Wybierz stronę

Parametry wzmacniaczy

Parametry wzmacniaczy

POWER FACTOR

Jest to współczynnik, który determinuje jak duża moc zostanie dostarczona do obciążenia w stosunku do całkowitej mocy wydzielonej w układzie. Głównym czynnikiem wpływającym na wartość power factor jest przesunięcie fazowe między prądem i napięciem. Współczynnik ten jest czasami definiowany jako cos(fi) gdzie fi jest różnicą fazy między prądem i napięciem, co nie jest jednak do końca słuszne.Power factor to w rzeczywistości stosunek mocy dostarczonej przez wzmacniacz do iloczynu prądu i napięcia. Kryterium cos(fi) byłoby sensowne w przypadku operowania na idealnych przebiegach sinusoidalnych. W rzeczywistości jednak mamy do czynienia z przebiegami zniekształconymi co może powodować znaczną rozbieżność między wartością rzeczywistą i wyliczoną.

Im lepsze wzmacniacz tym jego konstrukcja powinna wprowadzać mniejsze przesunięcia w przebiegach przez co można uzyskać wysoki współczynnik mocy. Power factor profesjonalnych wzmacniaczy estradowych może oscylować w granicach 0,95(!).

DAMPING FACTOR

W systemach audio Damping factor jest stosunkiem impedancji obciążenia do impedancji źródła. W przypadku wzmacniaczy estradowych mówimy o stosunku impedancji kolumn do impedancji wyjściowej wzmacniacza. Im wyższy współczynnik damping factor tym lepiej, jest on szczególnie istotny dla niskich częstotliwości.

Jaki wpływ ma impedancja wyjściowa wzmacniacza na pracę kolumny ?

Załóżmy taką sytuację, że do głośnika doprowadzamy sygnał przypominający swoim charakterem impulsy o krótkim czasie trwania np.: stopa z zestawu perkusji. Dźwięk pojawia się i znika, natomiast membrana głośnika ze względu na pewną bezwładność – jeszcze przez niewielki odcinek czasu stara się drgać. W ten sposób generuje dźwięk, który nie jest już częścią doprowadzonego sygnału. Następuje sytuacja odwrotna jak w przypadku przetwarzania sygnału elektrycznego na sygnał akustyczny a głośnik zaczyna pracować jak mikrofon wytwarzając sygnał elektryczny ruchem membrany.

Drganie głośnika w normalnych warunkach wywoływane jest przez  siłę elektromotoryczną(SEM), który płynie w kierunku od wzmacniacza do kolumny. Jeśli natomiast zachodzi zjawisko drgania membrany po odtworzeniu sygnału właściwego i powstaje sygnał płynący w kierunku przeciwnym mamy do czynienia ze wsteczną siłą elektromotoryczną(wSEM). W warunkach w, których impedancja wyjściowa wzmacniacza byłaby zerowa, wSEM powróciła by do głośnika w przeciw fazie próbując wywołać ruch przeciwny do obecnego wychylenia membrany ? w ten sposób następowałoby tłumienie niepożądanych drgań membrany. Jednak w rzeczywistości wSEM przechodząc przez impedancję wyjściową wzmacniacza ulega zmianie.

Im mniejsza impedancja wyjściowa wzmacniacza tym współczynnik damping factor jest większy a kontrola niepożądanych ruchów membrany większa.

Czy rzeczywiście zauważa się różnice między różnymi współczynnikami damping factor ?

Nie ma zasady, na pewno jeśli będziemy w stanie zauważyć taką różnicę, będzie nam łatwiej to zrobić w zakresie niskich częstotliwości. Przyjmuje się, że wysoki ( dobry) damping factor to współczynnik wyższy od 1000. Najlepsze wzmacniacze sięgają wartości powyżej 5000(POWERSOFT) w zakresie niskich częstotliwości!

THD

THD (Total Harmonic Distortion) ? Jest to mierzony w % stosunek sumy amplitud powstałych w sygnale harmonicznych do amplitudy sygnału prawidłowego. Jako sygnał prawidłowy rozumiemy tu doprowadzony sygnał testowy o zadanej częstotliwości. Harmoniczne to pochodne sygnału wzbudzane w torze wzmacniacza, ich częstotliwości są równe całkowitym wielokrotnościom częstotliwości sygnału testowego.

Wraz ze wzrostem amplitud harmonicznych sygnału testowego zwiększają się zniekształcenia sygnału wyjściowego. Im mniejszy współczynnik THD tym lepiej dla jakości urządzenia i wierności sygnału wyjściowego. Zbyt wysoki poziom THD obniża znacznie wrażenia słuchowe i zrozumiałość. Wysoki współczynnik THD może w skrajnych przypadkach prowadzić do uszkodzeń głośników. THD w wysokiej jakości wzmacniacz estradowy nie powinien przekraczać 0,1%, ponieważ wpływ poniżej tego poziomu jest niezauważalny przez ludzkie ucho. Przy interpretacji parametru THD trzeba zwrócić uwagę na to przy jakiej częstotliwości został zmierzony, jest to bowiem zrozumiałem, że sygnał o częstotliwości 10kHz będzie miała raczej niższy poziom zawartości harmonicznych ( jedynie 20kHz w rzeczywistości znajduje się jeszcze w paśmie akustycznym ) niż sygnał o częstotliwości 1Hz.

THD+N (+Noise)- ten parametr jest w rzeczywistości znacznie bardziej przydatny niż THD ponieważ brane pod uwagę są wszystkie „śmieci”, które dostają się do sygnału wyjściowego w torze wzmacniacza. THD+N będzie zawsze wyższe niż THD.

KLASY WZMACNIACZY

Głównym zadaniem wzmacniacza jest, jak nazwa wskazuje, wzmocnienie sygnału wejściowego i doprowadzenie go na wyjście. Można to uzyskać za pomocą różnych konstrukcji(nazywanych klasami), które będą w różny sposób wpływały na przetwarzany sygnał. Niektóre z nich nie nadają się do wykorzystania w akustyce ze względu na wprowadzanie znacznych zniekształceń. I tak najczęściej spotykane klasy wzmacniaczy to :

Wzmacniacze klasy A

Są małe efektywne ( rzędu 10%-25%) jednak ich wzmocnienie nie wprowadza znacznych zniekształceń. Często stosowane są jako wzmacniacze początkowe w bardziej skomplikowanych układach wzmacniających. Wzmacniacze klasy A mają stosunkowo prostą budowę i są zawsze włączone. W przypadku próby uzyskania dużej mocy wyjściowej potrzebne byłoby nam duże zasilanie i musielibyśmy liczyć się z tym, że będzie on się mocno grzał. Wykorzystywane często np.: jako wzmacniacze słuchawkowe.

Wzmacniacze klasy B

Ze względu na przełączalny tryb pracy wzmacniacza, wzmacniana jest jedynie połowa sygnału. Efektywność jest znacznie większa niż w przypadku klasy A i może sięgać ~75%. Wprowadzają znaczne zniekształcenia i są bardzo rzadko spotykane jako urządzenie(częściej jako element bardziej skomplikowanego układu). Klasa B często spotykana jest w postaci klasy kombinowanej AB, która wykorzystuje dwa elementy B do wzmacniania przeciwnych połówek sygnału a następnie sumuje sygnał przed doprowadzeniem do wyjścia.

Wzmacniacze klasy C

Wykorzystują nie tylko liniowy zakres pracy i wprowadzają bardzo duże zniekształcenia przez co nie są stosowane w branży nagłośnieniowej. Wykorzystywane raczej w komunikacji radiowej.

Wzmacniacze klasy D

To wzmacniacze bardzo powszechnie stosowane w profesjonalnej branży audio, nazywane często wzmacniaczami cyfrowymi lub przełączanymi. Charakteryzują się bardzo wysoką efektywnością (~95%). Nie wprowadzają znacznych zniekształceń. Wysoka sprawność pozwala na ograniczenie wydzielania ciepła przez pracujące urządzenie. W tej klasie można uzyskiwać wysokie moce wyjściowe przy zachowaniu nie wielkiej wagi i optymalnych rozmiarów.

 

O autorze

Pin It on Pinterest