Nejlepší odpověď
Líbí se mi odpověď Loring Chien, protože dostatečně dobře pokrývá to základní, čemu laik rozumí. Vincent Dermience zmiňuje další faktory, včetně zkreslení.
Později bych rád rozšířil diskusi o klasifikaci (výkonových) zesilovačů, ale nejprve bych měl odpovědět na mou otázku: Jednoduše řečeno, výkonový zesilovač má ( pro každý kanál) vstup s určitými vlastnostmi. Zesilovač, který jej napájí, předzesilovač, musí mít výstupní charakteristiky, které odpovídají vstupním charakteristikám výkonového zesilovače. Každý vstup do předzesilovače musí naopak mít vlastnosti, které odpovídají charakteristikám zařízení prezentovaného na různých vstupních svorkách (páska, tuner, CD, phono atd.). Funkce předzesilovače je tedy předložit výkonovému zesilovači konzistentní sadu charakteristik bez ohledu na zdroj. Jak říká Loring, bude mít také ovládací prvky (hlasitost, tón, přepínání). Pravděpodobně je pravda, že většina moderních zdrojů je víceméně zaměnitelná. To znamená, že byste mohli dát výstup z vašeho CD přehrávače do terminálů označených Tuner a fungovalo by to dobře, ale to nemusí vždy platit a určitě to nebude platit pro phono fáze, které přijímají velmi malá vstupní napětí a vyžadují speciální fázi nazvanou RIAA ekvalizace. Bez ohledu na to musí předzesilovač dodávat signály na konzistentní úrovni z terminálů, jejichž impedance se shoduje s impedancemi vstupu do výkonového zesilovače.
Kromě toho existují na trhu pasivní předzesilovače. Ty obsahují pouze induktory, kondenzátory, odpory, proměnné odpory a spínače. Nedochází k žádnému zesílení, protože zde nejsou žádné aktivní komponenty.
Proč je oddělit? Různé důvody – můžete si namíchat vybavení podle sebe. Představte si, že máte skvělé nastavení – milujete svůj předzesilovač, ale chcete více oomph. Řešení? Ponechte si předzesilovač a vyměňte ho za výkonnější zesilovač a mohutnější reproduktory. Existuje však jemnější důvod. Napětí na napájecích kolejnicích se může mírně lišit, kdykoli je na zesilovač náhlý silný požadavek. Toto přechodné chování může ovlivnit celý systém napájený ze stejného zdroje, i když velmi, velmi mírně. Úplným oddělením obou složek nebude předzesilovač ovlivněn. Když už jsem to řekl, existuje spousta a spousta vynikajících „integrovaných zesilovačů“, ve kterých pochybuji o tom, že by to dokázali všichni kromě mimořádně sluchově požehnaných.
Udělám několik rozumných předpokladů. Prvním je to, že máme co do činění se zvukovými zesilovači, druhým je to, že napájecí zdroje jsou ideální. To znamená, že při absolutním zachování konstantního napětí mohou okamžitě dodávat proud požadovaný zesilovacími stupni, aniž by to ovlivnilo zvukový signál. V tomto vysvětlení dále předpokládám, že aktivní zařízení jsou běžné každodenní tranzistory (bipolární spojovací tranzistory pro inženýry elektroniky), ale principy jsou užitečné i pro FET a ventily.
Richard Farnsworth zmiňuje že v předzesilovači všechna zařízení pracují v lineární oblasti, ale naznačuje, že to pro výkonový zesilovač neplatí. To platí kromě výkonových zesilovačů třídy A a pravděpodobně také pro aplikace výkonových zesilovačů, které nejsou zvukové.
U zvukových aplikací existuje několik různých základních tříd zesílení. Jedná se o třídu A, třídu B, třídu A-B a třídu D. Ty se běžně používají k popisu toho, jak je nakonfigurován konečný výstupní stupeň výkonu, i když platí stejně i pro stupně s nízkým výkonem. Ve výstupním stupni s jedním zakončením třídy A je aktivní zařízení předpjaté, takže v klidovém stavu je výstupní napětí uprostřed jeho lineární pracovní oblasti. To znamená, že je vždy zapnuto, rozptyluje maximální výkon, i když není k dispozici žádný signál. Na základě těchto charakteristik má velmi nízkou, zkreslenou, ale také velmi nízkou účinnost. To také znamená, že ve výstupním stupni je nenulová stejnosměrná složka, která musí být blokována kondenzátorem nebo transformátorem, a výstupní stupeň spojený s transformátorem dále významně snižuje účinnost. (To je to, co Richard myslí, když říká, že stupně zesílení v předzesilovači pracují v lineární oblasti – jsou to operační třída A.)
V zesilovači třídy B (s dvojitým zakončením) výstupní zařízení zesiluje „kladnou“ stranu vstupu, zatímco druhé doplňkové zařízení zesiluje „zápornou“ stranu vstupu. Pokud není k dispozici žádný signál, jsou obě zařízení vypnutá a na výstupních zařízeních není rozptýlena žádná energie. Pokud existuje signál, je najednou zapnuto pouze jedno zařízení – tzv. „Push-pull“ zesilovače.
Bohužel, tranzistory jsou nyní ve svých nelineárních oblastech a když se zvukový signál pohybuje z negativního pozitivně a naopak toto nelineární chování vede k zkříženému zkreslení. Nyní jsme výrazně zvýšili účinnost, ale také mnohem větší zkreslení.
Pokud použijeme malé předpětí, takže i v klidovém stavu jsou výstupní zařízení v lineární oblasti, máme zesilovač třídy A-B. Takže nyní ztrácíme trochu energie, když není žádný signál, a pouze značnou energii, když zařízení tvrdě pracují. Křížové zkreslení může být velmi nízké, ale není eliminováno.
Vidíte vzor. Pro sinusovou vlnu, v zesilovači třídy A, zařízení zesiluje celých 360 stupňů, ale s nízkou účinností. V (ideálním) zesilovači třídy B je úhel vedení pro každé výstupní zařízení 180 stupňů, ale s vysokou účinností.
Zesilovače třídy C mají úhel vedení menší než 180 stupňů, ale nejsou žádné použití v audio systému. Mají aplikace například v konstrukci vysokofrekvenčních nosných vln, takže se jimi nemusíme zabývat.
Nyní zvažte ideální přepínač: nikdy nerozptyluje energii – je buď tvrdě vypnut (skrz něj není proud) ) nebo pevně zapnutý (bez napětí) .V zesilovači třídy D působí výstupní zařízení jako spínač, buď zapnutý nebo vypnutý, a žádný jiný stav. Místo toho se poměr zapnutí / vypnutí mění podle sympatie se signálem ( základní pulzní šířková modulace – PWM) a výstup prochází dolnoprůchodovým filtrem, aby se obnovil zesílený signál. Samozřejmě neexistuje nic jako ideální polovodičový spínač – nastává doba náběhu (a pádu), kdy „Přepínač“ je vyvolán, takže účinnost koncového stupně není 100\%, a to snižuje i dolní propust. Fidelity také trpí, ale tam, kde je důležitější spotřeba energie než Fidelity, je cesta D. V dnešní době můžete dokonce získat kompletní moduly zesilovače třídy D. Ideální pro zařízení napájená z baterií.
Existují i jiné třídy, ale pokud nyní se jedná o varianty a / nebo kombinace třídy A, třídy B a třídy D. Technics představil zesilovač „New Class A“, myslím v 70. letech. V podstatě fungoval jako skromně napájený, čistý zesilovač třídy A při nízkých úrovních signálu, ale když jste zvýšili hlasitost, automaticky přešel do provozu třídy AB.
Třída A – maximální věrnost, žádné zkreslení crossoveru, nízké účinnost, úhel sinusové vlny = 360 stupňů
Třída AB, dobrá až vynikající věrnost, určité zkreslení výhybky, dobrá účinnost, úhel sinusové vlny = 180 stupňů
Třída D – přijatelné pro dobrá věrnost, větší zkreslení (myslím, že hlavně THD), skvělá účinnost. Úhel vedení = 0 stupňů. Pravděpodobně ne pro audiofily, ale pro přenosná zařízení.
Mimochodem, PWM je také základem pro spínané napájecí zdroje (SMPS), které mohou tolerovat velmi široké rozsahy vstupního napětí ze sítě, aniž by bylo nutné dělat manuál výběr. Podívejte se například na napájecí zdroj pro váš notebook.
SMPS lze provozovat s velmi vysokými frekvencemi – mnohem vyššími, než jaké slyší lidské ucho, a filtry s nimi spojené mohou být tak dobře navržené, že při použití ve špičkových zvukových zařízeních vůbec nezasahují do zvukové cesty. Díky tomu lze navrhnout velmi výkonné zesilovače s vysoce účinnými a relativně kompaktními napájecími zdroji.
Doufám, že jsem se příliš nepohyboval.
Odpověď
Způsob, jakým bych se na tento rozdíl podíval, je určit funkční rozdíl v tom, co se děje v každém zařízení.
Předzesilovač funguje jako přepínač – může trvat jeden nebo více zdrojů signálu a směrovat tento zdroj zesilovač.
Zesilovače rádi vidí signály mezi 0 – 2 V RMS a na signál obvykle používají zesílení 26 dB. Mají schopnost řídit složité zátěže reproduktorů se spoustou napětí a proudu. Vstupy zesilovačů mají obvykle vysokou impedanci a výstupy nízkou impedanci. Vstupy rádi vidí snadno ovladatelné střední až vysoké zátěže.
Takže předzesilovač vezme jakýkoli zdroj, který dostane, a připraví tento signál se střední až vysokou výstupní impedancí a proudem, aby zesilovač poháněl reproduktory . Zesilovač je dobrým místem pro manipulaci se signálem. Obvykle to znamená nastavení hlasitosti (změna vstupního napětí v rozsahu 0 – 2v RMS, který chce zesilovač vidět). Více než jen hlasitost však může zesilovač upravovat vyvážení mezi kanály, součet kanálů tak, aby poskytoval mono signál, aplikovat tónové filtry, ztlumit signál a mnoho dalších funkcí. Jedná se o analogový (nebo v některých případech digitální) signálový procesor.
Některé moderní předzesilovače zpracovávají digitální signály – mohou poskytovat D / A převod a další funkce zpracování signálu.
Speciální část předzesilovače zvládne phono signály. Ty jsou obvykle velmi malé (milivolty) a vyžadují inverzní RIAA křivku, aby se zohlednilo, jak se zaznamenávají LP záznamy. V takových případech phono předzesilovač vyrovná signál a přivede ho do rozsahu 2v.