم بیشترین تحریف را ایجاد می کند، در حالی که یک مرحله کلاس AB با سوگیری خوب تا زمان شروع برش خطی می ماند.

سه راه حل وجود دارد. دستگاه‌های خروجی را اندکی به سمت هدایت هدایت می‌کند، بنابراین هرگز به طور کامل خاموش نمی‌شوند، که دقیقاً همان چیزی است که یک مرحله کلاس B را به کلاس AB تبدیل می‌کند. بازخورد منفی کافی برای خطی کردن منطقه متقاطع اعمال کنید. یا توپولوژی خطی را پشت سر بگذارید و با یک فیلتر خروجی خوب طراحی شده به کلاس D بروید. اولین گزینه سخت‌افزار صوتی مدرن را شکل می‌دهد: بیشتر تقویت‌کننده‌های بلندگو که به‌عنوان مراحل صوتی کلاس B فروخته می‌شوند، در واقع جریان بایاس کمی دارند.

هنگامی که مرحله خروجی به درستی بایاس شد، کاراکتر صدای محصول نهایی توسط قسمت جلویی آنالوگ در جلوی آن تعیین می‌شود - کنترل‌های تن صدا، EQ گرافیکی، مخلوط کردن و محدود کردن میکروفون - جایی که یک طرح در این مورد تحلیل می‌شود. تجزیه و تحلیل طراحی تقویت کننده کلاس AB معمولاً شهرت خود را به دست می آورد یا از دست می دهد.

PL1 Horizontal Treble and Bass EQ Module for Class AB Amplifiers ماژول تربل افقی و باس EQ PL1 برای تقویت کننده های کلاس AB ماژول آنالوگ افقی، EQ سه‌گانه/باس، ورودی‌های میکروفون و خط، کنترل‌های صدا و نشانگر کلیپ را به قسمت‌های جلویی تقویت‌کننده کلاس AB اضافه می‌کند. مشاهده محصول →

جایی که کلاس B هنوز معنا دارد

کلاس B خالص منسوخ نیست، فقط تخصصی است. در تقویت توان RF، جایی که فرستنده‌ها و سیگنال‌های پوشش ثابت غیرخطی بودن را تحمل می‌کنند، و در تجهیزات باتری‌دار که جریان ساکن نزدیک به صفر مستقیماً به زمان اجرا تبدیل می‌شود، رایج است. همچنین در طراحی‌های حساس به هزینه که مقدار متوسطی از اعوجاج متقاطع قیمت قابل قبولی برای یک مرحله خروجی کوچکتر و خنک‌تر است، زنده می‌ماند.

  1. انتقال RF و پاکت ثابت، که در آن مراحل کلاس B و کلاس C در یک فرستنده، روش استاندارد هستند.
  2. دستگاه‌هایی که با باتری کار می‌کنند، که در آن‌ها مصرف در حالت آماده‌باش و بی‌حرکتی تعیین می‌کند که محصول چقدر کار کند.
  3. پلتفرم‌های قدیمی یا کم‌هزینه که جایگزین آن یک مرحله کلاس A از نظر فیزیکی بزرگ‌تر و داغ‌تر است.

برای هر چیزی که موسیقی را در سطوح پایین بازتولید می کند - بلندگوهای رومیزی، مانیتورهای استودیویی، صدای خانگی - جریمه اعوجاج بیشتر از افزایش کارایی است و کلاس AB پاسخ اصلی باقی می ماند. سیستم‌های حرفه‌ای پرقدرت کاملاً مسیر متفاوتی را در پیش می‌گیرند: ماژول‌های کلاس H که ریل منبع تغذیه را تعدیل می‌کنند تا سیگنال را دنبال کند و افت ولتاژ را در دستگاه‌های خروجی کوچک نگه می‌دارد و در عین حال عملکرد خطی را حفظ می‌کند.

AMP400H 7294 Class H Power Amplifier Module with U-Shaped Radiator ماژول تقویت کننده قدرت کلاس H AMP400H 7294 با رادیاتور U شکل کلاس H module delivers 400 W into 4 Ohm, 100 W Class AB into 8 Ohm, with U-shaped aluminum radiator and protection. مشاهده محصول →

انتخاب یک ماژول تقویت کننده: مشخصاتی که خرید را تعیین می کند

برای هر کسی که به جای طراحی یک مرحله مجزا، یک ماژول را مشخص می کند، چک لیست زیر چیزی است که یکپارچگی صاف را از طراحی مجدد شش هفته بعد جدا می کند.

  • توان نامی در امپدانس اعلام شده رقم 500 وات بدون بار معنایی ندارد، زیرا 500 وات در 4 اهم دو برابر جریان 500 وات را به 8 اهم می‌کشد و نیازهای هیت سینک و حفاظت را تغییر می‌دهد.
  • توپولوژی تامین منابع ترانسفورماتور خطی ساده و قوی هستند. منابع سوئیچینگ با رزونانس PFC و LLC سبک تر هستند و محدوده شبکه گسترده تری را تحمل می کنند.
  • درجه بندی مداوم در مقابل اوج. درجه حرارتی را به جای اوج بازاریابی بررسی کنید و کاری که هیت سینک انجام می دهد را تأیید کنید - یک رادیاتور آلومینیومی U شکل بار واقعی را در یک ماژول پرقدرت حمل می کند.
  • مدارهای حفاظتی جریان بیش از حد، اضافه بار، آفست DC و خاموش شدن حرارتی هم از ماژول و هم از بلندگو محافظت می کنند، در حالی که یک مدار محدود جلوی را متوقف می کند که مرحله خروجی را به سختی قطع می کند.
  • توابع جلویی EQ گرافیکی، اولویت میکروفون، اکو و سوئیچینگ حالت خروجی تعیین می‌کنند که به چه مقدار مساحت برد اضافی و سیم‌کشی در اطراف تقویت‌کننده نیاز دارید.
  • شواهد ساخت یک خط SMT و یک اتاق تست آکوستیک به شما می‌گویند که آیا یک تامین‌کننده می‌تواند تلرانس‌ها را در سرتاسر دسته‌های تولید حفظ کند، نه فقط در نمونه اول.

از آنجایی که این انتخاب‌ها از محصولی به محصول دیگر تغییر می‌کنند، اکثر پروژه‌های ماژول به سطحی از سازگاری نیاز دارند - ولتاژ منبع تغذیه، محل اتصال، تنظیمات EQ یا حالت خروجی. تامین کننده با تاسیس فرآیند سفارشی سازی ماژول معمولاً این حلقه را به میزان قابل توجهی کوتاه می کند.

PL21 / PL21E Vertical 5-Band Graphic Equalizer and Limit Protection Module اکولایزر گرافیکی 5 باند عمودی PL21 / PL21E و ماژول حفاظت از حد ماژول صوتی عمودی دارای EQ گرافیکی 5 باند، حفاظت محدود، ورودی‌های میکروفون/خط متعادل، خروجی XLR، کنترل‌های صدا و اکو میکروفون PL21E است. مشاهده محصول →

سوالات متداول

تقویت کننده کلاس B برای چه مواردی استفاده می شود؟

مراحل کلاس B خالص عمدتاً در تقویت‌کننده‌های قدرت RF، تجهیزات باتری‌دار و طراحی‌های هزینه‌بر ظاهر می‌شوند که در آن جریان بیکار بیش از مقدار کمی اعوجاج متقاطع اهمیت دارد. در محصولات صوتی، همان ایده push-pull تقریباً همیشه به عنوان کلاس AB اجرا می شود.

تفاوت تقویت کننده های کلاس A، کلاس B و کلاس AB چیست؟

تفاوت در زاویه هدایت است. دستگاه های کلاس A در تمام 360 درجه و در حالت بیکار گرم هدایت می شوند، دستگاه های کلاس B هر کدام 180 درجه و در حالت بیکار هدایت می کنند، و کلاس AB کمی بیشتر از 180 درجه را با جریان بایاس کوچک هدایت می کند که اکثر اعوجاج متقاطع را حذف می کند.

چرا یک تقویت کننده کلاس B باعث ایجاد اعوجاج متقاطع می شود؟

در حدود صفر ولت هر دو دستگاه خروجی نزدیک به قطع هستند، بنابراین بهره به طور لحظه ای افت می کند و شکل موج به صورت یک بریدگی صاف می شود. این بریدگی هارمونیک های مرتبه بالایی تولید می کند و در سطوح خروجی پایین بیشتر قابل شنیدن است.

حداکثر بازده تقویت کننده کلاس B چقدر است؟

حداکثر تئوری pi/4، تقریباً 78.5 درصد برای یک مرحله فشار کش ایده آل است. تقویت‌کننده‌های واقعی به دلیل تلفات منبع، ولتاژ اشباع دستگاه و جریان بایاس مورد استفاده در طراحی‌های عملی، کمتر از آن هستند.

آیا ماژول تقویت کننده کلاس B می تواند ساب ووفر را هدایت کند؟

این می تواند جریان را ارائه دهد، اما بریدگی متقاطع و تنش حرارتی آن را به عملکرد ضعیف ساب ووفر تبدیل می کند. اکثر ماژول‌های ساب ووفر برقی از مراحل خروجی کلاس D یا کلاس H با قسمت جلویی DSP برای فیلتر کردن و محدود کردن استفاده می‌کنند.

آیا کلاس AB برای بلندگوهای برقی بهتر از کلاس D است؟

هیچکدام به طور جهانی بهتر نیستند. کلاس AB رفتار خطی و عملکرد ساده EMC را ارائه می دهد، در حالی که کلاس D در خروجی بالا خنک تر و سبک تر است. این تصمیم معمولاً به بودجه حرارتی، اهداف وزنی و میزان پردازشی که طراحی قبلاً شامل می شود بستگی دارد.

کلاس B بهتر است به عنوان یک مرز به جای یک مقصد در نظر گرفته شود. این محدودیت بازدهی را که تقویت‌کننده‌های صوتی خطی می‌توانند به آن نزدیک کنند، تعریف می‌کند - در تئوری حدود 78.5٪ - و نقطه‌ای را نشان می‌دهد که اعوجاج متقاطع به مشکل طراحی غالب تبدیل می‌شود. برای محصولات بلندگو و ماژول نیرو، پاسخ عملی تقریباً همیشه یک قسمت جلوی کلاس AB است که بر اساس همان ایده فشار-کشش ساخته شده است، یا حرکت به کلاس D که در آن کارایی و اندازه بیشتر از آخرین کسری خطی بودن اهمیت دارد. دانستن اینکه محصول شما در کدام سمت خط قرار دارد، کل تمرین مشخصات است.

محصولات مرتبط

v