Объяснение усилителя класса AB: плюсы, минусы, эффективность и как выбрать один

Что такое Усилитель класса AB ?

Класс AB представляет собой топологию линейного двухтактного усилителя, в которой два комплементарных выходных транзистора проводят чуть больше половины цикла сигнала. Перекрытие между положительной и отрицательной половинами устраняет провал кроссовера, который является основным недостатком чистого режима работы класса B, в то время как ток смещения остается достаточно низким, что эффективность остается намного выше класса A. Результатом является чистый аналоговый звук с очень практичным тепловым эффектом.

Как работает угол проводимости

Подумайте об одном цикле звуковой синусоидальной волны. В каскаде класса А выходной транзистор проводит ток на все 360 градусов. В каскаде класса B положительное устройство проводит один полупериод, а отрицательное устройство — другой, примерно на 180 градусов каждый, что экономит мощность смещения, но создает видимый разрыв, когда сигнал пересекает ноль. Ступень класса AB смещена так, что каждое устройство проводит ток примерно от 180 до 220 градусов, в зависимости от настройки тока покоя. Поскольку оба устройства остаются слегка активными при пересечении нуля, одно плавно переключается на другое. Согласно обзору классов усилителей мощности в Википедии, класс AB и класс D доминируют на рынке аудио, по крайней мере, с 2010 года, при этом AB предпочтительнее, когда искажения и линейность имеют большее значение, чем чистая эффективность.

Почему точка смещения имеет значение

Ток покоя каскада класса AB устанавливается цепью смещения, обычно умножителем VBE или специальным транзистором смещения, установленным на том же радиаторе, что и выходная пара. Установите слишком низкое значение, и сцена сместится в сторону класса B, который работает холоднее, но производит слышимые искажения кроссовера. Установите слишком высокое значение, и сцена приблизится к классу А, с прекрасным звуком, но высоким током холостого хода, который нагревает радиатор даже в тишине. Хорошо спроектированный модуль сохраняет смещение стабильным в зависимости от температуры, поэтому тепловая конструкция выходного каскада и радиатора неотделима от класса усилителя.

Класс AB против классов A, B и D: практические компромиссы

Вот рейтинг, который имеет значение для принятия решения о покупке: Класс A — акустически чистый, но неэффективный, Класс B — эффективный, но слишком искаженный для звука, Класс D — эффективный и компактный, но добавляет артефакты переключения, а Класс AB — это компромисс, который лучше всего работает в самом широком диапазоне применений динамиков. Если вы выбираете класс усилителя для новой конструкции или модернизации, класс AB редко будет неправильным выбором ниже нескольких сотен ватт на канал.

Рассмотрим производителя, создающего активный громкоговоритель мощностью 100 Вт. Маршрут класса AB требует более крупного трансформатора, большего радиатора и более тяжелого шкафа. Класс D обеспечивает тот же выходной сигнал с небольшим выделением тепла, но качество входного фильтра, заземления и выходного фильтра теперь определяет качество звука. Для студийных мониторов и инструментальных усилителей выбор часто останавливается на AB, потому что его поведение на границе ограничения более щадящее и музыкальное.

Чтение компромиссов для вашего динамика

Показатели эффективности, которые вы можете спланировать

Эффективность напрямую влияет на размер блока питания и массу радиатора. При непрерывной выходной мощности 100 Вт каскад класса A с эффективностью 25% рассеивает около 300 Вт тепла, каскад класса AB с КПД 55% рассеивает около 82 Вт, а каскад класса D с КПД 88% рассеивает примерно 14 Вт. Вот почему усилители класса AB всегда кажутся тяжелее: металл выполняет настоящую работу.

Преимущества и недостатки: что вы на самом деле получаете

Для большинства активных колонок, инструментальных усилителей и Hi-Fi-конструкций Класс AB остается самым простым способом добиться естественного звука без оплаты инженерных счетов класса D. Две реальные затраты — это тепло и вес.

Где побеждает класс AB

• Низкие искажения кроссовера без сложной схемы коррекции
• Стабильное поведение при реактивной нагрузке динамиков, выходной фильтр не требуется.
• Прощающее клиппирование, которое звучит менее резко при переходе на овердрайв.
• Простая, ремонтопригодная топология, хорошо знакомая большинству специалистов по обслуживанию.
• Низкий уровень шума в сочетании с питанием от линейного трансформатора.

Сколько стоит класс AB

• КПД 45–65 % означает, что 35–55 % входной мощности переходит в тепло при умеренных уровнях.
• Более крупные радиаторы, более тяжелые трансформаторы и большие шкафы
• Непрерывный выходной сигнал высокого уровня требует продуманного управления температурным режимом и защиты.

Где усилители класса AB по-прежнему являются первым выбором

Вы по-прежнему найдете класс AB в профессиональных студийных мониторах, верхних громкоговорителях среднего размера, гитарных усилителях высокого класса и во многих домашних интегрированных усилителях. Его коэффициент демпфирования в басовых динамиках обычно выше, чем в средней конструкции класса D, что обеспечивает плотное, контролируемое поведение на низких частотах. Поскольку при перегрузке звук постепенно ухудшается, класс AB часто называют более музыкальным в реальных ситуациях игры и пения.

Для проектировщиков работа с известной ступенью мощности делает остальную часть системы предсказуемой. Это одна из причин Модули аудиоусилителей улучшают качество звука в акустических системах в основном за счет последовательной линейности и стабильного демпфирования, а не ярких характеристик. Отдельный, но не менее практичный вопрос: как модули усилителя реагируют на различное сопротивление динамиков ; Конструкции класса AB обычно остаются стабильными при сопротивлении 4 или 8 Ом, если источник питания и защита правильно рассчитаны. Прежде чем выбрать какую-либо доску, полезно также просмотреть что на самом деле содержит аудиомодуль в активном громкоговорителе Таким образом, каскад мощности, предусилитель и функции DSP выбраны как одна целостная система.

Создание активной акустической системы класса AB: подбор внешнего модуля

Выходной каскад — это только половина усилителя. Внешний модуль управляет усилением, эквалайзером, микшированием и защитой — функциями, к которым фактически прикасаются пользователи. Когда каскад класса AB является частью активного динамика, аналоговый функциональный модуль часто является наиболее прямым путем, поскольку он не увеличивает задержку, стоит недорого и его можно регулировать с помощью простых потенциометров.

Для двухполосной или полнодиапазонной конструкции с выходным каскадом класса AB Модуль управления эквалайзером высоких и низких частот pl1 для усилителей класса AB обеспечивает прямое формирование тона плюс выход микширования. Если динамик также оснащен входом для микрофона, который часто встречается в портативных акустических системах и инсталляционных динамиках, Модуль сбалансированного микрофонного и линейного входа pl35 с 5-полосным графическим эквалайзером добавляет обработку каналов и музыкальный 5-полосный эквалайзер. Для простого активного микшера или колонки pl3 5-полосный графический эквалайзер с модулем микрофонных эффектов объединяет эквалайзер и эхо на одной компактной плате.

Оптовая продажа PL3: 5-полосный графический эквалайзер и горизонтальная аналоговая функция микрофонного эффекта Как Китай PL3: 5-полосный графический эквалайзер и горизонтальный аналоговый функциональный модуль с микрофонным эффектом для поставщиков и компаний усилителей класса AB, Zh ... Посмотреть продукт →

Оптовая продажа PL35: балансный микрофонный и линейный вход, 5-полосный графический эквалайзер, горизонтальный Как Китай PL35: балансный микрофонный и линейный вход, 5-полосный графический эквалайзер, горизонтальный аналоговый функциональный модуль для усилителей класса AB, поставщики... Посмотреть продукт →

Оптовая продажа PL1: Горизонтальный аналоговый функциональный модуль управления эквалайзером высоких и низких частот для Как Китай PL1: Горизонтальный аналоговый функциональный модуль управления эквалайзером высоких и низких частот для поставщиков и компании усилителей класса AB, Zhenhai Huage p ... Посмотреть продукт →

Эти модули предназначены для усилительных систем класса AB, поскольку они предполагают чистый линейный входной каскад с предсказуемым импедансом. Силовой каскад, трансформатор и радиатор все равно необходимо выбрать в соответствии с целевым уровнем выходной мощности и размером корпуса. Для продуктов более высокой мощности многие производители переходят на силовые каскады класса H с линейными источниками питания, когда они хотят сохранить аналоговый характер при большей выходной мощности, или на модули класса D с резонансными источниками питания LLC, когда вес и тепло являются ограничивающими факторами.

Часто задаваемые вопросы