Auto-noginsk.ru

Авто Ногинск
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматическая регулировка усиления для усилителя мощности

Автоматическая регулировка усиления для усилителя мощности

Виды и назначение регулировок. Любой, даже начинающий оператор СКТ знает, что без регулировок ни одну сеть не построить. Максимальное число регулировок приходится на период инсталляции СКТ, а максимальное число разновидностей регулировок – на головное оборудование. При этом из всех разновидностей регулировок (частота, полоса канала, наклон АЧХ, уровень сигнала, скорость цифрового потока и др.) наиболее часто встречаемой является регулировка уровней сигналов.
Подавляющее большинство регулировок уровней сигналов, не вдаваясь в технические аспекты принципа регулирования, жаргонно именуют регулировками усиления, что вполне оправданно, т.к. любую СКТ в первом приближении можно рассматривать как радиоприемное устройство специального назначения с большим числом усилительных каскадов. Именно рассмотрению данного вида регулировок (регулировка усиления) и посвящена настоящая статья.
Регулировки усиления можно разделить на два класса: ручная регулировка усиления (РРУ) и автоматическая регулировка усиления (АРУ).
Ручная регулировка усиления может быть выполнена на пассивных (в подавляющем большинстве – резистивных) или активных (электронных) компонентах. В простейшем случае РРУ выполняется в виде П-образного или Т-образного согласованного аттенюатора с характеристическим сопротивлением R o. Параметры элементов схем находятся через требуемый коэффициент ослабления по мощности ( по формулам:

В регулируемых аттенюаторах все три сопротивления (см. рис. 1) регулируются одновременно, по законам, описываемым в (1) и (2). Регулируемые аттенюаторы, выполненные по такому принципу, часто именуются резистивными столбиками (см. рис. 2). Очевидно, что использование переменных аттенюаторов значительно более удобно в эксплуатации. Тем не менее им присущ целый ряд недостатков:

Напомним читателям, что коэффициент возвратных потерь1 R связан с коэффициентом отражения [Г], коэффициентом стоячей волны по напряжению Кст.U и коэффициентом бегущей волны Rбв зависимостями:

Значения различных коэффициентов согласования в зависимости от величины коэффициента возвратных потерь представлены в таблице 1. Там же представлена и величина вносимых потерь (an, обязанная рассогласованию только на одних (например, на входе) зажимах четырехполюсника (к которому можно отнести и аттенюатор).
Таблица 1.

R , dB61014182226
[Г] , ед.0,500,320,200,130,080,05
К ст.U ед.3,011,931,501,291,171,11
К бв, ед.0,330,520,670,780,850,91
a n, dB1,260,460,180,070,030,01

Фиксированные аттенюаторы выполняются с использованием высокоточных ЧИП резисторов по SMD технологии (технология поверхностного монтажа), в связи с чем достигается высокая точность ослабления при малой неравномерности АЧХ и отличном согласовании в очень широком диапазоне частот.РРУ на активных электронных компонентах максимально приближена к АРУ. Принцип работы основан на изменении коэффициента передачи под воздействием управляющего напряжения Uупр. Наиболее широкое применение нашли диодные и транзисторные регуляторы. Диодные регуляторы (см. рис. 3), в сравнении с транзисторными, обладают более широким диапазоном рабочих частот2, хорошим согласованием во всем диапазоне регулирования, высокой температурной стабильностью, большой глубиной регулирования (до 40. 60 dB), малыми начальными потерями и малой неравномерностью АЧХ. Главным минусом диодных РРУ является отсутствие положительного коэффициента передачи (усиления). Тем не менее, благодаря своим достоинствам, они находят широкое применение в самых разнообразных схемотехнических решениях.Другими, не менее распространенными, являются РРУ, выполненные на биполярных (рис. 4а) или двухзатворных полевых транзисторах (рис. 4б). Основным достоинством транзисторных РРУ является их способность усиливать сигнал, т.к. по своей структуре они представляют собой традиционный усилительный каскад, в котором изменение коэффициента передачи достигается за счет изменения положения рабочей точки. Этим обусловлены и недостатки таких РРУ: искажения АЧХ при регулировании, ограниченный частотный диапазон, пониженный динамический диапазон и изменение входного/выходного иммитансов3, из-за чего нарушается режим согласования. За счет отмеченных недостатков транзисторные регуляторы большей частью находят применение в канальных усилительных устройствах, например, в составе канальных модулей головных станций (ГС). Для устранения отмеченных недостатков транзисторных регуляторов (обобщенный термин, к которому можно отнести как РРУ, так и АРУ) используются специальные схемотехнические ухищрения, например, в виде использования каскодных или дифференциальных каскадов (рис.5).
Основные положения по АРУ. На входе практически любого усилительного устройства (домовой или магистральный усилитель, оптический узел, приемный модуль ГС и т.п.) присутствуют сигналы с изменяющейся амплитудой. Для устройств СКТ большей частью характерно медленное изменение входного уровня (в основном, это погодные, суточные и сезонные изменения). Пожалуй, единственным исключением является головная станция кабельных модемов (CMTS – Cable Modem Termination System), на входе приемников которой уровни сигналов временами могут изменяться на десятки децибел. В составе таких систем используются специальные импульсные быстродействующие АРУ. Всякое изменение уровня входного (а следовательно, и выходного) сигнала вызывает его искажение. Так, снижение уровня входного сигнала приводит к снижению отношения сигнал/шум (S/N), а его увеличение – к увеличению интермодуляционных составляющих второго и третьего порядков (CSO и СТВ соответственно). Более того, конечное устройство потребления (например, абонентский телевизионный приемник или кабельный модем – СМ) имеет вполне конечный ограниченный диапазон входных сигналов.
Все это вызывает необходимость использования встроенных систем автоматической регулировки усиления, позволяющих поддерживать относительно стабильный выходной уровень в заданном диапазоне входных сигналов. Важным моментом является тот факт, что при использовании АРУ номинальный коэффициент передачи усилительного устройства будет понижен как минимум на половинную величину диапазона регулирования АРУ (см. рис. 6). Например, если максимальный коэффициент передачи магистрального усилителя без АРУ составляет 35 dB, то его номинальный коэффициент усиления (в нормальных климатических условиях) при установке АРУ с начальными потерями в 1 dB и глубиной регулирования в ±5 dB составит 29 dB (35-1-5=29).
Управляющее напряжение Uупр снимается с части тракта передачи за счет включения направленного ответвителя, детектируется, усиливается и подается на регулируемое устройство (РУ). Поскольку действие АРУ зависит от напряжения сигнала (Uупр), то наиболее простой способ формирования управляющего напряжения состоит в использовании выпрямленного напряжения принимаемого сигнала. Как правило, амплитуды изменяющегося выпрямленного напряжения недостаточно, и в цепь регулирования вводят усилитель постоянного тока (УПТ). Требования к детектору, служащему для формирования управляющего напряжения, отличаются от требований, предъявляемых при приеме амплитудно-модулированных (АМ) сигналов, когда детектор воспроизводит огибающую колебаний. Если бы напряжение от детектора с такими свойствами было подано на РУ, то при возрастании амплитуды сигнала в такт с модуляцией коэффициент усиления уменьшался бы, а при убывании возрастал; в результате выходное напряжение имело бы практически постоянную амплитуду, т.е. цепь АРУ подавляла бы модуляцию принимаемого сигнала, что недопустимо, т.к. именно в ней заключена полезная информация.
Чтобы не было подавления модуляции, регулирующее напряжение не должно содержать переменной составляющей, соответствующей модуляции. Это можно обеспечить несколькими путями. Наибольшее распространение нашел следующий.
Постоянная времени RнСн на выходе детектора (см. рис. 7) увеличивается так, чтобы напряжение на конденсаторе Сн оставалось примерно равным максимальным амплитудам детектируемого напряжения. Этот процесс характеризуется очень медленным разрядом конденсатора. Выходное напряжение соответствует максимумам (пикам) амплитуды сигнала, не воспроизводя огибающей амплитуд. Такой детектор называется пиковым. Физически это означает, что время реакции АРУ много больше периода сигнала, несущего полезную информацию.
Существует несколько схем АРУ, отличающихся по своему структурному построению. Основные из них рассмотрены ниже.
Схема обратной АРУ. В этой схеме (рис. 8) управляющее напряжение (Uупр) подается со стороны выхода в направлении входа РУ, что и обусловило название этого вида АРУ. Детектор АРУ (ДЕТ) с учетом его коэффициента передачи КД обеспечивает управляющее напряжение, пропорциональное уровню выходного сигнала: Uупр = КД. Купр.Uвых. Фильтр АРУ (ФНЧ) отфильтровывает составляющие частот модуляции и пропускает медленно меняющиеся составляющие напряжения Uупр.
Цепь АРУ, состоящую только из детектора и фильтра, называют простой АРУ. В цепь АРУ может включаться усилитель, устанавливаемый после детектора (УПТ). В высококачественных АРУ (например, приемных модулях профессиональных ГС) усилитель иногда включают и до, и после детектора. В широкополосных усилителях СКТ из-за низких требований, предъявляемых к стабильности уровня выходного сигнала (обычно 0,3. 0,5 dB) и малого диапазона изменения уровня входного сигнала (обычно не более ±5 dB), с целью минимизации стоимости усилителя в целом, усилитель до детектора практически никогда не устанавливают, а используют только УПТ.
Характеристики различных видов АРУ представлены на рис. 9. Если используется простая АРУ (т.е. без усилителя), то при увеличении Uвх уровень выходного сигнала изменяется в меньшее число раз, чем входное напряжение. С повышением Uвых увеличивается Uупр и соответственно уменьшается коэффициент передачи Ко. Недостаток простой АРУ состоит в том, что коэффициент передачи РУ уменьшается и при усилении слабых сигналов, когда этого не требуется. Выход из положения состоит в отключении АРУ при входном напряжении, меньшим Uвх. min (точка А на рис. 6). Включение АРУ “задерживается” до достижения входным напряжением значения Uвх. min. Такая регулировка называется АРУ с задержкой или задержанной АРУ. В случае задержанной регулировки детектор срабатывает только при превышении некоторого порогового значения, устанавливаемого на заводе-изготовителе или самим оператором СКТ. С этой целью используется диодный или транзисторный (обладает большей чувствительностью и коэффициентом передачи) детектор, “подзапертый” постоянным напряжением (рис. 10а). Детектор не будет действовать, пока U Uпор (рис. 9) напряжение на выходе РУ постоянно (пунктирная линия рис. 9). По мере увеличения коэффициента усиления УПТ характеристика АРУ все в большей степени приближается к идеальной. Особенностью обратной регулировки является тот факт, что она принципиально не позволяет реализовать идеальную характеристику АРУ. Для обратной АРУ необходимо приращение выходного напряжения DUвых. Если допустить, что АРУ идеальна, то DUвых = 0, при этом Uупр = const, Ko = const, регулировка отсутствует, а, следовательно, Uвых. должно возрастать.
Схема прямой АРУ представлена на рис. 11. Управляющее напряжение Uупр формируется за счет детектирования входного напряжения Uвх. Выходное напряжение Uвых = KoUвх. При увеличении Uвх уменьшается Ko; при этом их произведение может оставаться постоянным, что в принципе позволяет реализовать идеальную характеристику АРУ (рис. 12), но практически добиться этого не удается.Прямой АРУ свойствен ряд недостатков, основной из которых состоит в необходимости включать перед детектором в цепи АРУ дополнительный высокочастотный (ВЧ) усилитель с большим коэффициентом усиления. Применительно к широкополосным усилителям СКТ такой вариант вообще является неприемлемым. Более того, прямая АРУ также нестабильна, т.е. подвержена воздействию различных дестабилизирующих факторов. В связи с этим она нашла ограниченное применение.
Схема комбинированной АРУ (рис. 13) рационально использует преимущества обеих схем АРУ: стабильность обратной АРУ и возможность получения идеальной характеристики в прямой АРУ. Для первого РУ это обратная, а для второго – прямая АРУ. Как правило, основная регулировка происходит в первом РУ. Иногда ее называют смешанной АРУ.
АРУ приемников импульсных сигналов (рис. 14) обладает следующими особенностями:

Читайте так же:
Как отрегулировать сцепление на урале ямз 236

Авторы с удовольствием ответят на все вопросы и замечания, высказанные по данной статье .

Автоматическая регулировка усиления

АРУ (AGC) — процесс, при котором выходной сигнал некоторого устройства, как правило электронного усилителя, автоматически поддерживается постоянным по некоторому параметру (например, амплитуде простого сигнала или мощности сложного сигнала), независимо от амплитуды (мощности) входного сигнала. В аппаратуре, использующейся для прослушивания радиовещательного эфира, АРУ также называют устарелым термином автоматическая регулировка громкости (АРГ), а в приёмниках проводной связи — автоматической регулировкой уровня. В импульсных приёмниках (радиолокационных и других) применяют АРУ, учитывающие особенности работы в импульсном режиме.

АРУ применяется для исключения перегрузки выходных каскадов приёмников при больших входных сигналах. Используется в бытовой аппаратуре, в приёмниках спутников связи и тд. Также, существует ручная регулировка усиления (РРУ), выполняется на пассивных или активных (электронных) радио-элементах или с помощью аттенюаторов. [1]

История создания

В 1925 Гарольд Олден Уилер изобрел автоматическую регулировку громкости (АРГ) и получил патент. Карл Кюпфмюллер издал анализ систем АРУ в 1928. [2] К началу 1930-ых все бытовые радиоприемники включали автоматическую регулировку громкости. [3]

Классификация

Существует три типа АРУ: простая, усиленно-задержанная и просто задержанная. Или по типу сигнала схемы АРУ бывают двух типов:

  • Для импульсного сигнала;
  • Для непрервыного сигнала.

Также, если искажения сигнала не важны, применяют схему ограничителя.

Устройство

Напряжение сигналов, поступающих на вход приёмника, как правило значительно меняется: из-за различия передаваемой мощности передатчиков и расстояний их от места приёма, замираний сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приёма между передатчиком и приёмником, установленными на движущихся объектах (самолётах, автомобилях и т.д.), и других причин. Что приводит к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приёмнике. Система АРУ стремится минимизировать различия напряжения выходного и входного сигнала приёмника. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, которые уменьшают их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот: происходит компенсация в приёмнике изменений напряжения входных сигналов. Основные параметры систем АРУ:

  • Динамический диапазон (дБ) — это глубина изменения входного сигнала (разница между минимальным и максимальным сигналом), при котором ещё выходной сигнал находится в допустимых пределах;
  • Время срабатывания АРУ (дБ/с) — отражает скорость реакции АРУ на скачок входного сигнала. Данный параметр равен бесконечности (нулевое время срабатывания) для ограничителя сигнала.
Читайте так же:
Регулируем сцепление на т 130

Важным свойством системы АРУ является наличие выхода, показывающего уровень входного сигнала (невозможно сделать для ограничителя).

Обратная

Эта схема получила такое название, из-за того, что управляющее напряжение (Uупр) подается со стороны выхода в направлении входа РУ. Пропорционально уровню входного сигнала обеспечивается управляющее напряжение, благодаря коэффициенту передачи КД детектора АРУ (ДЕТ): Uупр = КД*Купр*Uвых. Фильтр АРУ (ФНЧ) отфильтровывает составляющие частот модуляции и пропускает медленно меняющиеся составляющие напряжения Uупр. Цепь АРУ называется простой, если она состоит только из детектора и фильтра. В цепь АРУ может включаться усилитель, устанавливаемый после детектора (УПТ).

Прямая

Входное напряжение Uвх детектируется, и за счёт этого формируется управляющее напряжение Uупр. Выходное напряжение получается путём умножения Uвх на коэффициент усиления Ko. Таким образом, при увеличении Uвх уменьшается Ko; при этом их произведение может оставаться постоянным, что позволяет реализовать идеальную характеристику АРУ, но практически добиться этого не удается. Прямая схема АРУ имеет некоторые существенные недостатки, один из которых состоит в необходимости включать перед детектором в цепи АРУ дополнительный высокочастотный (ВЧ) усилитель с большим коэффициентом усиления, прямая АРУ также нестабильна, т.е. подвержена воздействию различных дестабилизирующих факторов. В связи с этим она нашла ограниченное применение.

Пассивная

Пассивные АРУ — устройства, не потребляющие электрическую энергию, т.е. не имеющие в своём составе источников тока. Как правило, такие пассивные АРУ выполняются в виде аттенюаторов, каждый из резисторов которого представляет собой термосопротивление (термисторы). С повышением температуры сопротивление увеличивается, что вызывает уменьшение вносимого ослабления аттенюатором. И, наоборот, при понижении температуры окружающей среды ослабление аттенюатора увеличивается.

Приёмник

Смещение тока на базе первого транзистора усилителя радио частоты (УРЧ) подается через детектор цепочкой VD3-R4. При поступлении сигнала напряжение на выходе детектора снижается, уменьшая и ток транзисторов VT1, а вслед за ним и VT2. Так осуществляется автоматическая регулировка усиления (АРУ). Такой способ регулировки уровня сигнала достаточно эффективен, поэтому в этом приёмнике нет ручки регулировки громкости. АРУ будет функционировать не только на радио частотах, поэтому в качестве нагрузки, в данной схеме, можно использовать телефоны звуковой частоты. [4]

АРУЗавтоматическая регулировка уровня записи в устройствах магнитной звукозаписи. Способ АРУЗ заключается в том, что в процессе звукозаписи измеряют уровень записываемого сигнала, на основе которого регулируется коэффициент усиления усилителя в тракте звукозаписи до достижения требуемой величины уровня записываемого сигнала, отличающийся тем, что в тракте звукозаписи постоянно определяют текущее значение коэффициента стохастичности записываемого сигнала и сравнивают полученное значение с пороговой величиной, которая задается заранее, а коэффициент усиления усилителя регулируется только при текущем значении коэффициента стохастичности, не превышающим пороговой величины, и поддерживают постоянный коэффициент усиления усилителя, равный коэффициенту усиления усилителя в момент превышения текущим значением коэффициента стохастичности заданной пороговой величины, в течение всего периода такого превышения. [5]

Читайте так же:
Регулировка инжекторов на скутере

Усилитель мощности звука

Усилитель мощности звука (усилитель звуковой частоты, усилитель низкой частоты) — это устройство для усиления электрических сигналов в пределах диапазона частот, которые различает человеческое ухо (в среднем 20 Гц — 20 кГц). Усилитель повышает мощность сигнала источника звука, чтобы при подаче этого сигнала на устройство вывода звук получился громким и без искажений.

История развития усилителей мощности звука

Далёким предком современных усилителей звука можно назвать рупор граммофона. Принцип действия в этом устройстве был следующим: механическая игла движется по бороздкам пластинки и вызывает колебания. Эти колебания передаются специальной мембране, которая и воспроизводит звук, а он многократно (в 16 раз для первых моделей) усиливается с помощью рупора (раструба).

Усилитель мощности звука 1

Граммофон D-298 Victor III (Источник)

Следующий этап развития усилителей пришёлся на распространение ламповой электроники. Ламповые усилители до сих пор используются в Hi-End сегменте аудиосистем. Преимущества такого усилителя — отсутствие т. н. белого шума, который есть в полупроводниковых устройствах и особенное звучание, характерное только для устройств этого типа. Недостатки — низкий КПД, повышенный расход энергии и тепловыделение, подверженность высокочастотным наводкам и высокая цена. Также ламповая электроника требует предварительного “прогрева” устройства перед работой.

Усилитель мощности звука 2

Вакуумные лампы внутри предусилителя современного гитарного усилителя (Источник)

Во второй половине XX века появляются первые транзисторные устройства для усиления звука. Все современные усилители – их прямые потомки.

Усилитель мощности звука 3

Интегральная микросхема (ИМС), применяемая в усилителях мощности звука (Источник)

Ошибочно полагать, что усилитель — это некий отдельный блок, к которому подключается источник звука и устройство вывода. Такой подход действительно распространён в профессиональной среде или у аудиоэнтузиастов, но современный облик усилителя звука в потребительском сегменте — это микросхема внутри автомобильной магнитолы, детской игрушки, mp3-плеера и т. д.

Классификация усилителей мощности звука

Сфера использования

По сфере использования усилители делятся на бытовые и профессиональные:

  • Бытовые усилители характеризуются сравнительно низкой ценой, малогабаритностью и упором на минимизацию искажений звука. Зачастую они не являются отдельными устройствами, а являются одним из компонентов других устройств в виде микросхем. В бытовых усилителях присутствует темброблок (эквалайзер) — устройство, которое корректирует амплитуду сигнала в определенном диапазоне частот.
  • Профессиональные усилители фокусируются на увеличении мощности звука с сохранением высокого качества и его передачу на более дальние расстояния. Они применяются в концертных залах, стадионах, студиях звукозаписи т. д. Чаще всего такие усилители представлены в виде отдельных устройств, а их размеры стандартизированы (т. н. рэковое исполнение корпуса). Это удобно при транспортировке и закреплении на специальных телекоммуникационных стойках. Так, ширина корпуса должна быть равна 17,75 дюйма (450,85 мм), а высота кратна 1,75 дюйма (44,45 мм).

Усилитель мощности звука 4

Стереоусилитель Unitra WS-503 (Источник)

Профессиональные усилители звука, в свою очередь, делятся на:

  • Студийные. Устройства этого типа используются в студиях звукозаписи и при усилении звука отдают приоритет качеству, а не громкости. В отличие от бытовых усилителей, в студийных отсутствует темброблок (для частотной коррекции используются микшерные пульты) и расширен диапазон воспроизведения частот.
  • Инструментальные. Эти устройства предназначены для усиления электроинструментов (бас-гитар, синтезаторов, электроскрипок, драм-машин и т. д.) Иногда инструментальные усилители звука поставляются в блочном исполнении (например, вместе с предусилителем, регулятором тембра и динамиками). Они используются не для точного усиления сигнала, а скорее, для подчёркивания определённых частот или добавления нужной тональной окраски в музыкальное полотно.
  • Концертные. Как нетрудно догадаться из названия, такие устройства используются для усиления звука при проведении концертов, фестивалей и других музыкальных мероприятий. Основные требования к ним — надёжность и продолжительная работа при нагрузках, близких к максимальным. Поэтому в концертных усилителях особое внимание уделяется различным видам защиты: от перегрева, перенапряжения, короткого замыкания и воздействия внешней среды.

Усилитель мощности звука 5

Клавишный (инструментальный) усилитель (Источник)

Стоимость и качественное исполнение профессиональных усилителей звука намного выше бытовых.

Количество каналов

Количество каналов, которые поддерживаются усилителями звука, в среднем варьируется от одного до шестнадцати. Большинство усилителей являются двухканальными. Это значит, что к ним можно подключить до двух динамиков в моно- или стереорежиме. Оптимальная конфигурация подключения: один канал — один динамик.

Классы

В традиционной классификации Института инженеров электротехники и электроники (IEEE) используются латинские буквы A, B, C и D для обозначения разных классов (режимов) работы усилителей мощности звука. Единого реестра классов для таких устройств не существует, поэтому вне рамок традиционного стандарта используются и другие режимы. Одна и та же буква в таких классификациях может обозначать совершенно разные характеристики, поэтому они не рассматриваются в статье.

Класс A — в этом режиме работают широкополосные однотактные ламповые усилители. Их КПД очень мал (около 20%), но практически отсутствуют высокие нелинейные искажения.

В класс B входят различные транзисторные усилители. Устройства в этом режиме имеют сравнительно низкий уровень шумов, КПД намного выше, чем в режиме A и составляет 70%. Но звук получается “сухим”, поэтому этот режим непопулярен.

В рамках класса AB инженеры объединили преимущества двух перечисленных выше классов. При максимальной нагрузке задействуется режим B, а при обычной и минимальной — режим A. КПД получается около 60%.

Класс С непригоден для воспроизведения звука и чаще всего используется в усилителях радиопередатчиков из-за высокого КПД (от 78,5%).

Класс D представляет собой усилитель с импульсным управлением. Этот режим был добавлен в традиционную классификацию в 1955 году. Он характеризуется сравнительно высоким КПД (85%), качественным звуком и малогабаритностью, что обеспечивает мобильность устройств этого класса.

Читайте так же:
Регулировка фар на х трейле

Мощность и искажения

Одной из важных характеристик при выборе усилителя является его мощность. Она измеряется в ваттах (Вт) и вы легко найдёте её значение в документации и даже на упаковке. Проблема заключается в том, что производители по-разному трактуют само определение мощности как таковой. Кроме того, существует несколько стандартов её определения. Поэтому при выборе усилителя нередко возникает путаница.

Отметим также, что выдаваемая усилителем мощность напрямую зависит от сопротивления подключённых к нему устройств вывода звука.

Распространённые определения мощности:

  • Максимальная синусоидальная мощность (RMS, Rated Maximum Sinusoidal) — этот параметр показывает какой уровень нагрузки усилитель выдерживает в течение одного часа работы с сохранением дальнейшей работоспособности. Для замера мощности используется музыкальный, а не частотный сигнал. Любые возможные искажения не учитываются.
  • Среднеквадратичная мощность (RMS Power, Root Mean Square Power) — максимальная среднеквадратичная мощность усилителя, при продолжительной работе с которой искажения остаются в заданных значениях. Для замера мощности используется сигнал с частотой 1 кГц, а коэффициент нелинейных искажений должен быть равен 10%. Показатель используется в электротехнике и не подходит для оценки звуковых качеств усилителя, т. к. слуховой аппарат человека воспринимает звук амплитудно, а не среднеквадратично (громкие звуки различаются лучше, чем тихие).
  • Номинальная мощность является одной из наиболее правдоподобных и простых для понимания характеристик: проверяется максимальная мощность работы усилителя без превышения заданного порога искажений. С другой стороны, пороговые значения для искажений указывает сам производитель, что даёт ему определённую свободу манёвра.
  • Пиковая музыкальная мощность (PMPO, Peak Music Power Output) обозначает максимальную мощность на коротком промежутке времени, которую выдаёт устройство с сохранением работоспособности. Для определения этого показателя не существует единого стандарта (даже сам пиковый интервал варьируется от 10 миллисекунд до 2 секунд), что делает его бессмысленным. Показатель используется только в рекламных целях.
  • DIN (DIN 45500, DIN POWER, DIN MUSIC POWER) — совокупность стандартов для Hi-Fi аудиоустройств, которая наиболее адекватно описывают их мощность. В DIN Power для измерения используется сигнал с частотой 1 кГц на вход усилителя в течение 10 минут, коэффициент нелинейных искажений — 1%. Для тестирования в DIN Music Power используют музыкальный сигнал и длительную нагрузку на устройство без риска его повреждения. Стандарт DIN 45500 был перенесён с минимальными изменениями в IEC 60581 и ГОСТ 24388-88.

Как выбрать усилитель мощности звука

При покупке как бытового, так и профессионального усилителя звука придерживайтесь следующего правила: усилитель следует выбирать вместе с акустической системой. Это нужно для согласования мощности устройств — слабый усилитель не сможет работать при максимальной нагрузке длительное время, а слишком мощный выведет динамики из строя. Также при расчёте требуемой мощности всегда закладывайте некоторый запас — лучше не эксплуатировать устройство на пределе его возможностей.

Для домашнего использования следует сперва задуматься, а действительно ли вам нужен усилитель? Скорее всего, он уже встроен в устройство воспроизведения звука и его характеристик обычному пользователю хватит с избытком. Если же вы ценитель с особыми требованиями к звучанию — обратите внимание на ламповые усилители.

При выборе профессионального устройства определитесь с условиями использования — в каком месте нужно усиливать звук, при каких условиях и какой именно звук? Усилители звука систем экстренного оповещения работают на совершенно других принципах, нежели усилителя звука в студиях звукозаписи.

Также покупатели часто упускают, что качество работы усилителя не измеряется исключительно мощностью. Не следует забывать об уровне шума, весе и габаритах усилителя, материалах и качестве исполнения.

Где купить усилитель мощности звука

Купить усилитель мощности звука по доступной цене вы сможете на сайте наших партнёров Unitsolutions. Ниже мы составили список наиболее актуальных решений в разных ценовых категориях.

BKR BR-GD350

Усилитель мощности звука 6

Открывает нашу подборку недорогой усилитель класса D, BKR BR-GD350 мощностью 500 Вт. Устройство использует импульсный блок питания и фокусируется на надёжности при эксплуатации: в комплект поставки входит тефлоновый провод, устойчивый к перегреву, а система охлаждения позволяет устройству работать в широких температурных интервалах.

CROWN XLS 1002

Усилитель мощности звука 7

Двухканальный усилитель мощности класса D, CROWN XLS 1002 имеет встроенную защиту от перепадов напряжения в сети, оборудован цифровым процессором с DSP и позволяет настраивать входную чувствительность для каждого из каналов. Выходная мощность — 1100 Вт.

APart CONCEPT1

Усилитель мощности звука 8

APart CONCEPT1 — это двухканальный 100-ваттный усилитель мощности. Устройство способно работать в монорежиме сразу с двумя зонами и регулировкой громкости для каждой из них. Управляется по шине RS232 или с помощью ПДУ (не входит в комплект поставки).

RCF AM 2320

Усилитель мощности звука 9

RCF AM 2320 — одноканальный усилитель мощностью 320 Вт. Предназначен для интеграции в различные системы оповещения или для проведения трансляций. Присутствует 4 микрофонных и 2 AUX входа.

Yamaha PC406-D

Усилитель мощности звука 10

И, наконец, представитель премиальных решений — четырёхканальный усилитель Yamaha PC406-D. Мощность 600 Вт, большая матрица входов (до 20 x 8), 16 входов/выходов Dante, встроенный акустический процессор, поддержка дистанционного управления с помощью ProVisionaire Touch/Control — всё по первому разряду.

Автоматическая регулировка усиления

АРУ (AGC) — процесс, при котором выходной сигнал некоторого устройства, как правило электронного усилителя, автоматически поддерживается постоянным по некоторому параметру (например, амплитуде простого сигнала или мощности сложного сигнала), независимо от амплитуды (мощности) входного сигнала. В аппаратуре, использующейся для прослушивания радиовещательного эфира, АРУ также называют устарелым термином автоматическая регулировка громкости (АРГ), а в приёмниках проводной связи — автоматической регулировкой уровня. В импульсных приёмниках (радиолокационных и других) применяют АРУ, учитывающие особенности работы в импульсном режиме.

Читайте так же:
Бензопила husqvarna 142 регулировка карбюратора

АРУ применяется для исключения перегрузки выходных каскадов приёмников при больших входных сигналах. Используется в бытовой аппаратуре, в приёмниках спутников связи и тд. Также, существует ручная регулировка усиления (РРУ), выполняется на пассивных или активных (электронных) радио-элементах или с помощью аттенюаторов. [1]

История создания

В 1925 Гарольд Олден Уилер изобрел автоматическую регулировку громкости (АРГ) и получил патент. Карл Кюпфмюллер издал анализ систем АРУ в 1928. [2] К началу 1930-ых все бытовые радиоприемники включали автоматическую регулировку громкости. [3] В СССР АРУ начали применять в каналообразующей аппаратуре в 1960 году, были созданы первичные не обслуживаемые усилительные станции.

Классификация

Существует три типа АРУ: простая, усиленно-задержанная и просто задержанная. Или по типу сигнала схемы АРУ бывают двух типов:

  • Для импульсного сигнала;
  • Для непрервыного сигнала.

Также, если искажения сигнала не важны, применяют схему ограничителя.

Устройство

Напряжение сигналов, поступающих на вход приёмника, как правило значительно меняется: из-за различия передаваемой мощности передатчиков и расстояний их от места приёма, замираний сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приёма между передатчиком и приёмником, установленными на движущихся объектах (самолётах, автомобилях и т.д.), и других причин. Что приводит к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приёмнике. Система АРУ стремится минимизировать различия напряжения выходного и входного сигнала приёмника. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, которые уменьшают их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот: происходит компенсация в приёмнике изменений напряжения входных сигналов. Основные параметры систем АРУ:

  • Динамический диапазон (дБ) — это глубина изменения входного сигнала (разница между минимальным и максимальным сигналом), при котором ещё выходной сигнал находится в допустимых пределах;
  • Время срабатывания АРУ (дБ/с) — отражает скорость реакции АРУ на скачок входного сигнала. Данный параметр равен бесконечности (нулевое время срабатывания) для ограничителя сигнала.

Важным свойством системы АРУ является наличие выхода, показывающего уровень входного сигнала (невозможно сделать для ограничителя).

Обратная

Эта схема получила такое название, из-за того, что управляющее напряжение (Uупр) подается со стороны выхода в направлении входа РУ. Пропорционально уровню входного сигнала обеспечивается управляющее напряжение, благодаря коэффициенту передачи КД детектора АРУ (ДЕТ): Uупр = КД*Купр*Uвых. Фильтр АРУ (ФНЧ) отфильтровывает составляющие частот модуляции и пропускает медленно меняющиеся составляющие напряжения Uупр. Цепь АРУ называется простой, если она состоит только из детектора и фильтра. В цепь АРУ может включаться усилитель, устанавливаемый после детектора (УПТ).

Прямая

Входное напряжение Uвх детектируется, и за счёт этого формируется управляющее напряжение Uупр. Выходное напряжение получается путём умножения Uвх на коэффициент усиления Ko. Таким образом, при увеличении Uвх уменьшается Ko; при этом их произведение может оставаться постоянным, что позволяет реализовать идеальную характеристику АРУ, но практически добиться этого не удается. Прямая схема АРУ имеет некоторые существенные недостатки, один из которых состоит в необходимости включать перед детектором в цепи АРУ дополнительный высокочастотный (ВЧ) усилитель с большим коэффициентом усиления, прямая АРУ также нестабильна, т.е. подвержена воздействию различных дестабилизирующих факторов. В связи с этим она нашла ограниченное применение.

Пассивная

Пассивные АРУ — устройства, не потребляющие электрическую энергию, т.е. не имеющие в своём составе источников тока. Как правило, такие пассивные АРУ выполняются в виде аттенюаторов, каждый из резисторов которого представляет собой термосопротивление (термисторы). С повышением температуры сопротивление увеличивается, что вызывает уменьшение вносимого ослабления аттенюатором. И, наоборот, при понижении температуры окружающей среды ослабление аттенюатора увеличивается.

Приёмник

Смещение тока на базе первого транзистора усилителя радио частоты (УРЧ) подается через детектор цепочкой VD3-R4. При поступлении сигнала напряжение на выходе детектора снижается, уменьшая и ток транзисторов VT1, а вслед за ним и VT2. Так осуществляется автоматическая регулировка усиления (АРУ). Такой способ регулировки уровня сигнала достаточно эффективен, поэтому в этом приёмнике нет ручки регулировки громкости. АРУ будет функционировать не только на радио частотах, поэтому в качестве нагрузки, в данной схеме, можно использовать телефоны звуковой частоты. [4]

АРУЗавтоматическая регулировка уровня записи в устройствах магнитной звукозаписи. Способ АРУЗ заключается в том, что в процессе звукозаписи измеряют уровень записываемого сигнала, на основе которого регулируется коэффициент усиления усилителя в тракте звукозаписи до достижения требуемой величины уровня записываемого сигнала, отличающийся тем, что в тракте звукозаписи постоянно определяют текущее значение коэффициента стохастичности записываемого сигнала и сравнивают полученное значение с пороговой величиной, которая задается заранее, а коэффициент усиления усилителя регулируется только при текущем значении коэффициента стохастичности, не превышающим пороговой величины, и поддерживают постоянный коэффициент усиления усилителя, равный коэффициенту усиления усилителя в момент превышения текущим значением коэффициента стохастичности заданной пороговой величины, в течение всего периода такого превышения. [5]

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector