Для чего нужен усилитель звука для колонок

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).

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.

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.

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).

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.

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.

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

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

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

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

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

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.

Источник

Усилитель звука – что это такое, устройство, принцип работы, зачем нужен, основные характеристики

Во многих аудиосистемах бытового и профессионального назначения используется специальный компонент – усилитель звука. Он необходим для качественного, громкого воспроизведения аудиоинформации без помех и искажений. Устройства отличаются исходными характеристиками, совместимостью с другими приборами и сферой применения.

Что такое усилитель звука?

Качественный аудиоприбор, будь то магнитола в автомобиле или акустическая система для домашнего кинотеатра, практически всегда снабжается усилителем звука. Это специальное электрическое устройство, преобразующее слабый электрический сигнал в более сильный с помощью увеличения мощности тока. Усилитель мощности звука может быть как отдельным прибором, входящим в аудиосистему, так и являться внутренним компонентом, например, колонок, входящим в их гибридную систему.

Устройство усилителя звука

Стандартный усилитель звука для колонок имеет следующие конструкционные особенности:

1. Входная система усилителя звука. К ней подсоединяется сам источник, который может отличаться выходным напряжением.
2. Блок питания, отвечающий за преобразование входящего тока в величину с более высоким напряжением. Основным прибором этой группы является трансформатор.
3. Выходной каскад, главными элементами которого являются транзисторы. Они преобразуют повышенное напряжение от блока питания в нужную форму сигнала, который передается на устройство вывода звука.
4. Блок регулировки настроек присутствует только в автономных устройствах и позволяет тонко настраивать качество получаемого звука на выходе.

Принцип работы усилителя звука

Любой простой усилитель звука вне зависимости от класса и конструктивных особенностей работает по следующей схеме:

1. В блоке питания входящий электрический ток от стандартной сети электропитания или автомобильного аккумулятора преобразуется в постоянный ток.
2. Усилители звука для домашней акустики через входную систему получает сигнал от подключенного устройства (CD-плеера, например) и изменяет (увеличивает) его амплитуду с помощью постоянного тока. Длина звуковой волны остается без изменений.
3. Усиленный звуковой сигнал передается на выходное устройство (колонки), через которые и воспроизводится в новом, улучшенном качестве.

Зачем нужен усилитель звука?

Обыватели нередко полагают, что усилить звук стараются непременно для повышения его громкости. Такое утверждение верно лишь отчасти. Усилитель звука в машину или для домашнего, профессионального использования необходим для качественного преобразования слабого электрического сигнала в более мощный. Устройства воспроизведения – плееры, магнитофоны и магнитолы имеют разную величину выходного аудиосигнала, которой не всегда хватает для качественного звучания. После таких метаморфоз исходящий звук:

1. Получается более качественным, без помех и искажений.
2. В разы громче исходного, поэтому регулятор громкости можно не поворачивать на максимум, тем самым продлевая срок службы аудиоколонок.

Характеристики усилителя звука

Основные характеристики, которыми обладает усилитель звука для компьютера или другого прибора:

1. Выходная мощность. Она может быть номинальной, то есть измеряемой при заданном коэффициенте нелинейных искажений и максимальной, которая учитывается при ненормированном коэффициенте.
2. Даже мини усилитель звука для колонок обладает такими параметрами, как коэффициент усиления и коэффициент полезного действия.
3. Частотный диапазон, то есть разнообразие частот, с которыми прибор способен работать. Оптимальный вариант – 20-20000 Гц.
4. Коэффициент гармонических искажений показывает слышимую часть тех самых искажений на частоте 1 кГц и составляет 0,001-0,1%.
5. Отношение сигнал/шум показывает, на сколько собственные шумы усилителя меньше полезного музыкального сигнала.
6. Демпинг-фактор или способность подавлять паразитарные напряжения, влияющие на качество мелодии.

В качестве дополнительных характеристик могут быть указаны:

• коэффициент интермодуляционных искажений;
• скорость нарастания выходного сигнала;
• перекрестные помехи.

Виды усилителей звука

Акустическая аппаратура имеет разнообразные характеристики и области применения, поэтому и усилитель звука имеет несколько разновидностей. По мощности бывают:

• предварительные, являющиеся промежуточным звеном;
• оконечные, непосредственно увеличивающие мощность;
• интегральные, объединяющие две предшествующие разновидности в единый прибор.

По элементной базе различают:

• ламповые;
• транзисторные;
• интегральные устройства.

По количеству подключаемых каналов приборы делятся на:

• одноканальные устройства;
• двухканальный девайсы;
• многоканальные усилители.

Важным критерием классификации является и область применения устройства:

1. Автомобильный усилитель звука.
2. Домашние аудио комплексы.
3. Концертная аппаратура.
4. Студийная аппаратура.

Классы усилителей звука

Выбирая усилитель звука для ноутбука или другого прибора, стоит обратить внимание и на класс понравившейся модели. Он демонстрирует сумму выходного сигнала в зависимости от схемы прибора в течение одного цикла работы при возбуждении входящим синусоидальным сигналом. Все классы можно условно разделить на группы:

1. Классическую, куда входят приборы класса А, В, АВ и С. Они считаются самыми качественными, дающими на выходе максимально «чистый» звук. В основе лежит ламповый или транзисторный способ преобразования, поэтому приборы применяются в домашней и профессиональной акустике.
2. Новую, к которой причисляются устройства класса D, E, F, G, T, D. В них используются цифровые схемы и широтно-импульсные модуляции. Такие устройства чаще применяются в малогабаритных приборах.
3. Отдельно стоит выделить класс H, используемый в автомобильной акустике.

Как выбрать усилитель звука?

Перед покупкой понравившуюся модель усилителя стоит внимательно изучить, а лучше протестировать в магазине в режиме реального времени. Лучшие усилители по качеству звука обладают следующими важными параметрами, указанными производителем:

1. Совпадение по мощности и частоте с акустическим прибором. Сначала выбирается акустика, а к ней усилитель, не наоборот.
2. Важно учитывать и площадь помещения, в котором будет работать аппаратура.
3. Лучше брать прибор с запасом мощности от предполагаемой величины при использовании, чтобы не эксплуатировать прибор на предельно возможных характеристиках.
4. Уровень интермодуляционных и переходных искажений в пределах 1-3%.
5. Показатель демпфирования (подавления паразитных колебаний мембран колонок) должен быть не менее 100.
6. Чем выше показатель сигнал/шум, тем качественнее и чище будет звук на максимальной громкости.
7. Частотный диапазон лучше выбирать тот, который переходит за слышимые человеческим ухом границы. Тогда качество воспринимаемой мелодии будет лучше.

Рейтинг усилителей звука

При подборе оптимальной модели усилителя звуковой частоты можно ориентироваться и на отзывы профессионалов акустического дела и обычных пользователей. В рейтинг популярных приборов неизменно входят:

1. SMSL SA-36A Plus – компактный прибор класса D с поддержкой беспроводной сети по протоколу Bluetooth. Стоимость – $70.
2. Fiio A3 – портативная модель для использования в комплекте с наушниками. Стоимость – $78.
3. Yamaha A-S201 – бюджетный прибор известного мультимедийного бренда с отличным качеством звучания при домашнем использовании. Стоимость – $233.
4. Denon PMA-720AE известная интегральная модель с возможностью фонокоррекции и тонокомпенсации. Стоимость – $420.
5. Rotel RA-1572 – премиальная модель для домашней акустики, гарантирующая чистый и мощный звук. Стоимость – $1785.

Усилитель звука своими руками

Некоторые аудиолюбители зная, как сделать усилитель звука, собирают прибор с нужными характеристиками самостоятельно. Для этих целей потребуются навыки работы с радиотехникой и следующие элементы:

1. Аудио штекер для моно сигнала, стерео сигнала или стерео сигнала с микрофоном. Оптимальный вариант – двухпиновый стерео штекер.
2. Динамики с одинаковой мощностью и сопротивлением звуковой катушки.
3. Трансформаторный блок питания нужной мощности, к примеру, 9 или 12 Вт.
4. Микросхема.
5. Электролитические конденсаторы нужного напряжения.
6. Переменный резистор для регулировки уровня громкости.
7. Разводка печатной платы.

Ход работ не представляет сложности для опытного электронщика:

1. Все выбранные элементы располагаются на печатной плате.
2. Соединение элементов проводится с помощью паяльника.
3. Подключаются вводы штекера и динамиков.
4. Устанавливается корпус.

Как пользоваться усилителем звука?

Основные правила использования усилителя звука на ПК, в автомобиле и домашней аудиосистеме стандартны:

1. Начинать важно с качественного прибора подходящего по характеристикам к выбранным проигрывателям и колонкам. Диссонанс системных требований приведет к снижению качества звука или поломке устройств.
2. Подключать устройство нужно, строго следуя прилагаемой к каждой модели инструкции.
3. После подключения важно перейти к настройкам прибора, если таковые имеются. Тестирование и подстройка могут проводиться как в ручном, так и автоматическом режиме. После этого можно наслаждаться качественным звучанием любимых мелодий.

Источник