Beste svaret
Jeg liker Loring Chiens svar, da det dekker det essensielle godt nok til at lekmannen kan forstå. Vincent Dermience nevner andre faktorer, inkludert forvrengning.
Senere vil jeg utvide diskusjonen til (effekt) forsterkerklassifiseringer, men først å svare på spørsmålet på min måte: Enkelt sagt, en effektforsterker har ( for hver kanal) en inngang med visse egenskaper. Forsterkeren som mater den, forforsterkeren, må ha utgangskarakteristikker som samsvarer med inngangskarakteristikkene til effektforsterkeren. I sin tur må hver inngang til forforsterkeren ha egenskaper som samsvarer med utstyret som presenteres på de forskjellige inngangsterminalene (tape, tuner, CD, phono osv.). Derfor er forforsterkerens funksjon å presentere strømforsterkeren et konsistent sett med egenskaper uavhengig av kilde. Som Loring sier, vil den også ha kontrollene (volum, tone, bytte). Det er sannsynligvis sant å si at de fleste moderne kilder er mer eller mindre utskiftbare. Det vil si at du kan sette utgangen fra CD-spilleren til terminalene som er merket Tuner, og det vil fungere fint, men det er ikke alltid det stemmer, og det vil absolutt ikke være sant for phonostadier som mottar veldig små inngangsspenninger og krever et spesialstadium kalt RIAA-utjevning. Uansett må forforsterkeren levere signaler på et konsistent nivå fra terminaler hvis impedanser samsvarer med inngangen til effektforsterkeren.
Som en til side er det på markedet passive forforsterkere. Disse inneholder bare induktorer, kondensatorer, motstander, variable motstander og brytere. Ingen forsterkning finner sted siden det ikke er noen aktive komponenter.
Hvorfor skille dem? Ulike grunner – du kan blande utstyr som passer deg selv. Tenk deg at du har et flott oppsett – du elsker pre-amp, men du vil ha mer oomph. Løsning? Hold forforsterkeren og bytt til en kraftigere forsterkere og kraftigere høyttalere. Men det er en mer subtil grunn. Spenningen på strømforsyningsskinnene kan variere litt når det plutselig blir stort behov for strømforsterkeren. Denne forbigående oppførselen kan påvirke hele systemet drevet fra samme kilde, om enn veldig, veldig lite. Ved å skille de to komponentene helt, vil ikke forsterkeren påvirkes. Når det er sagt, er det massevis av gode «integrerte forsterkere» der jeg tviler på at alt annet enn de ekstraordinært aurisk velsignede vil oppdage noe slikt. Den første er at vi har å gjøre med lydforsterkere, den andre er at strømforsyningene er ideelle. Det vil si at de, mens de absolutt opprettholder sin konstante spenning, umiddelbart kan levere strømmen som kreves av forsterkningstrinnene uten å påvirke lydsignalet. I denne forklaringen vil jeg videre anta at de aktive enhetene er vanlige, hverdagslige transistorer (bipolare kryssstransistorer til elektronikkingeniører), men prinsippene er også nyttige for FET og ventiler.
Richard Farnsworth nevner at i forforsterkeren fungerer alle enhetene i det lineære området, men indikerer at dette ikke er sant for effektforsterkeren. Det er sant bortsett fra klasse A effektforsterkere, og sannsynligvis også for ikke-lydeffektforsterkerapplikasjoner.
For lydapplikasjoner er det noen få forskjellige grunnleggende forsterkningsklasser. Disse er klasse, A, klasse B, klasse A-B og klasse D. Disse brukes ofte til å beskrive hvordan det endelige utgangstrinnet er konfigurert, selv om de også gjelder i trinn med lav effekt. I et utgangstrinn for klasse A med en ende, blir den aktive enheten forspent slik at utgangsspenningen i sin hvilende tilstand er midtveis i sitt lineære driftsområde. Det vil si at den alltid er på, og sprer maksimal kraft, selv når det ikke er noe signal. I kraft av disse egenskapene har den veldig lav, forvrengning, men også veldig lav effektivitet. Det betyr også at det er en ikke-likestrømskomponent på utgangstrinnet som må blokkeres av en kondensator eller en transformator, og et transformator-koblet utgangstrinn reduserer ytterligere effektiviteten betydelig. (Dette er hva Richard mener når han sier at forsterkningstrinnene i en forforsterker opererer i det lineære området – de opererer klasse A.)
I en klasse B-forsterker (dobbel-endet) en utgangsenheten forsterker den «positive» siden av inngangen, mens den andre komplementære enheten forsterker den «negative» siden av inngangen. Når det ikke er noe signal, er begge enhetene av og ingen strøm blir spredt i utgangsenhetene. Når det er et signal, er bare én enhet på om gangen – såkalte «push-pull» -forsterkere.
Dessverre er transistorene nå i deres ikke-lineære regioner, og når lydsignalet beveger seg fra negativt til positiv, og omvendt, fører denne ikke-lineære oppførselen til kryssforvrengning. Vi har nå økt effektiviteten, men også mye større forvrengning.
Hvis vi bruker en liten forspenning slik at utgangsenhetene, selv i hviletilstand, er i det lineære området, har vi en klasse A-B forsterker. Så nå slipper vi litt strøm når det ikke er noe signal og bare betydelig kraft når enhetene jobber hardt. Crossover forvrengning kan gjøres veldig lav, men ikke eliminert.
Du kan se mønsteret. For en sinusbølge, i en klasse A-forsterker, forsterker enheten over hele 360 grader, men med lav effektivitet. I en (ideell) klasse B-forsterker er ledningsvinkelen for hver utgangsenhet 180 grader, men med høy effektivitet.
Klasse C-forsterkere har en ledningsvinkel mindre enn 180 grader, men disse er ikke av noen bruk i et lydsystem. De har for eksempel applikasjoner i RF-bærebølgedesign, så vi trenger ikke dvele ved disse.
Vurder nå en ideell bryter: den slipper aldri strøm – den er enten hard av (ingen strøm gjennom den ) eller hard på (ingen spenning over den). I en klasse D-forsterker fungerer utgangsenheten som en bryter, enten på eller av, og ingen annen tilstand. I stedet varieres av / på-forholdet i sympati med signalet ( grunnleggende pulsbreddemodulering – PWM), og utgangen føres gjennom et lavpasfilter for å gjenopprette det forsterkede signalet. Selvfølgelig er det ikke noe som heter en ideell halvlederbryter – det er en økning (og fall) tid når «Bryter» kastes, så effektiviteten til utgangstrinnet er ikke 100\%, og lavpassfilteret reduserer det også. Fidelity lider også, men der strømforbruket er viktigere at troskap, klasse D er veien å gå. Du kan til og med få komplette klasse D forsterkermoduler i dag. Ideell for batteridrevet utstyr.
Det er andre klasser, men så vidt jeg k nå er de varianter og / eller kombinasjoner av klasse A, klasse B og klasse D. Technics introduserte en «New Class A» forsterker, på 1970-tallet tror jeg. I hovedsak fungerte den som en beskjeden, ren klasse A-forsterker ved lave signalnivåer, men når du skru opp volumet, gikk den automatisk i klasse AB-drift.
Klasse A – ultimat troskap, ingen kryssforvrengning, lav effektivitet, sinusbølgeledningsvinkel = 360 grader
Klasse AB, god til utmerket troskap, noe kryssforvrengning, god effektivitet, sinusbølgeledningsvinkel = 180 grader
Klasse D – akseptabelt for god troskap, større forvrengning (hovedsakelig THD, tror jeg), stor effektivitet. Ledningsvinkel = 0 grader. Sannsynligvis ikke for audiofilen, men fantastisk for bærbart utstyr.
Forresten er PWM også grunnlaget for switch-mode strømforsyninger (SMPS) som tåler svært store nettspenningsområder uten å måtte lage en manual utvalg. Ta en titt på strømforsyningen til den bærbare datamaskinen din, for eksempel.
SMPS-er kan fås til å fungere med veldig høye frekvenser – langt høyere enn det menneskelige øret kan høre, og filtrene som er tilknyttet dem kan være så godt designet at de ikke forstyrrer lydbanen i det hele tatt når de brukes i avansert lydutstyr. Dette gjør at veldig kraftige forsterkere kan utformes med svært effektive og relativt kompakte strømforsyningsenheter.
Jeg håper jeg ikke har vandret for mye.
Svar
Måten jeg ser på forskjellen er å bestemme den funksjonelle forskjellen på hva som skjer på hver enhet.
Forforsterkeren fungerer som en bryter – den kan ta en eller flere signalkilder og rute den kilden til en forsterker.
Forsterkere ser gjerne signaler mellom 0 – 2v RMS og bruker typisk 26 dB forsterkning på signalet. De har muligheten til å kjøre komplekse høyttalerbelastninger med mye spenning og strøm. Inngangene til forsterkerne har vanligvis høy impedans og utgangene er lav impedans. Inngangene ser lett ut å kjøre middels til høy belastning.
Så forforsterkeren tar den kilden den får, og forbereder signalet med middels til høy utgangsimpedans og strøm for forsterkeren til å drive høyttalere . Forsterkeren er et bra sted å gjøre signalmanipulering. Vanligvis betyr dette å justere volumet (skalere inngangsspenningen mellom 0 – 2v RMS-området som forsterkeren vil se). Men mer enn bare volum, kan en forsterker justere balansen mellom kanaler, sumkanaler for å gi et monosignal, bruke tonefiltre, dempe signalet og mange flere funksjoner. Det er en analog (eller i noen tilfeller digital) signalprosessor.
Noen moderne forforsterkere håndterer digitale signaler – de kan tilby D / A-konvertering og andre signalbehandlingsfunksjoner.
En spesiell del på forforsterkeren kan håndtere fonosignaler. Disse er vanligvis veldig små (millivolt) og krever en invers RIAA-kurve for å redegjøre for hvordan LP-plater er spilt inn. I slike tilfeller vil en phono-forforsterker utjevne signalet og bringe det opp til 2v-området.