Классификация усилителей звуковой частоты. Принцип их работы
Усилитель звуковой (низкой) частоты — это электронный прибор, предназначенный для усиления электрических колебаний, которые соответствуют слышимому для человека звуковом диапазону частот.
К усилителям звуковых частот предъявляются несколько требований. Они должны работать в диапазоне частот от 20 до 20 000 герц по уровню -3 Дб. Лучшие модели усилителей имеют диапазон рабочих частот от 0 до 200 кГц, самые простые гораздо ниже. Усилитель звуковых частот может быть изготовлен в виде самостоятельного устройства, а также использоваться в составе более сложных устройств и аппаратуры, например, в радиоприемниках, радиопередатчиках, активных акустических системах, радиостанциях и т.п.
Акустическая система — это устройство, которое используется для воспроизведения звука и является оконечным звеном усилительного тракта.
Данные приборы в основном используются для усиления сигналов, в которых содержится звуковая информация или усиления информационного сигнала в самых различных сферах: автоматика, телемеханика, аналоговая вычислительная техник, дефектоскопия и измерительной технике. Усилители звуковых частот классифицируются по:
- Схемотехнике выходного каскада. Согласно данному признаку усилители звуковых частот делятся на усилители с однотактным и двухтактным выходным каскадом.
- Режиму работы выходного каскада. Согласно данному признаку усилители звуковых частот делятся на усилителя класса А, АВ, В, D. Активные приборы усилителя звуковой частоты класса работают в линейном режиме. Когда воспроизводится гармоническое колебание угол отсечки активного прибора равняется 180 градусам, а прибор никогда не закрывается и, как правило не переходит в режимы ограничения или насыщения. При режиме работы АВ угол отсечки любого активного прибора больше 90, но меньше 180 градусов. Активный прибор при работе в режиме В воспроизводит сигнал с минимальными искажениями, а угол отсечки в таком случае равен 90 градусам или немного более. При режиме работы D активный прибор функционирует в ключевом режиме.
- Типу применения в конструкции активных элементов. Согласно данному признаку усилители звуковых частот делятся на ламповые, интегральные, транзисторные, пневматические, микротелефонные, а также гибридные.
- Виду согласования выходного каскада с нагрузкой. Согласно данному признаку усилители звуковых частот делятся на бестрансформаторные и трансформаторные.
- Типу согласования выходного каскада с нагрузкой. Согласно данному признаку усилители звуковых частот делятся на усилители, согласованные по мощности, току или напряжению.
Усилители звуковых частот функционируют по принципу преобразования силы постоянного электрического тока, которая потребляется от источника питания, в сигнал напряжения переменного электрического тока, который передается на нагрузку.
Основные характеристики и состав усилителей звуковых частот
Усилитель звуковых частот состоит из усилителя мощности и предварительного усилителя. Предназначение предварительного усилителя заключается в увеличении мощности, напряжения и доведения их величин до значений, которые необходимы для нормальной работы оконечного усилителя мощности. В его состав могут также входить регуляторы мощности, эквалайзер. Усилитель мощности отдает в цепь потребителя установленную мощность электрических колебаний. Нагрузкой его могут быть модулятор радиопередатчика, наушники, колонки и т.п.
К основным характеристиками усилителя звука относятся:
- Коэффициент усиления.
- Входные и выходные данные.
- Нелинейное искажение.
- Динамический диапазон и амплитудная характеристика.
- Коэффициент полезного действия.
- Переходная характеристика.
- Частотные характеристики.
Входными данными усилителя звуковых частот являются входной ток, входное напряжение, входная мощность сигнала, при которых усилитель отдает в нагрузку установленную мощность, напряжение или ток. Также к входным данным относится входное сопротивление, которое является комплексной величиной. Коэффициент усиления может рассчитываться по напряжению, мощности или току. Коэффициенты усиления по току и напряжению являются комплексными величинами, потому что выходное напряжение и ток сдвинуты по фазе относительно входных их значений. К частотным характеристикам относятся искажения формы сигнала, которые вызываются неодинаковым усилением, а те искажения формы сигнала, причинами которых являются фазовые сдвиги — фазовые искажения. Нелинейное искажение возникают из-за нелинейных составляющих усилителя звуковых частот, а причинами их проявления могут быть нелинейность характеристик элементов и нелинейность характеристики намагничивания магнитных материалов сердечников дросселей и трансформаторов.
