Beste Antwort
Ich mag die Antwort von Loring Chien, da sie das Wesentliche gut genug abdeckt, dass der Laie es verstehen kann. Vincent Dermience erwähnt andere Faktoren, einschließlich Verzerrung.
Später möchte ich die Diskussion auf (Leistungs-) Verstärkerklassifizierungen ausweiten, aber zuerst die Frage auf meine Weise beantworten: Einfach ausgedrückt, eine Endstufe hat ( für jeden Kanal) einen Eingang mit bestimmten Eigenschaften. Der Verstärker, der ihn speist, der Vorverstärker, muss Ausgangseigenschaften haben, die mit den Eingangseigenschaften des Leistungsverstärkers übereinstimmen. Jeder Eingang des Vorverstärkers muss Eigenschaften aufweisen, die mit denen der an den verschiedenen Eingangsanschlüssen (Band, Tuner, CD, Phono usw.) dargestellten Geräte übereinstimmen. Daher besteht die Funktion des Vorverstärkers darin, dem Leistungsverstärker unabhängig von der Quelle einen konsistenten Satz von Eigenschaften zu präsentieren. Wie Loring sagt, wird es auch die Regler haben (Lautstärke, Ton, Umschaltung). Es ist wahrscheinlich richtig zu sagen, dass die meisten modernen Quellen mehr oder weniger austauschbar sind. Das heißt, Sie könnten den Ausgang Ihres CD-Players in die mit Tuner gekennzeichneten Anschlüsse stecken, und es würde gut funktionieren, aber das ist möglicherweise nicht immer der Fall, und dies gilt sicherlich nicht für Phono-Stufen, die sehr kleine Eingangsspannungen empfangen und erfordern eine spezielle Stufe namens RIAA-Ausgleich. Unabhängig davon muss der Vorverstärker Signale von Klemmen mit gleichbleibenden Pegeln liefern, deren Impedanzen mit denen des Eingangs der Endstufe übereinstimmen.
Abgesehen davon gibt es auf dem Markt passive Vorverstärker. Diese enthalten nur Induktivitäten, Kondensatoren, Widerstände, variable Widerstände und Schalter. Es findet keine Verstärkung statt, da keine aktiven Komponenten vorhanden sind.
Warum diese trennen? Verschiedene Gründe – Sie können Geräte nach Ihren Wünschen mischen. Stellen Sie sich vor, Sie haben ein großartiges Setup – Sie lieben Ihren Vorverstärker, aber Sie möchten mehr Pep. Lösung? Behalten Sie den Vorverstärker bei und tauschen Sie ihn gegen eine kräftigere Endstufe und kräftigere Lautsprecher aus. Aber es gibt einen subtileren Grund. Die Spannung an den Stromversorgungsschienen kann leicht variieren, wenn plötzlich eine starke Anforderung an die Endstufe gestellt wird. Dieses vorübergehende Verhalten kann sich auf das gesamte System auswirken, das von derselben Quelle gespeist wird, wenn auch nur sehr geringfügig. Durch die vollständige Trennung der beiden Komponenten wird der Vorverstärker nicht beeinträchtigt. Trotzdem gibt es eine Menge exzellenter „integrierter Verstärker“, bei denen ich bezweifle, dass alle außer den außerordentlich akustisch gesegneten so etwas erkennen würden.
Ich werde ein paar vernünftige Annahmen treffen. Das erste ist, dass es sich um Audioverstärker handelt, das zweite ist, dass die Netzteile ideal sind. Das heißt, sie können unter absoluter Aufrechterhaltung ihrer konstanten Spannung sofort den von den Verstärkungsstufen geforderten Strom liefern, ohne das Audiosignal zu beeinflussen. In dieser Erklärung gehe ich weiter davon aus, dass die aktiven Geräte normale, alltägliche Transistoren sind (Bipolartransistoren für Elektronikingenieure), aber die Prinzipien sind auch für FETs und Ventile nützlich.
Richard Farnsworth erwähnt dass im Vorverstärker alle Geräte im linearen Bereich arbeiten, dies jedoch anzeigt, dass dies für die Endstufe nicht gilt. Dies gilt mit Ausnahme von Leistungsverstärkern der Klasse A und wahrscheinlich auch für Nicht-Audio-Leistungsverstärkeranwendungen.
Für Audioanwendungen gibt es einige verschiedene grundlegende Verstärkungsklassen. Dies sind Klasse A, Klasse B, Klasse A-B und Klasse D. Diese werden üblicherweise verwendet, um zu beschreiben, wie die endgültige Ausgangsstufe konfiguriert ist, obwohl sie auch in Stufen mit geringer Leistung gleichermaßen gelten. In einer Single-Ended-Ausgangsstufe der Klasse A wird das aktive Gerät vorgespannt, so dass sich die Ausgangsspannung im Ruhezustand in der Mitte seines linearen Betriebsbereichs befindet. Das heißt, es ist immer eingeschaltet und verbraucht maximale Leistung, selbst wenn kein Signal vorhanden ist. Aufgrund dieser Eigenschaften hat es eine sehr geringe Verzerrung, aber auch einen sehr geringen Wirkungsgrad. Dies bedeutet auch, dass sich an der Ausgangsstufe eine Gleichstromkomponente ungleich Null befindet, die durch einen Kondensator oder einen Transformator blockiert werden muss, und dass eine transformatorgekoppelte Ausgangsstufe den Wirkungsgrad weiter erheblich verringert. (Dies ist, was Richard meint, wenn er sagt, dass die Verstärkungsstufen in einem Vorverstärker im linearen Bereich arbeiten – sie arbeiten in Klasse A.)
In einem Verstärker der Klasse B (doppelendig) Das Ausgabegerät verstärkt die „positive“ Seite des Eingangs, während das andere komplementäre Gerät die „negative“ Seite des Eingangs verstärkt. Wenn kein Signal vorhanden ist, sind beide Geräte ausgeschaltet und es wird keine Energie in den Ausgabegeräten verbraucht. Wenn ein Signal vorhanden ist, ist jeweils nur ein Gerät eingeschaltet – sogenannte „Push-Pull“ -Verstärker.
Leider befinden sich die Transistoren jetzt in ihren nichtlinearen Bereichen und wenn sich das Audiosignal von negativ bewegt zu positiv und umgekehrt führt dieses nichtlineare Verhalten zu einer Überkreuzungsverzerrung. Wir haben jetzt die Effizienz stark gesteigert, aber auch die Verzerrung viel stärker.
Wenn wir eine kleine Vorspannung anlegen, so dass sich die Ausgabegeräte auch im Ruhezustand im linearen Bereich befinden, haben wir einen Verstärker der Klasse A-B. Jetzt verbrauchen wir ein wenig Strom, wenn kein Signal vorhanden ist, und nur einen erheblichen Strom, wenn die Geräte hart arbeiten. Die Überkreuzungsverzerrung kann sehr gering gemacht, aber nicht beseitigt werden.
Sie können das Muster sehen. Bei einer Sinuswelle in einem Klasse-A-Verstärker verstärkt das Gerät über die vollen 360 Grad, jedoch mit geringem Wirkungsgrad. In einem (idealen) Klasse-B-Verstärker beträgt der Leitungswinkel für jedes Ausgabegerät 180 Grad, jedoch mit hohem Wirkungsgrad.
Klasse-C-Verstärker haben einen Leitungswinkel von weniger als 180 Grad, aber diese haben keinen Verwendung in einem Audiosystem. Sie haben beispielsweise Anwendungen in HF-Trägerwellendesigns, daher müssen wir uns nicht mit diesen befassen.
Betrachten Sie nun einen idealen Schalter: Er verbraucht niemals Strom – er ist entweder hart ausgeschaltet (kein Strom durch ihn ) oder fest eingeschaltet (keine Spannung darüber). In einem Klasse-D-Verstärker fungiert das Ausgabegerät als Schalter, entweder ein- oder ausgeschaltet, und kein anderer Zustand. Stattdessen wird das Ein / Aus-Verhältnis in Übereinstimmung mit dem Signal variiert ( Grundlegende Pulsweitenmodulation (PWM), und der Ausgang wird durch ein Tiefpassfilter geleitet, um das verstärkte Signal wiederherzustellen. Natürlich gibt es keinen idealen Halbleiterschalter – es gibt eine Anstiegs- (und Abfall-) Zeit, wenn die Der „Schalter“ wird ausgelöst, sodass der Wirkungsgrad der Ausgangsstufe nicht 100\% beträgt, und das Tiefpassfilter reduziert dies ebenfalls. Die Wiedergabetreue leidet ebenfalls, aber wo der Stromverbrauch wichtiger ist als die Wiedergabetreue, ist Klasse D der richtige Weg. Heutzutage können Sie sogar komplette Verstärkermodule der Klasse D erhalten. Ideal für batteriebetriebene Geräte.
Es gibt andere Klassen, aber soweit ich weiß Jetzt sind es Varianten und / oder Kombinationen von Klasse A, Klasse B und Klasse D. Technics hat in den 1970er Jahren, glaube ich, einen Verstärker der „neuen Klasse A“ eingeführt. Im Wesentlichen arbeitete es als bescheidener, reiner Klasse-A-Verstärker mit niedrigen Signalpegeln, aber als Sie die Lautstärke aufdrehten, ging es automatisch in den Klasse-AB-Betrieb.
Klasse A – ultimative Wiedergabetreue, keine Überkreuzungsverzerrung, niedrig Wirkungsgrad, Sinuswellenleitungswinkel = 360 Grad
Klasse AB, gute bis ausgezeichnete Wiedergabetreue, gewisse Überkreuzungsverzerrung, guter Wirkungsgrad, Sinuswellenleitungswinkel = 180 Grad
Klasse D – akzeptabel bis Gute Wiedergabetreue, größere Verzerrung (hauptsächlich THD, glaube ich), große Effizienz. Leitungswinkel = 0 Grad. Wahrscheinlich nicht für Audiophile, aber großartig für tragbare Geräte.
PWM ist übrigens auch die Basis für Schaltnetzteile (SMPS), die sehr breite Netzspannungs-Eingangsbereiche tolerieren können, ohne dass ein Handbuch erstellt werden muss Auswahl. Sehen Sie sich zum Beispiel die Stromversorgung Ihres Laptops an.
SMPS können mit sehr hohen Frequenzen betrieben werden – weit höher, als das menschliche Ohr hören kann, und die damit verbundenen Filter können es sein Sie sind so gut konzipiert, dass sie den Audiopfad bei Verwendung in High-End-Audiogeräten überhaupt nicht stören. Auf diese Weise können sehr leistungsstarke Verstärker mit hocheffizienten und relativ kompakten Netzteilen konstruiert werden.
Ich hoffe, ich habe nicht zu viel gewandert.
Antwort
Die Art und Weise, wie ich den Unterschied betrachten würde, besteht darin, den Funktionsunterschied zwischen den einzelnen Geräten zu bestimmen.
Der Vorverstärker fungiert als Schalter – er kann eine oder mehrere Signalquellen verwenden und diese Quelle weiterleiten an einen Verstärker.
Verstärker sehen gerne Signale zwischen 0 und 2 V RMS und legen typischerweise eine Verstärkung von 26 dB auf das Signal an. Sie können komplexe Lautsprecherlasten mit viel Spannung und Strom ansteuern. Die Eingänge von Verstärkern sind typischerweise hochohmig und die Ausgänge sind niedrigohmig. Die Eingänge möchten leicht mittelschwere bis hohe Lasten ansteuern.
Der Vorverstärker nimmt also jede Quelle auf und bereitet dieses Signal mit einer mittleren bis hohen Ausgangsimpedanz und einem mittleren Strom vor, damit der Verstärker die Lautsprecher ansteuert . Der Verstärker ist ein guter Ort für die Signalmanipulation. In der Regel bedeutet dies, die Lautstärke anzupassen (Skalieren der Eingangsspannung zwischen dem 0 – 2 V RMS-Bereich, den der Verstärker sehen möchte). Aber mehr als nur die Lautstärke kann ein Verstärker die Balance zwischen Kanälen einstellen, Kanäle summieren, um ein Monosignal bereitzustellen, Tonfilter anwenden, das Signal stummschalten und viele weitere Funktionen. Es handelt sich um einen analogen (oder in einigen Fällen digitalen) Signalprozessor.
Einige moderne Vorverstärker verarbeiten digitale Signale – sie können D / A-Wandlung und andere Signalverarbeitungsfunktionen bereitstellen.
Ein spezieller Teil des Vorverstärkers kann Phonosignale verarbeiten. Diese sind normalerweise sehr klein (Millivolt) und erfordern eine inverse RIAA-Kurve, um zu berücksichtigen, wie LP-Aufzeichnungen aufgezeichnet werden. In solchen Fällen gleicht ein Phono-Vorverstärker das Signal aus und bringt es auf den 2-V-Bereich.