Bedste svar
Jeg kan godt lide Loring Chiens svar, da det dækker det væsentlige godt nok til, at lægmanden kan forstå. Vincent Dermience nævner andre faktorer, herunder forvrængning.
Senere vil jeg gerne udvide diskussionen til (effekt) forstærkerklassifikationer, men først for at besvare spørgsmålet på min måde: Enkelt sagt har en forstærker ( for hver kanal) et input med visse karakteristika. Forstærkeren, der fodrer den, forforstærkeren, skal have outputegenskaber, der svarer til effektforstærkerens indgangskarakteristikker. Til gengæld skal hver indgang til forforstærkeren have karakteristika, der svarer til udstyret, der præsenteres på de forskellige indgangsterminaler (bånd, tuner, CD, phono osv.). Derfor er forforstærkerens funktion at præsentere et ensartet sæt karakteristika til effektforstærkeren uanset kilde. Som Loring siger, vil det også have kontrollerne (lydstyrke, tone, skift). Det er sandsynligvis sandt at sige, at de fleste moderne kilder er mere eller mindre udskiftelige. Det vil sige, at du kunne placere output fra din CD-afspiller i terminalerne markeret Tuner, og det ville fungere fint, men det er måske ikke altid sandt, og det vil bestemt ikke være tilfældet for phonostadier, der modtager meget små indgangsspændinger og kræver en særlig fase kaldet RIAA-udligning. Uanset hvad skal forforstærkeren levere signaler på et ensartet niveau fra terminaler, hvis impedanser svarer til indgangsindgangen til effektforstærkeren.
Som en ekstraordinær er der på markedet passive forforstærkere. Disse indeholder kun induktorer, kondensatorer, modstande, variable modstande og afbrydere. Ingen amplifikation finder sted, da der ikke er nogen aktive komponenter.
Hvorfor adskille dem? Forskellige grunde – du kan blande udstyr, der passer til dig selv. Forestil dig, at du har en fantastisk opsætning – du elsker din forforstærker, men du vil have mere oomph. Løsning? Hold forforstærkeren, og byt op til en kraftigere forstærker og kraftigere højttalere. Men der er en mere subtil grund. Spændingen på strømforsyningsskinnerne kan variere lidt, når der pludselig stilles store krav til effektforstærkeren. Denne forbigående adfærd kan påvirke hele systemet, der drives fra den samme kilde, omend meget, meget lidt. Ved fuldstændig adskillelse af de to komponenter påvirkes forforstærkeren ikke. Når det er sagt, er der masser af masser af fremragende “integrerede forstærkere”, hvor jeg tvivler på, at alle undtagen de ekstraordinært aurisk velsignede ville opdage sådan noget.
Jeg vil komme med et par rimelige antagelser. Den første er, at vi har at gøre med lydforstærkere, den anden er, at strømforsyningerne er ideelle. Det vil sige, de kan, mens de absolut opretholder deres konstante spænding, straks levere den strøm, der kræves af forstærkningstrinnene uden at påvirke lydsignalet. I denne forklaring vil jeg yderligere antage, at de aktive enheder er regelmæssige dagligdagse transistorer (bipolære forbindelsestransistorer til elektronikingeniører), men principperne er også nyttige for FETer og ventiler.
Richard Farnsworth nævner at i forforstærkeren fungerer alle enheder i det lineære område, men indikerer at dette ikke gælder for effektforstærkeren. Det er sandt bortset fra klasse A-forstærkere og sandsynligvis også for ikke-lydeffektforstærkerapplikationer.
For lydapplikationer er der et par forskellige basale forstærkningsklasser. Disse er klasse, A, klasse B, klasse A-B og klasse D. Disse bruges ofte til at beskrive, hvordan det endelige effektudgangstrin er konfigureret, skønt de også gælder i trin med lav effekt. I et udgangstrin af klasse A med en ende forspændes den aktive enhed, så udgangsspændingen i sin hvilende tilstand er midtvejs gennem dens lineære driftsområde. Det vil sige, at den altid er tændt og spreder maksimal effekt, selv når der ikke er noget signal. I kraft af disse egenskaber har den meget lav, forvrængning, men også meget lav effektivitet. Det betyder også, at der er en ikke-nul DC-komponent på udgangstrinnet, som skal blokeres af en kondensator eller en transformer, og et transformerkoblet udgangstrin reducerer yderligere effektiviteten betydeligt. (Dette er hvad Richard mener, når han siger, at forstærkningstrinene i en forforstærker fungerer i det lineære område – de fungerer i klasse A.)
I en klasse B-forstærker (dobbelt ende) en outputenhed forstærker den “positive” side af input, mens den anden komplementære enhed forstærker den “negative” side af input. Når der ikke er noget signal, er begge enheder slukket, og der spredes ingen strøm i outputenhederne. Når der er et signal, er kun en enhed tændt ad gangen – såkaldte “push-pull” forstærkere.
Desværre er transistorer nu i deres ikke-lineære regioner, og når lydsignalet bevæger sig fra negativt til positiv og omvendt fører denne ikke-lineære opførsel til crossover forvrængning. Vi har nu øget effektiviteten betydeligt, men også meget større forvrængning.
Hvis vi anvender en lille forspænding, så selv i den hvilende tilstand er outputenhederne i det lineære område, har vi en klasse A-B forstærker. Så nu spreder vi lidt strøm, når der ikke er noget signal og kun betydelig strøm, når enhederne arbejder hårdt. Crossover forvrængning kan gøres meget lav, men ikke elimineres.
Du kan se mønsteret. For en sinusbølge forstærker enheden i en klasse A forstærker over hele 360 grader, men med lav effektivitet. I en (ideel) klasse B-forstærker er ledningsvinklen for hver outputenhed 180 grader, men med høj effektivitet.
Klasse C-forstærkere har en ledningsvinkel mindre end 180 grader, men disse er ikke af nogen brug i et lydsystem. De har f.eks. Applikationer i RF-bølgebølgedesign, så vi behøver ikke dvæle ved disse.
Overvej nu en ideel switch: den afleder aldrig strøm – den er enten hårdt slukket (ingen strøm igennem den ) eller hårdt tændt (ingen spænding over det). I en klasse D-forstærker fungerer outputenheden som en switch, enten til eller fra, og ingen anden tilstand. I stedet varieres tænd / sluk-forholdet i sympati med signalet ( grundlæggende pulsbreddemodulation – PWM), og udgangen sendes gennem et lavpasfilter for at gendanne det forstærkede signal. “Switch” kastes, så effektiviteten af outputtrinnet ikke er 100\%, og lavpasfilteret reducerer det også. Fidelity lider også, men hvor strømforbruget er vigtigere, at troskab, klasse D er vejen at gå. Du kan endda få komplette klasse D forstærker moduler i dag. Ideel til batteridrevet udstyr.
Der er andre klasser, men så vidt jeg k nu er de varianter og / eller kombinationer af klasse A, klasse B og klasse D. Technics introducerede en “New Class A” forstærker i 1970erne tror jeg. I det væsentlige fungerede den som en beskeden drevet, ren klasse A forstærker ved lave signalniveauer, men når du skruede op for lydstyrken, gik den automatisk i klasse AB-drift.
Klasse A – ultimativ troskab, ingen crossover forvrængning, lav effektivitet, sinusbølgeledningsvinkel = 360 grader
Klasse AB, god til fremragende fidelitet, noget crossover-forvrængning, god effektivitet, sinusbølgeledningsvinkel = 180 grader
Klasse D – acceptabel til god troskab, større forvrængning (især THD, tror jeg), stor effektivitet. Ledningsvinkel = 0 grader. Sandsynligvis ikke til audiofil, men grand for bærbart udstyr.
I øvrigt er PWM også grundlaget for switch-mode strømforsyninger (SMPS), som tåler meget brede netspændingsintervaller uden at skulle lave en manual udvælgelse. Se f.eks. På strømforsyningen til din bærbare computer.
SMPSer kan fås til at fungere med meget høje frekvenser – langt højere end det menneskelige øre kan høre, og filtrene, der er knyttet til dem, kan så godt designet, at de overhovedet ikke forstyrrer lydstien, når de bruges i avanceret lydudstyr. Dette gør det muligt at designe meget kraftige forstærkere med meget effektive og relativt kompakte strømforsyningsenheder.
Jeg håber, jeg ikke har ramlet for meget.
Svar
Den måde, jeg ville se på forskellen, er at bestemme den funktionelle forskel på, hvad der sker på hver enhed.
Forforstærkeren fungerer som en switch – den kan tage en eller flere signalkilder og dirigere den kilde til en forstærker.
Forstærkere ser gerne signaler mellem 0 – 2v RMS og anvender typisk 26 dB forstærkning til signalet. De har evnen til at drive komplekse højttalerbelastninger med masser af spænding og strøm. Indgangene på forstærkere er typisk høj impedans, og udgangene er lav impedans. Indgangene kan lide at se let at køre mellem til høje belastninger.
Så forforstærkeren tager den kilde, den får, og forbereder signalet med en mellem til høj udgangsimpedans og strøm for forstærkeren til at drive højttalere . Forstærkeren er et godt sted at udføre signalmanipulation. Typisk betyder det at justere lydstyrken (skalering af indgangsspændingen mellem 0 – 2v RMS-området, som forstærkeren ønsker at se). Men mere end bare lydstyrke kan en forstærker justere balancen mellem kanaler, sumkanaler for at give et monosignal, anvende tonefiltre, slå lyden fra og mange flere funktioner. Det er en analog (eller i nogle tilfælde digital) signalprocessor.
Nogle moderne forforstærkere håndterer digitale signaler – de kan levere D / A-konvertering og andre signalbehandlingsfunktioner.
En særlig del på forforstærkeren kan håndtere fonosignaler. Disse er normalt meget små (millivolt) og kræver en invers RIAA-kurve for at redegøre for, hvordan LP-plader er optaget. I sådanne tilfælde vil en phono-forforstærker udligne signalet og bringe det op til 2v-området.