Migliore risposta
Mi piace la risposta di Loring Chien in quanto copre lessenziale abbastanza bene da poter essere compreso da un profano. Vincent Dermience menziona altri fattori, inclusa la distorsione.
Più avanti, vorrei espandere la discussione alle classificazioni degli amplificatori (di potenza), ma prima di rispondere alla domanda a modo mio: in parole povere, un amplificatore di potenza ha ( per ogni canale) un ingresso con determinate caratteristiche. Lamplificatore che lo alimenta, il preamplificatore, deve avere caratteristiche di uscita che corrispondono alle caratteristiche di ingresso dellamplificatore di potenza. A sua volta, ogni ingresso al preamplificatore deve avere caratteristiche che corrispondono a quelle dellapparecchiatura presentata ai vari terminali di ingresso (nastro, sintonizzatore, CD, fono e così via). Pertanto, la funzione del preamplificatore è di presentare allamplificatore di potenza un insieme coerente di caratteristiche indipendentemente dalla sorgente. Come dice Loring, avrà anche i controlli (volume, tono, commutazione). Probabilmente è vero che la maggior parte delle fonti moderne sono più o meno intercambiabili. Cioè, potresti mettere luscita dal tuo lettore CD nei terminali contrassegnati Tuner e funzionerebbe perfettamente, ma potrebbe non essere sempre vero, e certamente non sarà vero per gli stadi phono che ricevono tensioni di ingresso molto piccole e richiedono una fase speciale chiamata equalizzazione RIAA. Indipendentemente da ciò, il preamplificatore deve fornire segnali a un livello coerente da terminali le cui impedenze corrispondono a quelle dellingresso allamplificatore di potenza.
Per inciso, sul mercato esistono preamplificatori passivi. Questi contengono solo induttori, condensatori, resistori, resistori variabili e interruttori. Non avviene alcuna amplificazione poiché non ci sono componenti attivi.
Perché separarli? Vari motivi: puoi combinare lattrezzatura in base alle tue esigenze. Immagina di avere un ottimo setup: ami il tuo preamplificatore, ma vuoi più grinta. Soluzione? Mantieni il preamplificatore e sostituisci con un finale più robusto e altoparlanti più potenti. Ma cè una ragione più sottile. La tensione sui binari di alimentazione può variare leggermente ogni volta che viene richiesta unimprovvisa e intensa richiesta dellamplificatore di potenza. Questo comportamento transitorio può influenzare lintero sistema alimentato dalla stessa sorgente, anche se molto, molto leggermente. Separando completamente i due componenti, il preamplificatore non verrà influenzato. Detto questo, ci sono un sacco e un sacco di eccellenti “amplificatori integrati” in cui dubito che tutti, tranne quelli straordinariamente benedetti dal punto di vista acustico, rileverebbero una cosa del genere.
Farò alcune ipotesi ragionevoli. Il primo è che abbiamo a che fare con amplificatori audio, il secondo è che gli alimentatori sono ideali. Cioè possono, pur mantenendo la loro tensione costante, fornire istantaneamente la corrente richiesta dagli stadi di amplificazione senza alterare il segnale audio. In questa spiegazione, assumerò ulteriormente che i dispositivi attivi siano normali transistor di uso quotidiano (transistor a giunzione bipolare per ingegneri elettronici), ma i principi sono utili anche per FET e valvole.
Richard Farnsworth menziona che nel preamplificatore tutti i dispositivi funzionano nella regione lineare, ma indica che questo non è vero per lamplificatore di potenza. Questo è vero tranne per gli amplificatori di potenza di classe A e probabilmente anche per le applicazioni di amplificazione di potenza non audio.
Per le applicazioni audio ci sono alcune classi di amplificazione di base diverse. Questi sono di classe, A, classe B, classe A-B e classe D. Questi sono comunemente usati per descrivere come è configurato lo stadio di uscita di potenza finale, sebbene si applichino allo stesso modo anche negli stadi a bassa potenza. In uno stadio di uscita di classe A single-ended, il dispositivo attivo è polarizzato in modo che nel suo stato di riposo la tensione di uscita si trovi a metà della sua regione operativa lineare. Cioè, è sempre acceso, dissipando la massima potenza, anche in assenza di segnale. In virtù di queste caratteristiche ha una bassissima distorsione, ma anche unefficienza molto bassa. Significa anche che cè una componente CC diversa da zero nello stadio di uscita che deve essere bloccata da un condensatore o da un trasformatore, e uno stadio di uscita accoppiato a trasformatore riduce ulteriormente lefficienza in modo significativo. (Questo è ciò che Richard intende quando dice che gli stadi di amplificazione in un preamplificatore funzionano nella regione lineare – stanno operando in classe A.)
In un amplificatore in classe B (a doppia estremità) uno il dispositivo di uscita amplifica il lato “positivo” dellingresso, mentre laltro dispositivo complementare amplifica il lato “negativo” dellingresso. Quando non cè segnale, entrambi i dispositivi sono spenti e nessuna potenza viene dissipata nei dispositivi di uscita. Quando cè un segnale è acceso un solo dispositivo alla volta, i cosiddetti amplificatori “push-pull”.
Sfortunatamente, i transistor si trovano ora nelle loro regioni non lineari e quando il segnale audio si sposta da negativo a positivo e viceversa, questo comportamento non lineare porta alla distorsione crossover. Ora abbiamo notevolmente aumentato lefficienza, ma anche una distorsione molto maggiore.
Se applichiamo una piccola tensione di polarizzazione in modo che, anche in stato di quiescenza, i dispositivi di uscita siano nella regione lineare, abbiamo un amplificatore di classe A-B. Quindi ora stiamo dissipando un po di potenza quando non cè segnale e solo una potenza significativa quando i dispositivi stanno lavorando duramente. La distorsione del crossover può essere molto bassa, ma non eliminata.
Puoi vedere lo schema. Per unonda sinusoidale, in un amplificatore di classe A, il dispositivo amplifica a 360 gradi, ma con bassa efficienza. In un amplificatore di classe B (ideale), langolo di conduzione per ciascun dispositivo di uscita è di 180 gradi, ma con alta efficienza.
Gli amplificatori di classe C hanno un angolo di conduzione inferiore a 180 gradi, ma non sono di nessuno utilizzare in un sistema audio. Hanno applicazioni nei progetti di onde portanti RF, ad esempio, quindi non è necessario soffermarci su questi.
Ora considera un interruttore ideale: non dissipa mai potenza, o è duro (nessuna corrente attraverso di esso ) o forte (nessun voltaggio attraverso di esso). In un amplificatore di classe D, il dispositivo di uscita funge da interruttore, acceso o spento, e nessun altro stato. Invece, il rapporto di accensione / spegnimento varia in sintonia con il segnale ( modulazione della larghezza di impulso di base – PWM) e luscita viene fatta passare attraverso un filtro passa-basso per recuperare il segnale amplificato. Naturalmente, non esiste un interruttore a semiconduttore ideale: cè un tempo di salita (e discesa) quando il Viene attivato un “interruttore”, quindi lefficienza dello stadio di uscita non è del 100\%, e il filtro passa-basso riduce anche questo. Anche la fedeltà ne risente, ma dove il consumo di energia è più importante della fedeltà, la classe D è la strada da percorrere. Al giorno doggi puoi persino ottenere moduli di amplificazione di classe D. Ideale per apparecchiature alimentate a batteria.
Ci sono altre classi, ma, per quanto mi riguarda ora sono varianti e / o combinazioni di classe A, classe B e classe D. La Technics ha introdotto un amplificatore di “Nuova Classe A”, credo negli anni 70. Essenzialmente funzionava come un amplificatore di classe A puro e modestamente alimentato a bassi livelli di segnale, ma quando si alzava il volume si è passati automaticamente al funzionamento in classe AB.
Classe A: massima fedeltà, nessuna distorsione crossover, bassa efficienza, angolo di conduzione dellonda sinusoidale = 360 gradi
Classe AB, da buona a eccellente fedeltà, una certa distorsione crossover, buona efficienza, angolo di conduzione dellonda sinusoidale = 180 gradi
Classe D – accettabile per buona fedeltà, maggiore distorsione (principalmente THD, credo), grande efficienza. Angolo di conduzione = 0 gradi. Probabilmente non per gli audiofili, ma per le apparecchiature portatili.
Per inciso, PWM è anche la base per alimentatori switching (SMPS) che possono tollerare intervalli di tensione di rete molto ampi senza dover fare un manuale selezione. Dai unocchiata allalimentatore del tuo laptop, ad esempio.
Gli SMPS possono essere fatti funzionare con frequenze molto alte, molto più alte che lorecchio umano può sentire, e i filtri ad essi associati possono essere così ben progettati da non interferire affatto con il percorso audio quando vengono utilizzati in apparecchiature audio di fascia alta. Questo permette di progettare amplificatori molto potenti con alimentatori altamente efficienti e relativamente compatti.
Spero di non aver divagato troppo.
Risposta
Il modo in cui guarderei la differenza è determinare la differenza funzionale di ciò che sta accadendo su ciascun dispositivo.
Il preamplificatore funge da interruttore: può prendere una o più sorgenti di segnale e indirizzare quella sorgente a un amplificatore.
Agli amplificatori piace vedere segnali tra 0 – 2v RMS e applicare tipicamente 26 dB di amplificazione al segnale. Hanno la capacità di pilotare carichi di altoparlanti complessi con molta tensione e corrente. Gli ingressi degli amplificatori sono tipicamente ad alta impedenza e le uscite sono a bassa impedenza. Agli ingressi piace vedere carichi medio-alti facili da pilotare.
Quindi il preamplificatore prende qualunque sorgente ottiene e prepara quel segnale con unimpedenza di uscita medio-alta e una corrente per lamplificatore per pilotare gli altoparlanti . Lamplificatore è un buon posto per manipolare il segnale. In genere questo significa regolare il volume (scalando la tensione di ingresso tra la gamma 0-2 V RMS che lamplificatore vuole vedere). Ma più che solo il volume, un amplificatore può regolare il bilanciamento tra i canali, sommare i canali per fornire un segnale mono, applicare filtri di tono, disattivare il segnale e molte altre funzioni. È un processore di segnale analogico (o in alcuni casi digitale).
Alcuni preamplificatori moderni gestiscono segnali digitali: possono fornire la conversione D / A e altre funzioni di elaborazione del segnale.
Una parte speciale del preamplificatore può gestire i segnali fono. Questi sono generalmente molto piccoli (millivolt) e richiedono una curva RIAA inversa per tenere conto di come vengono registrati i record LP. In questi casi, un preamplificatore fono equalizzerà il segnale e lo porterà fino alla gamma 2v.