9zip.ru Ламповый звук hi-end и ретро электроника Классы усилителей звука - от A до D

Одна из самых фундаментальных, но оттого не менее запутанных тем в аудиотехнике - классы усиления. Читая форумы или обзоры, мы постоянно натыкаемся на загадочные буквы: «Усилитель класса A», «Класс AB», «D» и так далее. Что же это значит на самом деле?

Если просто, класс усилителя - это не про качество звука изначально, а про схему его работы, про то, как активные элементы (транзисторы или лампы) пропускают ток и усиливают сигнал. А уже от этой схемы зависят КПД, нагрев, мощность и, как следствие, тот самый характер звучания, который мы либо любим, либо нет.

Давайте пройдемся по основным классам, и я приведу примеры как на лампах, так и на транзисторах, чтобы картина была полной.

Класс A

Это самый простой и, с точки зрения многих меломанов, "чистый" класс. Здесь усилительный элемент (транзистор или лампа) работает в линейном режиме всегда, на протяжении всего периода сигнала. Он открыт и пропускает ток даже когда на входе нет сигнала. Представьте себе кран, из которого постоянно течет вода, а вы лишь регулируете ее напор.

Плюсы - максимально низкие искажения, особенно нелинейные. Очень «аналоговый», плавный и детальный звук. Минусы - низкий КПД (15-30%). Почти вся потребляемая энергия уходит в тепло. Отсюда - большие радиаторы, большой вес, высокое тепловыделение и малая выходная мощность при больших размерах.

Как это выглядит на практике?

На лампах: Представьте себе схему - одиночный каскад на триоде. Здесь всего одна лампа, которая тянет всю лямку одна. Всё усилительное хозяйство завязано на ней: и положительные, и отрицательные полуволны звукового сигнала. Это и есть эталонный «ламповый» звук для многих ценителей.

На транзисторах: Усилитель, собранный по схеме с общим эмиттером (или истоком, для полевых транзисторов), где ток покоя через транзистор выставлен очень высоким. Часто это один мощный выходной транзистор (или несколько параллельно), который никогда не закрывается, работая в самой линейной части своей характеристики. Такие схемы любители-самодельщики часто паяют "на коленке", получая тот самый чистый звук.

Класс B

Здесь используются два усилительных элемента, работающих в противофазе. Один усиливает положительную полуволну сигнала, второй - отрицательную. Когда сигнала нет, оба закрыты и не потребляют ток. Звучит как идеальный вариант?

Плюсы - теоретически высокий КПД (до 70-78%). Минусы - в момент "передачи эстафеты" с одного плеча на другое возникает провал, называемый "ступенька". Звук на малой громкости получается ужасным, грубым и разорванным.

В чистом виде класс B в качественной аудиотехнике почти не используется именно из-за этих искажений. Его можно встретить в дешевых усилителях или в выходных каскадах некоторых гитарных комбиков, где эти искажения иногда считают частью "драйва".

Класс AB

Это гибрид A и B. Каждый из двух элементов работает в классе А на малых мощностях (когда сигнал слабый), плавно переходя в класс B на больших. Это решает проблему "ступеньки", сохраняя приличный КПД.

Плюсы - хороший баланс между качеством звука и эффективностью. КПД около 50-65%. Мощность, приемлемый нагрев, достойное звучание. Минусы - звук может быть не таким безупречно чистым, как в классе А, но зато мощность и контроль над динамиками часто лучше.

Как это выглядит?

На лампах: Классическая двухтактная (Push-Pull) схема. Выходной каскад строится на двух или четырёх лампах. Одна "тащит" положительную полуволну сигнала, вторая - отрицательную, и они ловко передают эстафету друг другу. Это самая распространённая и практичная схема ламповых усилителей.

На транзисторах: Схема с двухтактным выходным каскадом на комплементарных транзисторах. Если заглянуть внутрь подавляющего большинства домашних усилителей, от советских до современных, вы увидите именно это: пара мощных транзисторов на радиаторе, работающих в этой схеме. Это рабочая лошадка аудиоиндустрии.

Класс D

Это не "цифровой" усилитель в прямом смысле, а импульсный. Он не усиливает исходный сигнал, а широтно-импульсно модулирует (ШИМ) его, превращая в последовательность высокочастотных импульсов, которые затем легко и с минимальными потерями усиливаются ключевыми транзисторами (они работают как выключатели - либо полностью открыты, либо закрыты). Потом сигнал фильтруется и подается на динамик.

Плюсы - феноменальный КПД (90% и выше!). Минимум тепла, малые размеры и вес, огромная мощность при компактности. Минусы - раньше критиковали за "цифровой", "холодный" и "песочный" звук. Современные топовые классы D практически сравнялись по качеству звука с лучшими AB-усилителями.

Как это выглядит?

Здесь вы не найдёте привычных линейных схем. Вместо этого - высокочастотный генератор, модулятор и мощные MOSFET-транзисторы, работающие как ключи (вкл/выкл). Сам усилитель больше похож на импульсный блок питания. Сигнал перед усилением превращается в последовательность импульсов, которую эти ключевые транзисторы и усиливают с минимальными потерями. После усиления специальный фильтр-дроссель "собирает" из импульсов обратно аналоговый сигнал.

Немного об экзотике

Класс G/H

Умные вариации класса AB, где в зависимости от уровня сигнала подключаются разные шины питания, что повышает КПД без потери качества. Часто встречается в мощных домашних и студийных усилителях.

Класс T

Разновидность класса D с адаптивной модуляцией. Легендарные чипы Tripath (TA2020, TA2024) в нулевые славились своим "ламповым" звучанием в компактных корпусах. Сейчас компания не существует, но ее усилители культовые.

Так что же выбрать?

Как всегда, все упирается в ваши цели, уши и бюджет.

Если вы меломан-эстет, готовый мириться с большими размерами, ценой и жаром ради "того самого" звука - ваш путь Класс А.
Если вы ищете классику, проверенный временем баланс и "тот самый" аналоговый звук (ламповый или транзисторный) - ваш выбор Класс AB.
Если вам нужна максимальная мощность, эффективность, компактность и вы верите в современные технологии - смело смотрите в сторону топового Класса D.

В конечном счете, класс - это важная, но не единственная характеристика. Схема питания, качество элементов, глубина обратной связи - все это формирует итоговый звук. Так что самое правильное - слушать, слушать и еще раз слушать.

Понравилась статья? Мойдодыр говорит: поделись с друзьями!