Najlepsza odpowiedź
Podoba mi się odpowiedź Loringa Chiena, ponieważ obejmuje ona podstawowe elementy na tyle dobrze, że laik może ją zrozumieć. Vincent Dermience wymienia inne czynniki, w tym zniekształcenia.
Później chciałbym rozszerzyć dyskusję o klasyfikacje wzmacniaczy (mocy), ale najpierw odpowiem na pytanie: Mówiąc prościej, wzmacniacz mocy ma ( dla każdego kanału) wejście o określonej charakterystyce. Zasilający go wzmacniacz, przedwzmacniacz, musi mieć charakterystykę wyjściową, która odpowiada charakterystyce wejściowej wzmacniacza mocy. Z kolei każde wejście przedwzmacniacza musi mieć charakterystykę zgodną z charakterystyką sprzętu prezentowanego na różnych zaciskach wejściowych (taśma, tuner, CD, phono itp.). Dlatego funkcją przedwzmacniacza jest prezentowanie końcówce mocy spójnego zestawu charakterystyk niezależnie od źródła. Jak mówi Loring, będzie miał również elementy sterujące (głośność, ton, przełączanie). Prawdopodobnie prawdą jest stwierdzenie, że większość nowoczesnych źródeł jest mniej więcej wymiennych. Oznacza to, że możesz umieścić wyjście z odtwarzacza CD w zaciskach oznaczonych Tuner i będzie działać dobrze, ale to może nie zawsze być prawdą, a na pewno nie będzie to prawdą dla przedwzmacniaczy gramofonowych, które otrzymują bardzo małe napięcia wejściowe. i wymagają specjalnego etapu zwanego korekcją RIAA. Niezależnie od tego, przedwzmacniacz musi dostarczać sygnały na stałym poziomie z terminali, których impedancja odpowiada impedancji wejścia do końcówki mocy.
Poza tym na rynku są przedwzmacniacze pasywne. Zawierają one tylko cewki indukcyjne, kondensatory, rezystory, rezystory zmienne i przełączniki. Wzmocnienie nie ma miejsca, ponieważ nie ma aktywnych składników.
Po co je rozdzielać? Z różnych powodów – możesz dowolnie mieszać sprzęt. Wyobraź sobie, że masz świetną konfigurację – kochasz swój przedwzmacniacz, ale chcesz więcej mocy. Rozwiązanie? Zachowaj przedwzmacniacz i zamień na mocniejszy wzmacniacz mocy i mocniejsze głośniki. Ale jest bardziej subtelny powód. Napięcie na szynach zasilacza może się nieznacznie różnić, gdy pojawi się nagłe, duże zapotrzebowanie na wzmacniacz mocy. To przejściowe zachowanie może wpłynąć na cały system zasilany z tego samego źródła, aczkolwiek bardzo, bardzo nieznacznie. Całkowite oddzielenie dwóch komponentów nie wpłynie na działanie przedwzmacniacza. Powiedziawszy to, istnieje mnóstwo doskonałych „wzmacniaczy zintegrowanych”, w których wątpię, by wszyscy oprócz wyjątkowo obdarzonych dźwiękiem wykryli coś takiego.
Zamierzam poczynić kilka rozsądnych założeń. Po pierwsze, mamy do czynienia ze wzmacniaczami audio, po drugie, że zasilacze są idealne. Oznacza to, że przy całkowitym utrzymaniu stałego napięcia mogą natychmiast dostarczać prąd wymagany przez stopnie wzmocnienia bez wpływu na sygnał audio. W tym wyjaśnieniu zamierzam dalej założyć, że urządzenia aktywne to zwykłe, codzienne tranzystory (bipolarne tranzystory złączowe dla inżynierów elektroników), ale zasady są przydatne również w przypadku tranzystorów FET i zaworów.
Richard Farnsworth wspomina że w przedwzmacniaczu wszystkie urządzenia działają w obszarze liniowym, ale wskazuje, że nie jest to prawdą w przypadku wzmacniacza mocy. Jest to prawdą z wyjątkiem wzmacniaczy mocy klasy A i prawdopodobnie także dla zastosowań innych niż wzmacniacze mocy.
W przypadku zastosowań audio istnieje kilka różnych podstawowych klas wzmocnienia. Są to klasa A, klasa B, klasa A-B i klasa D. Są one powszechnie używane do opisania sposobu konfiguracji końcowego stopnia mocy wyjściowej, chociaż mają również zastosowanie w stopniach małej mocy. W stopniu wyjściowym klasy A typu single-ended urządzenie aktywne jest poddawane polaryzacji tak, że w stanie spoczynku napięcie wyjściowe znajduje się w połowie jego liniowego obszaru roboczego. Oznacza to, że jest zawsze włączony, rozpraszając maksymalną moc, nawet gdy nie ma sygnału. Ze względu na te cechy ma bardzo małe zniekształcenia, ale także bardzo niską wydajność. Oznacza to również, że na stopniu wyjściowym występuje niezerowa składowa prądu stałego, która musi być blokowana przez kondensator lub transformator, a stopień wyjściowy sprzężony z transformatorem dodatkowo znacznie zmniejsza sprawność. (To właśnie ma na myśli Richard, gdy mówi, że stopnie wzmocnienia w przedwzmacniaczu działają w obszarze liniowym – działają w klasie A.)
We wzmacniaczu klasy B (dwustronnie zakończonym) Urządzenie wyjściowe wzmacnia „dodatnią” stronę wejścia, podczas gdy drugie urządzenie uzupełniające wzmacnia „ujemną” stronę wejścia. Gdy nie ma sygnału, oba urządzenia są wyłączone, a na urządzeniach wyjściowych nie jest odprowadzana energia. Kiedy jest sygnał, tylko jedno urządzenie jest włączone na raz – tak zwane wzmacniacze typu „push-pull”.
Niestety, tranzystory znajdują się teraz w swoich nieliniowych obszarach i gdy sygnał audio przesuwa się z ujemnego na pozytywne i odwrotnie, to nieliniowe zachowanie prowadzi do zniekształcenia zwrotnicy. Mamy teraz znacznie zwiększoną wydajność, ale także znacznie większe zniekształcenia.
Jeśli zastosujemy małe napięcie polaryzacji, aby nawet w stanie spoczynku urządzenia wyjściowe były w obszarze liniowym, mamy wzmacniacz klasy A-B. Więc teraz tracimy trochę mocy, gdy nie ma sygnału, a tylko znaczną moc, gdy urządzenia ciężko pracują. Zniekształcenia zwrotnicy mogą być bardzo niskie, ale nie można ich wyeliminować.
Możesz zobaczyć wzór. W przypadku fali sinusoidalnej we wzmacniaczu w klasie A urządzenie wzmacnia w pełnych 360 stopniach, ale z niską wydajnością. W (idealnym) wzmacniaczu klasy B kąt przewodzenia dla każdego urządzenia wyjściowego wynosi 180 stopni, ale z wysoką wydajnością.
Wzmacniacze klasy C mają kąt przewodzenia mniejszy niż 180 stopni, ale nie są to żadne używać w systemie audio. Mają zastosowania na przykład w projektach fal nośnych RF, więc nie musimy się nad nimi rozwodzić.
Rozważmy teraz idealny przełącznik: nigdy nie rozprasza mocy – jest albo trudny do wyłączenia (brak prądu przez niego ) lub na stałe (brak napięcia na nim). We wzmacniaczu klasy D urządzenie wyjściowe działa jako przełącznik, włączany lub wyłączany, i nie ma żadnego innego stanu. Zamiast tego stosunek włączania / wyłączania zmienia się zgodnie z sygnałem ( podstawowa modulacja szerokości impulsu – PWM), a wyjście jest przepuszczane przez filtr dolnoprzepustowy w celu odzyskania wzmocnionego sygnału.Oczywiście nie ma czegoś takiego jak idealny przełącznik półprzewodnikowy – jest czas narastania (i opadania) Wrzucony jest „wyłącznik”, więc sprawność stopnia wyjściowego nie wynosi 100\%, a filtr dolnoprzepustowy też to redukuje. Cierpi też na tym wierność, ale tam, gdzie zużycie energii jest ważniejsze niż wierność, droga jest w klasie D. Obecnie można nawet dostać kompletne moduły wzmacniaczy klasy D. Idealne do urządzeń zasilanych bateryjnie.
Istnieją inne klasy, ale o ile ja k teraz są to warianty i / lub kombinacje klasy A, klasy B i klasy D. Technics wprowadził wzmacniacz „nowej klasy A”, myślę, że w latach 70-tych XX wieku. Zasadniczo działał jako skromnie zasilany, czysty wzmacniacz klasy A przy niskich poziomach sygnału, ale po zwiększeniu głośności automatycznie przeszedł do pracy w klasie AB.
Klasa A – najwyższa wierność, brak zniekształceń zwrotnicy, niski wydajność, kąt przewodzenia fali sinusoidalnej = 360 stopni
Klasa AB, wierność od dobrej do doskonałej, pewne zniekształcenia zwrotnicy, dobra wydajność, kąt przewodzenia fali sinusoidalnej = 180 stopni
Klasa D – dopuszczalna dobra wierność, większe zniekształcenia (myślę, że głównie THD), świetna wydajność. Kąt przewodzenia = 0 stopni. Prawdopodobnie nie dla audiofila, ale świetny dla sprzętu przenośnego.
Nawiasem mówiąc, PWM jest również podstawą zasilaczy impulsowych (SMPS), które tolerują bardzo szerokie zakresy napięcia wejściowego bez konieczności wykonywania instrukcji wybór. Przyjrzyj się na przykład zasilaczowi swojego laptopa.
SMPS można skonfigurować tak, aby działał z bardzo wysokimi częstotliwościami – znacznie wyżej, niż słyszy ludzkie ucho, a powiązane z nimi filtry mogą być tak dobrze zaprojektowane, że w ogóle nie kolidują z torem audio, gdy są używane w wysokiej klasy sprzęcie audio. Pozwala to na projektowanie bardzo potężnych wzmacniaczy z bardzo wydajnymi i stosunkowo kompaktowymi zasilaczami.
Mam nadzieję, że nie za dużo się nad tym zastanawiałem.
Odpowiedź
Sposób, w jaki spojrzałbym na różnicę, polega na określeniu funkcjonalnej różnicy w tym, co dzieje się na każdym urządzeniu.
Przedwzmacniacz działa jak przełącznik – może pobierać jedno lub więcej źródeł sygnału i kierować to źródło do wzmacniacza.
Wzmacniacze lubią widzieć sygnały w zakresie 0 – 2v RMS i stosują zazwyczaj wzmocnienie 26 dB do sygnału. Mają zdolność napędzania złożonych obciążeń głośników przy użyciu dużego napięcia i prądu. Wejścia wzmacniaczy mają zwykle wysoką impedancję, a wyjścia mają niską impedancję. Wejścia lubią łatwe do wysterowania średnich i wysokich obciążeń.
Tak więc przedwzmacniacz pobiera dowolne źródło i przygotowuje ten sygnał ze średnią do wysokiej impedancją wyjściową i prądem dla wzmacniacza do napędzania głośników. . Wzmacniacz to dobre miejsce do manipulacji sygnałem. Zwykle oznacza to regulację głośności (skalowanie napięcia wejściowego między zakresem 0–2v RMS, który wzmacniacz chce widzieć). Ale więcej niż tylko głośność, wzmacniacz może regulować balans między kanałami, sumować kanały, aby zapewnić sygnał mono, stosować filtry tonowe, wyciszać sygnał i wiele innych funkcji. Jest to analogowy (lub w niektórych przypadkach cyfrowy) procesor sygnału.
Niektóre nowoczesne przedwzmacniacze obsługują sygnały cyfrowe – mogą zapewnić konwersję cyfrowo-analogową i inne funkcje przetwarzania sygnału.
Część specjalna przedwzmacniacza może obsługiwać sygnały phono. Są one zwykle bardzo małe (miliwolty) i wymagają odwrotnej krzywej RIAA, aby uwzględnić sposób nagrywania płyt LP. W takich przypadkach przedwzmacniacz gramofonowy wyrówna sygnał i podniesie go do zakresu 2v.