Бесплатная техническая библиотека

Новая буква в алфавите

Справочник / Искусство аудио

 Комментарии к статье

Борьба за экономичность усилителей и качество звучания до недавнего времени шла по двум направлениям. Аналоговые усилители обеспечивали улучшение качества звучания одновременно со снижением экономичности, цифровые - высокий КПД при невысоком качестве сигнала.

Одновременно решить эти проблемы можно при совместном использовании цифровых и аналоговых методов обработки сигнала, и многолетние разработки увенчались успехом. Судя по материалам компании Tripath Technology, в созданных ей усилителях класса T высокая экономичность сочетается с аудиофильским качеством звучания.

Журнал уже писал об основных классах усилителей звуковых частот. Экономичным усилителям класса B свойственны значительные искажения сигнала малого уровня ("первый ватт"), аудиофильские усилители класса A невероятно прожорливы. Компромиссные решения класса AB не решают полностью ни одну из проблем.

В лучшем случае только половина мощности, потребляемой усилителем, поступает в нагрузку. Остальная нагревает транзисторы выходного каскада. Для повышения экономичности аналоговых усилителей было предложено немало технических решений, которые можно свести в три группы:

1. Параллельная работа на общую нагрузку маломощного каскада класса A и мощного класса B (класс Super A).

2. Работа на общую нагрузку каскадов с различным напряжением питания (класс G).

3. Управление напряжением питания выходного каскада (класс H).

Однако сложность конструкции не оправдывала экономии и усилители этих типов не получили распространения даже в домашней технике. В автомобильной же положение еще усугубляется:

• низкое напряжение питания увеличивает потери в выходном каскаде встроенных усилителей головных аппаратов;

• блоки питания внешних усилителей влияют практически на все его характеристики, особенно при невысокой частоте преобразования (характерно для бюджетных моделей).

Усилители класса D - достижение конструкторской мысли "цифровой" эпохи. Их главная особенность - использование вместо усиления широтно-импульсной модуляции (ШИМ, она же PWM - pulse width modulation). В отличие от аналоговых усилителей, где выходной сигнал представляет собой "увеличенную" копию входного, выходной сигнал усилителей класса D представляет собой импульсы прямоугольной формы. Их амплитуда постоянна, а длительность ("ширина") изменяется в зависимости от амплитуды аналогового сигнала, поступающего на вход усилителя.

Частота импульсов (частота дискретизации) постоянна и в зависимости от требований, предъявляемых к усилителю, составляет от нескольких десятков до сотен килогерц. После формирования импульсы усиливаются оконечными транзисторами, работающими в ключевом режиме. Преобразование импульсного сигнала в аналоговый происходит в фильтре низких частот на выходе усилителя или непосредственно в нагрузке.

Основное достоинство усилителей этого класса - высокий кпд (в лучших образцах - до 95%). Это объясняется тем, что амплитуда импульсов практически равна напряжению питания и потери мощности на выходных транзисторах минимальны. Искажения возрастают при увеличении частоты сигнала и снижении частоты дискретизации. Косвенным образом от частоты дискретизации зависит и выходная мощность - с ростом частоты уменьшаются индуктивность катушек и снижаются потери в выходном фильтре.

Подобно аналоговым усилителям, импульсные усилители разделяются на подклассы AD и BD, причем их достоинства и недостатки тоже подобны. В усилителях класса AD в отсутствие входного сигнала выходной каскад продолжает работу, выдавая в нагрузку разнополярные импульсы одинаковой длительности. Это позволяет улучшить качество передачи слабых сигналов, но значительно снижает экономичность и порождает ряд технических проблем.

В частности, приходится бороться с так называемым сквозным током, который возникает при одновременном переключении выходных транзисторов. Для устранения сквозного тока в выходном каскаде вводится мертвое время между закрыванием одного транзистора и открыванием другого.

Практическое применение находят более простые по конструкции усилители класса BD, выходной каскад которых в отсутствие сигнала генерирует импульсы очень малой длительности или находится в состоянии покоя. Однако в усилителях этого типа наиболее сильно проявляются основной недостаток метода - зависимость уровня нелинейных искажений от частоты дискретизации и частоты сигнала. Кроме того, искажения возрастают при передаче сигналов малого уровня.

Создание высококачественного широкополосного усилителя класса D требует значительного усложнения конструкции. Поэтому в автомобильных аудиосистемах такие усилители пока применяют только в сабвуферах - в этом случае вполне допустим уровень нелинейных искажений до нескольких процентов.

В усилителях класса T качество звучания повышено на порядок при сохранении высокой экономичности. Это особенно актуально при создании усилителей мощности головных аппаратов. Tripath Technology выпускает интегральные усилители мощностью 10 и 20 Вт для портативной аудиотехники и головных аппаратов, а также микросхемы для создания усилителей более высокой мощности - до 300 Вт.

На графиках видно, что усилители класса T по своим показателям не уступают лучшим образцам аналоговых усилителей. Уровень искажений минимален, а в спектре выходного сигнала практически отсутствуют высшие гармоники. В результате воспроизведение музыкального сигнала становится более естественным.

Главная отличие новых усилителей и от аналоговых, и от традиционных цифровых - низкий уровень интермодуляционных искажений, меньший, чем коэффициент гармоник.

Для усилителей класса AB, например, коэффициент интермодуляционных искажений значительно (иногда в несколько десятков раз) превосходит коэффициент гармоник; для усилителей класса A эти величины одного порядка. Интегральные усилители по этому показателю несколько уступают своим "большим" собратьям класса T, но традиционные микросхемы вообще не выдерживают конкуренции. Поэтому не вызывает удивления тот факт, что на последней выставке в Лас-Вегасе было представлено большое количество магнитол и усилителей нового типа.

В чем же секрет метода? В использовании патентованной технологии Digital Power Processing (TM). В материалах фирмы этой технологии посвящено немало текста, но полезной информации там, по понятным причинам, совсем немного. В тайне содержатся не только детали, но и сам принцип обработки сигнала. Если отбросить риторику, то все сводится к двум взаимосвязанным процессам - "предсказанию"(Predictive processing) и "адаптивному преобразованию" (Adaptive Signal Conditioning Processing)     Попробуем разобраться, "как они тут крепют".

Предсказаниями с незапамятных времен занимаются жрецы и гадалки, причем с переменным успехом. В нашем случае узнать уровень звукового сигнала можно двумя способами:

• Вычисление. Отслеживается скорость изменения сигнала (производная) и на основании этого рассчитывается значение сигнала в следующий момент времени. Реализовать можно как в аналоговом варианте, так и в цифровом. В звуковом процессоре можно использовать математические модели, построенные на статистических данных.
• Измерение. Сигнал поступает на обработку через цифровую линию задержки, что позволяет заранее измерить его амплитуду. Требуется высокоточный АЦП.

Судя по тому, что динамический диапазон даже интегральных усилителей превышает 100 дБ, амплитуда сигнала именно вычисляется. Для чего же нужно ее знать? В усилителях класса T нет фиксированной частоты дискретизации - она непрерывно изменяется в полосе до 1,5 мГц в соответствии с алгоритмом "адаптивного преобразования". Исходными данными служит как раз амплитуда сигнала и скорость ее изменения. Повышение частоты дискретизации повышает качество звучания и позволяет упростить конструкцию выходного фильтра..

О сущности алгоритма обработки остается только гадать. Кроме перечисленного, адаптивное преобразование может включать в себя и внутреннюю отрицательную обратную связь - цифровую или аналоговую. Исходя из этого можно предположить, что в основу Digital Power Processing (TM) положена одна из разновидностей дельта - модуляции. От традиционной широтно-импульсной она отличается тем, что передается не абсолютная величина сигнала, а ее изменение относительно предыдущего состояния (отсюда и "дельта" в названии).

Отрицательная обратная связь входит в него генетически, да и "предсказание" тоже имеет место быть…

Выпуском микросхем занимается непосредственно Tripath Technology. Производится значительное количество разнообразных компонентов, включая готовые усилительные модули. Все функции обработки сигнала сосредоточены в одной микросхеме с минимумом внешних компонентов. Усилители малой и средней мощности изготавливаются в интегральном исполнении. В усилителях большой мощности выходной каскад выполняется на дискретных компонентах. Выходной LC-фильтр во всех случаях монтируется отдельно.

И в качестве иллюстрации к сказанному - немного цифр:

Публикация: www.bluesmobil.com/shikhman

 Рекомендуем интересные статьи раздела Искусство аудио:

▪ Демпинг - фактор мифы и реальность

▪ Запись музыки с компьютера на магнитофон

▪ Знакомьтесь: Микрофон

Смотрите другие статьи раздела Искусство аудио.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Цифровая рация Xiaomi Digital Walkie Talkie 05.10.2025

Компания Xiaomi представила современное устройство, объединившее классические принципы радиосвязи с возможностями цифровых технологий. Новинка под названием Xiaomi Digital Walkie Talkie демонстрирует, как привычные рации могут быть переосмыслены в духе времени. Устройство оснащено цветным дисплеем диагональю 1,57 дюйма, который отображает список контактов, параметры соединения и даже примерное местоположение собеседника. Такой подход превращает стандартную рацию в компактное средство связи, сочетающее функциональность смартфона и устойчивость профессиональной техники. Одним из ключевых преимуществ стала высокая автономность. Встроенный аккумулятор емкостью 2500 мА·ч обеспечивает до 100 часов работы в режиме ожидания и около 14 часов непрерывных разговоров, что особенно важно в экспедициях, на дальних маршрутах или в зонах, где подзарядка невозможна. Согласно данным портала unionrayo.com, такое время работы выгодно отличает устройство от большинства аналогов. По дальности дейст ...>>

Открыт обращаемый драйвер старения 04.10.2025

Недавняя работа ученых из Сямэньского университета в Китае показала, что в гипоталамусе, главном регуляторе внутренних функций организма, кроется один из ключей к продлению молодости. Команда под руководством Лиге Ленга обнаружила, что снижение уровня белка менина в гипоталамусе связано с ускорением процессов старения. Менин, как выяснилось, играет важную роль в предотвращении воспаления и поддержании нормальной работы нейронов. Когда его уровень снижается, в мозге возрастает активность воспалительных сигналов, что запускает цепную реакцию возрастных изменений во всем организме - от ослабления когнитивных функций до потери плотности костей и истончения кожи. Чтобы понять, как именно менин влияет на старение, ученые вывели генномодифицированных мышей, у которых этот белок можно было выборочно отключить. Даже у молодых животных такое вмешательство быстро привело к ухудшению памяти, снижению прочности костей и эластичности кожи, а также к укорочению жизни. Эти результаты убедительно ...>>

Случайная новость из Архива Молекулярный датчик для смартфонов 16.12.2020 Фантастические фильмы демонстрируют передовые технологии сбора и анализа разнообразной информации о человеке. Не менее современную технологию подготовила немецкая компания, разработавшая датчик для проведения полноценного молекулярного анализа с помощью смартфона. Смартфоны с трикодерами уже не раз появлялись на разных выставках, но все они были слишком большими. Но разработка немецкой компании Trinamix как раз отличается от всех аналогов размером: датчик будет находиться внутри телефона и окажется не больше размера модуля камеры. Работа инфракрасного спектроскопического датчика основана на технологии Qualcomm AI Engine для обработки захваченных молекулярных данных. Это позволит решать целый ряд проблем: от сканирования тела для получения оптимальных рекомендаций по уходу за кожей и рациона до обнаружения поддельных тканей и любых других продуктов. Ключевой особенностью технологии называется ее универсальность, ведь для получения новых функций нужно будет всего лишь обновить прошивку. Дополнительно заявлена способность определять состав различных пластмасс, измерять уровень кофеина и влаги в кофейных зернах, а также процентное соотношение белков, жиров и углеводов в продуктах питания. Пока разработка еще не завершена, а финальная версия устройства не готова. Коммерческое использование запланировано на четвертый квартал 2021 года, но сначала производители смартфонов должны интегрировать датчик в свои устройства.

Другие интересные новости:

▪ На лифте через дорогу

▪ Игровые ноутбуки Asus ROG с частотой обновления 300 Гц

▪ Самообучаемый нейроморфный процессор Intel Loihi

▪ Телескопическая линза для глаз

▪ Радиоактивная гроза

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта История техники, технологии, предметов вокруг нас. Подборка статей

▪ статья Как разведчик разведчику скажу вам. Крылатое выражение

▪ статья Когда и кем применялись подводные и воздушные авианосцы? Подробный ответ

▪ статья Волчец кудрявый. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Высококачественная малогабаритная акустическая система. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Реактивный душ. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025