Цифровой усилитель звука схема. Цифровой усилитель мощности класса D от Мастер Кит: купить готовые модули и наборы для сборки усилителя своими руками. Факторы, определяющие конструкцию аудиоусилителя класса D
Коэффициент полезного действия является основным параметром для усилителей мощности звуковой частоты. Особенно это важно для портативной аппаратуры, такой как радиоприемники или сотовые телефоны. Усилители с высоким к.п.д. применяются и в стационарных устройствах, таких как компьютеры или телевизоры. Усилители класса C позволяет получить достаточно большие значения к.п.д. но их невозможно использовать для усиления звуковых сигналов.
Усилители - это то, что большинство громкоговорителей должны создавать звук. Существует множество разных технологий, и, как и колонки, усилители доступны по всем ценам. Усилители класса А были в какой-то момент выбором аудиофилов, но их маломощная, сверхвысокая теплопроизводительность, часто большой размер и огромные требования к потребляемой мощности, видели, что они выпадают из-под контроля. Их чистый звук трудно спорить, но они не просто не отстают от потребностей воспроизведения саундтрека к фильму.
Они также кажутся лучшими после того, как их разогрели часами. У них нет реальной способности ничего делать, кроме как бежать на полную мощность, поэтому их притяжение со стены так же сильно, как вы можете найти. Аналогия, используемая многими для описания усилителей класса А, заключается в том, что они похожи на краны, которые полностью перевернуты.
Основным параметром, определяющим потребление энергии выходным усилительным каскадом, является мощность, рассеиваемая на его транзисторах. При этом мощность не будет рассеиваться в двух случаях:
- ток через транзистор при ненулевом напряжении равен нулю;
- напряжение на транзисторе при ненулевом токе равно нулю.
Эти условия выполняются при работе транзистора в ключевом режиме. Первое условие будет выполнено, если транзистор полностью закрыть (режим отсечки). Второе условие будет выполнено, если транзистор полностью открыть (режим насыщения). Так работают транзисторы в цифровых микросхемах, например КМОП логики.
Он может использоваться как для трубных, так и для твердых конструкций. Твердотельные конструкции известны своими радиаторами, большими тороидальными трансформаторами и общим весом. Цифровой усилитель. Цифровые усилители мощности уже давно используются звуковыми системами усиления из-за их высокой мощности, малой массы и низкой теплоотдачи. Цифровые усилители также достаточно надежны, что привело к их популярности в коммерческих установках. Огромные резервы мощности были частью гениальности Карвера.
Их недостаток тепла, небольшой размер, более легкий вес и более низкая стоимость дополнительные факторы, которые вдохновляют потребителей переосмыслить технологию усилителей для своей системы аудиофилов или домашнего кинотеатра. Моноблочные или монофонические усилители часто являются предпочтительным выбором аудиофилов, используемых в самых требовательных системах воспроизведения домашнего кинотеатра. Моно относится к идее, что один физический усилитель предназначен для питания одного аудиоканала.
Но ведь в этом случае амплитуда сигнала на выходе будет иметь только два уровня. Для того чтобы можно было получить амплитуду сигнала, соответствующую входной, на выходе усилителя звука, в ключевом режиме используется широтно-импульсная модуляция — ШИМ.
Широтно-импульсная модуляция реализуется при помощи компаратора, на входы которого подаются полезный сигнал и пилообразное напряжение. В результате ширина импульса на его выходе будет пропорциональна амплитуде полезного сигнала. Данный процесс иллюстрируется рисунком 1.
Основным преимуществом монофонических усилителей является то, что каждый канал аудио получает собственный источник питания и поэтому может более точно и эффективно обеспечивать мощность, необходимую для аудиофильной или 1 акустической системы, как того требует исходный материал. Некоторые аудиофильные бренды создают двойные или даже тримонофонические усилители, в которых размещаются несколько монофонов в одном корпусе, но сохраняют преимущества монофонического дизайна. Обычно это происходит со значительной ценой.
Что такое усилитель класса D?
Нередко можно увидеть систему с моноблочными усилителями, опирающимися на полированный кусок гранита или специально сконструированную подставку для усилителя рядом с парой высокопроизводительных динамиков. Существует несколько цифровых входов для совместимости с цифровыми аудиоисточниками вместе с аналоговым стереофоническим входом для аналоговых аналоговых источников.
Рисунок 1. Процесс формирования ШИМ
Как видно из рисунка 1, средний уровень сигнала зависит от ширины импульсов. Чем она меньше — тем меньше будет средний уровень сигнала, чем больше — тем больше. В спектре широтно-импульсной модуляции присутствует исходный низкочастотный звуковой сигнал, поэтому обратное преобразование ШИМ в аналоговый сигнал осуществляется любым фильтром низкой частоты. Достаточно отфильтровать высокочастотные составляющие двухуровневого сигнала и усиленный первоначальный сигнал можно подавать на громкоговоритель. Спектр широтно-импульсной модуляции синусоидального сигнала приведен на рисунке 2.
Компактное шасси отличается роскошным стилем и имеет размеры, подходящие практически везде, включая домашние и офисные рабочие столы, а также домашние студии, и его можно разместить как по горизонтали, так и по вертикали. Ваши любимые цифровые аудиодорожки никогда не звучали лучше.
Для мощного и подробного звука
Эта усовершенствованная система усилителей обеспечивает превосходную точность воспроизведения звука и высокую эффективность усилителя при 50 Вт на 4 Ом. Многоканальные громкоговорители премиум-класса позволяют подключать кабели громкоговорителей с помощью оголенного провода, штырьковых разъемов, а также разъемов для подключения бананов.
Рисунок 2. Спектр сигнала ШИМ
Так как мощность на выходе усилителя мощности обычно составляет значение от единиц до сотен ватт, то обычно применяются LC фильтры. Задача фильтра заключается в подавлении частоты пилообразного сигнала, модулированного полезным сигналом и его гармоник. Для того, чтобы можно было применить простейший фильтр второго порядка, частоту пилообразного сигнала выбирают в пределах двух мегагерц. Так как частота модулирующего сигнала превышает верхнюю частоту звукового спектра в 100 раз, то фильтр второго порядка, состоящий из индуктивности и конденсатора, способен подавить мешающие сигналы на 80 дБ (при соответствующем конструктивном исполнении).
Вертикальное или горизонтальное размещение
Стильное и элегантное компактное шасси имеет роскошные отделки, включая мягкий алюминиевый матовый с яркими серебряными тональными акцентами и глянцевыми и матовыми черными поверхностями.
С переключаемым импедансом для наушников
Разъем для наушников оснащен 3-мм разъемом для совместимости с премиальными домашними и профессиональными студийными наушниками.Выбор типоразмера выходных транзисторов
Сеть предоставила массу информации под рукой. Беда в том, что слишком часто эта информация вводит в заблуждение или даже неверна. Нигде псевдо-научный болтун более зловонный и плодородный, чем в мире ламповых гитарных усилителей, где игроки давно искали мифические ингредиенты, которые сделают свои собственные буровые установки немного более волшебными, чем у парней, которые будут на сцене в следующем множестве. Многие из нас обнаружили много лет назад, что разные компоненты могут и будут влиять на то, как звучат наши усилители, но для многих орехов-усилителей это осознание стало призывом сирены, чтобы искоренить целую цепочку золотых исправлений цепочки сигналов, которые,, будет гарантировать тон богов.
Структурная схема усилителя низкой частоты, работающего в режиме класса D, приведена на рисунке 3
Рисунок 3. Типовая структурная схема усилителя класса D
Данная схема состоит из входного усилителя, обеспечивающего требуемое входное сопротивление, компаратора напряжения, на второй вход которого подается пилообразное напряжение и выходного каскада, собранного на комплементарных полевых транзисторах. Именно эти транзисторы и обеспечивают необходимую выходную мощность. Их быстродействие определяет к.п.д. усилителя. Для оценки коэффициента полезного действия можно воспользоваться зависимостью рассеиваемой мощности от выходной мощности. На рисунке 4 приведены характеристики микросхем усилителя класса D фирмы Texas Instruments TPA2012D2.
Как это работает?
Один парень отмечает, например, что его усилитель звучит очень хорошо и использует конкретную составляющую сигнального конденсатора. Второй парень рассказывает о магических свойствах этих частей, хотя он и не пробовал их для себя. Третий парень покупает достаточно колпачков, чтобы «модернизировать» весь его усилитель, и, сделав инвестиции и усилие, он чувствует себя обязанным бредить на форумах усилителей о том, какая огромная разница в его тоне. Это знакомый цикл, и если вы обратите внимание на шум на форумах передач, вы, вероятно, видели его много.
Рисунок 4. Сравнение рассеиваемой мощности усилителей класса AB и D
Микросхемы подобного класса предназначены для применения в портативной аппаратуре. В таблице 1 приведены некоторые из таких микросхем. Обратите внимание на очень низкие этих микросхем.
| Наименование | Описание | Стерео/моно | Pвых, Вт | Rнагр. (min), Ом | Напряжение питания, B | Нелин. искаж. на мощн. P/2 THD+N* (%), f=1кГц | Коэфф. подавл. помех по цепям питания дБ | Корпус | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (min) | (max) | ||||||||
| TPA2017D2 | SmartGain, AGC/DRC, GPIO интерфейс | Стерео | 2,8 | 4 | 2,5 | 5,5 | 0,2 | 80 | QFN-20 |
| TPA2000D2 | усилитель средней мощности | Стерео | 2,5 | 3 | 4,5 | 5,5 | 0,05 | 77 | TSSOP-24 |
| TPA2000D4 | усилитель для стерео телефонов | Стерео | 2,5 | 4 | 3,7 | 5,5 | 0,1 | 70 | TSSOP-32 |
| TPA2012D2 | усилитель в корпусе WCSP 2 x 2 мм | Стерео | 2,1 | 4 | 2,5 | 5,5 | 0,2 | 75 | WCSP-16, QFN-20 |
| TPA2016D2 | SmartGain, AGC/DRC, I2C интерфейс | Стерео | 1,7 | 8 | 2,5 | 5,5 | 0,2 | 80 | WCSP-16 |
| TPA2001D2 | усилитель низкой мощности | Стерео | 1,25 | 8 | 4,5 | 5,5 | 0,08 | 77 | TSSOP-24 |
| TPA2100P1 | для пьзокерам. излучателя | Моно | 19 Vpp | 1,5 мкФ (пьезо) | 2,5 | 5,5 | 0,2 | 90 | WCSP-16 |
| TPA2035D1 | дифф. вход, 1,5 х 1,5 мм | Моно | 2,75 | 4 | 2,5 | 5,5 | 0,2 | 75 | WCSP-9 |
Несколько другой подход для построения усилителей класса D использует фирма Analog devices. В ее микросхемах вместо ШИМ модулятора используется сигма-дельта модулятор. Это позволяет поднять внутреннюю частоту до такого значения, что внешний фильтр низкой частоты не требуется. Его функции выполняет динамик. Внутренняя схема подобной микросхемы приведена на рисунке 5.
Нет лучшего пути, чем идти прямо к создателям, которые ставят свои жизни и репутацию на усилителях, которые они строят. В то время как некоторые производители будут использовать «жужжание месяца» в качестве точек продажи, чтобы рекламировать их товары, каждый из созданных здесь авторов - это прямой стрелок, который поставил жесткий графт, чтобы узнать, что действительно работает в направлении достижения цели -Звуковые и долговечные ламповые усилители.
Миф: самые дорогие части делают лучшие усилители
Посмотрим, что они скажут. Производители: хотя качественные компоненты явно важны, большинство производителей согласны с тем, что вам нужно знать, почему вы используете часть в любой заданной позиции, и просто навязать самые дорогие компоненты, которые вы можете приобрести, не всегда дает наилучшие результаты.
Рисунок 5. Внутренняя схема микросхемы SSM2317
В настоящее время выпускается достаточно большое количество микросхем усилителей класса D большой мощности. В качестве примера можно назвать разработки фирм MPS (Monolithic Power Systems) и Texas Instruments
| Наименование | Описание | Pвых, Вт | Rнагр. (min), Ом | Напряжение питания, B | Нелинейные искажения на половинной мощности THD+N* (%), f=1кГц | Коэффициент подавления помех по цепям питания дБ | Корпус | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (min) | (max) | |||||||
| TAS5630B | 300 Вт усилитель (стерео) с ОС | 400 | 2 | 25 | 52,5 | 0,03 | 80 | QFP-64, PSOP-44 |
| TAS5615A | 160 Вт усилитель (стерео) с ОС | 300 | 2 | 18 | 38 | 0,03 | 80 | QFP-64, PSOP-44 |
| MP7720 | 20 Вт усилитель (моно) | 20 | 4 | 9,5 | 24 | 0,04 | 60 | SOIC-8 |
| MP7781 | 80 Вт усилитель | 80 | 4 | 18 | 38 | 0,1 | 60 | SOIC-24 |
Следует отметить, что подобные схемы практически не требуют громоздких радиаторов, рассеивающих избыточное тепло. На рисунке 6 приведена типовая принципиальная схема усилителя звуковых частот класса D.
Я нахожу, что, когда эти парни начинают использовать золотое шасси и чистую бескислородную проволоку и все эти действительно дорогие резисторы и действительно дорогие конденсаторы, тем больше они тратят, тем хуже они звучат, - говорит Майк Зайт из доктора З. Ты не создавая усилителя для воспроизведения предварительно записанной музыки, вы создаете инструмент для создания музыки.
Так может ли схема гитарного усилителя быть слишком хорошей? Мы производим текстурированный, сложный, целенаправленно искаженный звук. Как и сверхнизкие шумовые резисторы или супер-верхние крышки, они не обязательно лучше. Вы видите что-то великолепное на бумаге, но вы пытаетесь это сделать, и это звучит ужасно. Таким образом, существует большой разрыв между тем, что, инженерно, должно быть хорошо, и что хорошо для гитариста. Иногда дерьмовый материал лучше.
Рисунок 6. Принципиальная схема звукового усилителя мощности класса D на микросхеме МР7720
В данной схеме резисторы R4 и R1 определяют глубину отрицательной обратной связи, которая влияет на коэффициент усиления усилителя и его нелинейные искажения. Резисторы R3 и R2 задают режим работы
Миф: горячие предусилители делают ваш усилитель лучше
Много раз это так. Несовершенство дает вам окраску. Для меня все это связано с пониманием того, что когда вы выбираете заметку на гитаре, вы создаете напряжение сигнала, которое можно увидеть в сетке этой первой трубки.
