Cel mai bun răspuns
Îmi place răspunsul lui Loring Chien, deoarece acoperă elementele esențiale suficient de bine pe care profanul le poate înțelege. Vincent Dermience menționează alți factori, inclusiv distorsiunea.
Mai târziu, aș dori să extind discuția la clasificările amplificatorului (de putere), dar mai întâi să răspund la întrebare în felul meu: pur și simplu, un amplificator de putere are ( pentru fiecare canal) o intrare cu anumite caracteristici. Amplificatorul care îl alimentează, pre-amplificatorul, trebuie să aibă caracteristici de ieșire care să se potrivească cu caracteristicile de intrare ale amplificatorului de putere. La rândul său, fiecare intrare în preamplificator trebuie să aibă caracteristici care să se potrivească cu cele ale echipamentelor prezentate la diferitele terminale de intrare (bandă, tuner, CD, fono și așa mai departe). Prin urmare, funcția pre-amplificatorului este de a prezenta amplificatorului de putere un set consistent de caracteristici, indiferent de sursă. După cum spune Loring, va avea și comenzi (volum, ton, comutare). Probabil este adevărat să spunem că majoritatea surselor moderne sunt mai mult sau mai puțin interschimbabile. Adică, puteți pune ieșirea de pe CD player în terminalele marcate cu Tuner și ar funcționa foarte bine, dar acest lucru nu este întotdeauna adevărat, și cu siguranță nu va fi adevărat pentru etapele fono care primesc tensiuni de intrare foarte mici. și necesită o etapă specială numită egalizare RIAA. Indiferent, pre-amplificatorul trebuie să livreze semnale la un nivel consistent de la terminale ale căror impedanțe se potrivesc cu cele ale intrării la amplificatorul de putere.
În plus, există, pe piață, pre-amplificatoare pasive. Acestea conțin doar inductoare, condensatori, rezistențe, rezistențe variabile și comutatoare. Nu are loc amplificarea deoarece nu există componente active.
De ce să le separăm? Diverse motive – puteți amesteca echipamente pentru a vă potrivi. Imaginați-vă că aveți o configurare excelentă – vă place pre-amplificatorul, dar doriți mai mult. Soluţie? Păstrați pre-amplificatorul și schimbați-l la un amplificator de putere mai puternic și la difuzoare mai puternice. Dar există un motiv mai subtil. Tensiunea pe șinele de alimentare poate varia ușor ori de câte ori se face o cerere bruscă și mare a amplificatorului de putere. Acest comportament tranzitoriu poate afecta întregul sistem alimentat de la aceeași sursă, deși foarte, foarte puțin. Prin separarea completă a celor două componente, preamplificatorul nu va fi afectat. Acestea fiind spuse, există o mulțime de „amplificatoare integrate” excelente în care mă îndoiesc de toate, cu excepția celor binecuvântați din punct de vedere auditiv, care ar detecta așa ceva.
Voi face câteva ipoteze rezonabile. Primul este că avem de-a face cu amplificatoare audio, al doilea este că sursele de alimentare sunt ideale. Adică, în timp ce își mențin în mod absolut tensiunea constantă, pot furniza instantaneu curentul solicitat de etapele de amplificare fără a afecta semnalul audio. În această explicație, voi presupune în continuare că dispozitivele active sunt tranzistoare obișnuite, de zi cu zi (tranzistoare de joncțiune bipolare către ingineri electronici), dar principiile sunt utile și pentru FET-uri și supape.
Richard Farnsworth menționează că în preamplificator toate dispozitivele funcționează în regiunea liniară, dar indică faptul că acest lucru nu este adevărat pentru amplificatorul de putere. Acest lucru este adevărat, cu excepția amplificatoarelor de putere din clasa A și, probabil, și pentru aplicațiile de amplificatoare non-audio.
Pentru aplicațiile audio există câteva clase de amplificare de bază diferite. Acestea sunt clasa, A, clasa B, clasa A-B și clasa D. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit pentru a descrie modul în care este configurată etapa finală de ieșire a puterii, deși se aplică în mod egal și în etapele cu putere redusă. Într-o etapă de ieșire de clasă A cu un singur capăt, dispozitivul activ este polarizat astfel încât, în starea sa de repaus, tensiunea de ieșire este la jumătatea regiunii sale de operare liniare. Adică, este întotdeauna pornit, disipând puterea maximă, chiar și atunci când nu există semnal. În virtutea acestor caracteristici, are o distorsiune foarte redusă, dar și o eficiență foarte scăzută. De asemenea, înseamnă că există o componentă DC diferită de zero la etapa de ieșire care trebuie blocată de un condensator sau un transformator, iar o etapă de ieșire cuplată la transformator reduce și mai mult eficiența. (La asta se referă Richard când spune că etapele de amplificare dintr-un pre-amplificator funcționează în regiunea liniară – operează clasa A.)
Într-un amplificator de clasă B (dublu) dispozitivul de ieșire amplifică partea „pozitivă” a intrării, în timp ce celălalt dispozitiv complementar amplifică partea „negativă” a intrării. Când nu există semnal, ambele dispozitive sunt oprite și nu este disipată nicio putere în dispozitivele de ieșire. Când există un semnal, un singur dispozitiv este pornit la un moment dat – așa-numiții amplificatori „push-pull”.
Din păcate, tranzistoarele se află acum în regiunile lor neliniare și când semnalul audio se deplasează de la negativ la pozitiv, și invers, acest comportament neliniar duce la distorsiuni încrucișate. Acum am crescut mult eficiența, dar și o distorsiune mult mai mare.
Dacă aplicăm o mică tensiune de polarizare, astfel încât, chiar și în starea de repaus, dispozitivele de ieșire să fie în regiunea liniară, avem un amplificator de clasă A-B. Așadar, acum disipăm puțină energie atunci când nu există semnal și doar putere semnificativă atunci când dispozitivele funcționează din greu. Distorsiunea încrucișată poate fi făcută foarte redusă, dar nu eliminată.
Puteți vedea modelul. Pentru o undă sinusoidală, într-un amplificator de clasă A, dispozitivul amplifică peste 360 de grade, dar cu o eficiență redusă. Într-un amplificator (ideal) de clasa B, unghiul de conducere pentru fiecare dispozitiv de ieșire este de 180 de grade, dar cu o eficiență ridicată.
Amplificatoarele de clasă C au un unghi de conducere mai mic de 180 de grade, dar acestea nu sunt de niciun fel utilizarea într-un sistem audio. De exemplu, au aplicații în proiectele de undă purtătoare RF, așa că nu trebuie să ne oprim asupra acestora.
Acum, ia în considerare un comutator ideal: nu disipează niciodată puterea – fie este întrerupt (nu are curent prin el) ) sau puternic pornit (fără tensiune). Într-un amplificator de clasă D, dispozitivul de ieșire acționează ca un comutator, fie pornit, fie oprit, și nici o altă stare. În schimb, raportul pornit / oprit variază în simpatie cu semnalul ( modulare de bază a lățimii pulsului – PWM), iar ieșirea este trecută printr-un filtru low-pass pentru a recupera semnalul amplificat. Desigur, nu există un comutator semiconductor ideal – există un timp de creștere (și scădere) când „Comutatorul” este aruncat, deci eficiența etapei de ieșire nu este de 100\%, iar filtrul low-pass reduce și asta. Fidelitatea are de suferit, dar acolo unde consumul de energie este mai important decât fidelitatea, clasa D este calea de urmat. Puteți obține chiar și module complete de clasă D în zilele noastre. Ideal pentru echipamente alimentate cu baterii.
Există și alte clase, dar, în măsura în care I k acum sunt variante și / sau combinații de clasa A, clasa B și clasa D. Technics a introdus un amplificator „Noua clasă A”, în anii 1970 cred. În esență, a funcționat ca un amplificator de clasă A pur alimentat modest, la niveluri reduse de semnal, dar când ați crescut volumul, a intrat automat în clasa AB.
Clasa A – fidelitate maximă, fără distorsiuni încrucișate, scăzută eficiență, unghi de conducere a undei sinusoidale = 360 grade
Clasa AB, fidelitate excelentă până la excelentă, o distorsiune încrucișată, eficiență bună, unghi de conducere a undei sinusoidale = 180 grade
Clasa D – acceptabilă fidelitate bună, distorsiuni mai mari (în principal THD, cred), eficiență mare. Unghiul de conducere = 0 grade. Probabil nu pentru audiofil, ci pentru echipamentele portabile.
De altfel, PWM este, de asemenea, baza pentru sursele de alimentare cu comutare (SMPS), care pot tolera game de intrare de tensiune de rețea foarte largi fără a fi nevoie să faceți manual selecţie. Aruncați o privire la sursa de alimentare pentru laptopul dvs., de exemplu.
SMPS-urile pot fi făcute să funcționeze cu frecvențe foarte mari – cu mult mai mari decât urechea umană poate auzi și filtrele asociate cu acestea pot fi atât de bine concepute încât nu interferează deloc cu calea audio atunci când sunt utilizate în echipamente audio de ultimă generație. Acest lucru permite proiectarea amplificatoarelor foarte puternice cu unități de alimentare cu energie extrem de eficiente și relativ compacte.
Sper că nu m-am descurcat prea mult.
Răspuns
Modul în care aș privi diferența este de a determina diferența funcțională a ceea ce se întâmplă la fiecare dispozitiv.
Preamplificatorul acționează ca un comutator – poate lua una sau mai multe surse de semnal și poate direcționa sursa respectivă la un amplificator.
Amplificatoarelor le place să vadă semnale între 0 – 2v RMS și aplică de obicei 26 dB de amplificare semnalului. Au capacitatea de a conduce încărcături complexe de difuzoare cu multă tensiune și curent. Intrările amplificatoarelor sunt de obicei cu impedanță mare, iar ieșirile cu impedanță mică. Intrărilor le place să fie ușor de condus la sarcini medii până la mari.
Prin urmare, pre-amplificatorul ia orice sursă obține și pregătește acel semnal cu o impedanță de ieșire medie și înaltă și curent pentru ca amplificatorul să conducă difuzoare. . Amplificatorul este un loc bun pentru a face manipularea semnalului. De obicei, aceasta înseamnă reglarea volumului (scalarea tensiunii de intrare între intervalul 0 – 2v RMS pe care amplificatorul vrea să îl vadă). Dar mai mult decât doar volumul, un amplificator poate regla echilibrul între canale, poate însuma canalele pentru a oferi un mono-semnal, poate aplica filtre de ton, poate dezactiva semnalul și multe alte funcții. Este un procesor de semnal analogic (sau în unele cazuri digital).
Unele preamplificatoare moderne gestionează semnalele digitale – pot oferi conversie D / A și alte funcții de procesare a semnalului.
O parte specială al preamplificatorului poate gestiona semnale fono. Acestea sunt de obicei foarte mici (milivolți) și necesită o curbă RIAA inversă pentru a explica modul în care sunt înregistrate înregistrările LP. În astfel de cazuri, un preamplificator phono va egaliza semnalul și îl va aduce la intervalul de 2V.