Beste antwoord
Ik vind het antwoord van Loring Chien leuk omdat het de essentie goed genoeg behandelt zodat de leek het kan begrijpen. Vincent Dermience noemt andere factoren, waaronder vervorming.
Later zou ik de discussie willen uitbreiden naar classificaties van (vermogens) versterkers, maar eerst om de vraag op mijn manier te beantwoorden: Simpel gezegd, een eindversterker heeft ( voor elk kanaal) een ingang met bepaalde kenmerken. De versterker die het voedt, de voorversterker, moet uitgangskarakteristieken hebben die overeenkomen met de ingangskarakteristieken van de vermogensversterker. Elke ingang naar de voorversterker moet op zijn beurt kenmerken hebben die overeenkomen met die van de apparatuur die wordt aangeboden op de verschillende ingangsaansluitingen (tape, tuner, cd, phono, enzovoort). Daarom is het de functie van de voorversterker om aan de eindversterker een consistente set kenmerken te presenteren, ongeacht de bron. Zoals Loring zegt, heeft het ook de bedieningselementen (volume, toon, schakelen). Het is waarschijnlijk waar dat de meeste moderne bronnen min of meer uitwisselbaar zijn. Dat wil zeggen, je zou de output van je CD-speler in de aansluitingen kunnen steken die zijn gemarkeerd met Tuner en het zou prima werken, maar dat is misschien niet altijd waar, en het zal zeker niet waar zijn voor phono-trappen die zeer kleine ingangsspanningen ontvangen. en vereisen een speciale fase genaamd RIAA-egalisatie. Hoe dan ook, de voorversterker moet signalen op een consistent niveau leveren vanaf terminals waarvan de impedanties overeenkomen met die van de ingang naar de eindversterker.
Even terzijde, er zijn passieve voorversterkers op de markt. Deze bevatten alleen inductoren, condensatoren, weerstanden, variabele weerstanden en schakelaars. Er vindt geen versterking plaats omdat er geen actieve componenten zijn.
Waarom ze scheiden? Verschillende redenen – u kunt apparatuur naar wens combineren. Stel je voor dat je een geweldige setup hebt – je houdt van je voorversterker, maar je wilt meer pit. Oplossing? Bewaar de voorversterker en ruil in voor een krachtigere eindversterker en zwaardere luidsprekers. Maar er is een subtielere reden. De spanning op de voedingsrails kan enigszins variëren wanneer er plotseling veel van de eindversterker wordt gevraagd. Dit tijdelijke gedrag kan van invloed zijn op het hele systeem dat door dezelfde bron wordt gevoed, zij het in zeer geringe mate. Door de twee componenten volledig te scheiden, wordt de voorversterker niet beïnvloed. Dat gezegd hebbende, er zijn heel veel uitstekende “geïntegreerde versterkers” waarin ik betwijfel of alles behalve de buitengewoon gezegende mensen zoiets zouden ontdekken.
Ik ga een paar redelijke aannames doen. De eerste is dat we te maken hebben met audioversterkers, de tweede is dat de voedingen ideaal zijn. Dat wil zeggen, ze kunnen, terwijl ze absoluut hun constante spanning behouden, onmiddellijk de stroom leveren die wordt gevraagd door de versterkingstrappen zonder het audiosignaal te beïnvloeden. In deze uitleg ga ik verder aannemen dat de actieve apparaten gewone, alledaagse transistors zijn (bipolaire junctie-transistors voor elektronica-ingenieurs), maar de principes zijn ook nuttig voor FETs en kleppen.
Richard Farnsworth noemt dat in de voorversterker alle apparaten in het lineaire gebied werken, maar geeft aan dat dit niet geldt voor de eindversterker. Dat geldt behalve voor eindversterkers van klasse A, en waarschijnlijk ook voor niet-audio-eindversterkertoepassingen.
Voor audiotoepassingen zijn er een paar verschillende basisversterkingsklassen. Dit zijn klasse, A, klasse B, klasse A-B en klasse D. Deze worden vaak gebruikt om te beschrijven hoe de uiteindelijke vermogenseindtrap is geconfigureerd, hoewel ze evenzeer van toepassing zijn op laagvermogenstrappen. In een klasse A-eindtrap met één uiteinde is het actieve apparaat zodanig voorgespannen dat de uitgangsspanning in zijn rusttoestand halverwege zijn lineaire werkgebied is. Dat wil zeggen, het is altijd aan en dissipeert maximaal vermogen, zelfs als er geen signaal is. Dankzij deze kenmerken heeft het een zeer lage vervorming, maar ook een zeer laag rendement. Het betekent ook dat er een niet-nul DC-component in de eindtrap is die moet worden geblokkeerd door een condensator of een transformator, en een transformatorgekoppelde eindtrap verlaagt de efficiëntie verder aanzienlijk. (Dit is wat Richard bedoelt als hij zegt dat de versterkingstrappen in een voorversterker werken in het lineaire gebied – ze werken in klasse A.)
In een klasse B-versterker (dubbelzijdig) uitgangsapparaat versterkt de “positieve” kant van de ingang, terwijl het andere complementaire apparaat de “negatieve” kant van de ingang versterkt. Als er geen signaal is, zijn beide apparaten uitgeschakeld en wordt er geen stroom gedissipeerd in de uitvoerapparaten. Als er een signaal is, is er maar één apparaat tegelijk aan – zogenaamde “push-pull” -versterkers.
Helaas bevinden de transistors zich nu in hun niet-lineaire gebieden en wanneer het audiosignaal van negatief verandert positief en vice versa leidt dit niet-lineaire gedrag tot crossover-vervorming. We hebben nu een sterk verhoogde efficiëntie, maar ook een veel grotere vervorming.
Als we een kleine voorspanning toepassen zodat, zelfs in de rusttoestand, de uitvoerapparaten zich in het lineaire gebied bevinden, hebben we een klasse A-B-versterker. Dus nu dissiperen we een beetje stroom als er geen signaal is en alleen aanzienlijk vermogen als de apparaten hard werken. De crossover-vervorming kan heel laag worden gemaakt, maar niet worden geëlimineerd.
U kunt het patroon zien. Voor een sinusgolf versterkt het apparaat in een klasse A-versterker over de volledige 360 graden, maar met een laag rendement. In een (ideale) klasse B-versterker is de geleidingshoek voor elk uitvoerapparaat 180 graden, maar met een hoog rendement.
Klasse C-versterkers hebben een geleidingshoek van minder dan 180 graden, maar deze zijn er niet van. gebruik in een audiosysteem. Ze hebben bijvoorbeeld toepassingen in RF-draaggolfontwerpen, dus we hoeven hier niet bij stil te staan.
Overweeg nu een ideale schakelaar: hij dissipeert nooit vermogen – hij is ofwel moeilijk af (geen stroom erdoorheen). ) of hard aan (geen spanning eroverheen). In een klasse D-versterker fungeert het uitvoerapparaat als een schakelaar, aan of uit, en geen andere toestand. In plaats daarvan wordt de aan / uit-verhouding gevarieerd in overeenstemming met het signaal ( basispulsbreedtemodulatie – PWM), en de uitvoer wordt door een laagdoorlaatfilter geleid om het versterkte signaal te herstellen. Natuurlijk bestaat er niet zoiets als een ideale halfgeleiderschakelaar – er is een stijg- (en dalings) tijd waarin de “Schakelaar” wordt gegooid, dus de efficiëntie van de eindtrap is niet 100\%, en het laagdoorlaatfilter vermindert dat ook. Fidelity lijdt ook, maar waar stroomverbruik belangrijker is dan fidelity, is klasse D de juiste keuze. U kunt tegenwoordig zelfs complete klasse D-versterkermodules krijgen. Ideaal voor apparatuur op batterijen.
Er zijn andere klassen, maar voor zover ik k nu zijn het varianten en / of combinaties van klasse A, klasse B en klasse D. Technics introduceerde een “New Class A” versterker, denk ik in de jaren 70. In wezen werkte het als een bescheiden krachtige, pure klasse A-versterker bij lage signaalniveaus, maar toen je het volume opvoerde, ging het automatisch over in klasse AB-werking.
Klasse A – ultieme trouw, geen crossover-vervorming, laag efficiëntie, sinusgolfgeleidingshoek = 360 graden
Klasse AB, goede tot uitstekende trouw, enige crossover-vervorming, goed rendement, sinusgolfgeleidingshoek = 180 graden
Klasse D – acceptabel voor goede trouw, grotere vervorming (voornamelijk THD, denk ik), grote efficiëntie. Geleidingshoek = 0 graden. Waarschijnlijk niet voor de audiofiel, maar groots voor draagbare apparatuur.
Overigens is PWM ook de basis voor schakelende voedingen (SMPS) die zeer brede netspanningsinvoerbereiken kunnen verdragen zonder een handleiding te hoeven maken selectie. Kijk bijvoorbeeld eens naar de stroomvoorziening van uw laptop.
SMPSen kunnen worden gemaakt om met zeer hoge frequenties te werken – veel hoger dan het menselijk oor kan horen, en de filters die eraan zijn gekoppeld, kunnen zo goed ontworpen dat ze helemaal geen interferentie veroorzaken met het audiopad wanneer ze worden gebruikt in hoogwaardige audioapparatuur. Hierdoor kunnen zeer krachtige versterkers worden ontworpen met zeer efficiënte en relatief compacte voedingseenheden.
Ik hoop dat ik niet te veel heb rondgedwaald.
Antwoord
De manier waarop ik naar het verschil zou kijken, is door het functionele verschil te bepalen van wat er bij elk apparaat gebeurt.
De voorversterker fungeert als een schakelaar – hij kan een of meer signaalbronnen gebruiken en die bron routeren. naar een versterker.
Versterkers zien graag signalen tussen 0 – 2 V RMS en passen typisch 26 dB versterking toe op het signaal. Ze hebben de mogelijkheid om complexe luidsprekerbelastingen met veel spanning en stroom aan te sturen. De ingangen van versterkers hebben doorgaans een hoge impedantie en de uitgangen hebben een lage impedantie. De ingangen zien graag gemakkelijk om middelmatige tot hoge belastingen aan te sturen.
Dus de voorversterker neemt elke bron die hij krijgt en bereidt dat signaal voor met een gemiddelde tot hoge uitgangsimpedantie en stroom zodat de versterker de luidsprekers aanstuurt . De versterker is een goede plek om signaalmanipulatie uit te voeren. Meestal betekent dit het aanpassen van het volume (het schalen van de ingangsspanning tussen het 0 – 2v RMS-bereik dat de versterker wil zien). Maar meer dan alleen het volume kan een versterker de balans tussen kanalen aanpassen, kanalen optellen om een monosignaal te leveren, toonfilters toepassen, het signaal dempen en nog veel meer functies. Het is een analoge (of in sommige gevallen digitale) signaalprocessor.
Sommige moderne voorversterkers verwerken digitale signalen – ze kunnen voorzien in D / A-conversie en andere signaalverwerkingsfuncties.
Een speciaal onderdeel van de voorversterker kan phono-signalen verwerken. Deze zijn meestal erg klein (millivolt) en vereisen een inverse RIAA-curve om rekening te houden met hoe LP-records worden opgenomen. In dergelijke gevallen zal een phono-voorversterker het signaal egaliseren en naar het 2v-bereik brengen.