Matalataajuinen vahvistin

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 31. heinäkuuta 2018 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 5 muokkausta .

Äänitaajuusvahvistin (UHF) [1] , matalataajuinen vahvistin (ULF) [2] [3] [4] [5] , äänitaajuustehovahvistin (UMZCH) - elektroninen laite ( elektroninen vahvistin ), joka on suunniteltu vahvistamaan sähköä värähtelyjä, jotka vastaavat ihmisen kuultavissa olevaa äänen taajuusaluetta , joten näiden vahvistimien on vahvistettava taajuusalueella 20 - 20 000 Hz-3 dB:n suhteen parhaiden UZCH-näytteiden taajuusalue on 0 Hz - 200 kHz, yksinkertaisimmilla UZCH:illa on kapeampi taajuusalue. Se voidaan tehdä itsenäisenä laitteena tai käyttää osana monimutkaisempia laitteita - televisioita , musiikkikeskuksia , aktiivisia akustisia järjestelmiä , radioita , radiolähettimiä , radioasemia jne.

Piirisuunnittelu ja sovellus

Matalataajuisia vahvistimia käytetään yleisimmin ääniinformaatiota kuljettavien signaalien vahvistamiseen, näissä tapauksissa niitä kutsutaan myös äänitaajuusvahvistimiksi. Lisäksi ULF:iä käytetään informaatiosignaalin vahvistamiseen eri alueilla: mittaustekniikka ja vikojen havaitseminen; automaatio, telemekaniikka ja analoginen laskentatekniikka; muilla elektroniikkateollisuuden aloilla.

Äänitaajuusvahvistin koostuu yleensä esivahvistimesta ja tehovahvistimesta (PA). Esivahvistin on suunniteltu lisäämään tehoa ja jännitettä ja tuomaan ne lopullisen tehovahvistimen toiminnan kannalta tarpeellisiin arvoihin, sisältää usein äänenvoimakkuuden, äänen tai taajuuskorjaimen säätimet , joskus se voidaan tehdä rakenteellisesti erilliseksi laitteeksi. Tehovahvistimen on annettava määrätty sähköisten värähtelyjen teho kuormitus- (kuluttaja-) piirille. Sen kuormitus voi olla: akustiset järjestelmät (kaiuttimet), kuulokkeet ; radiolähetysverkko tai radiolähetinmodulaattori . Basson vahvistin on olennainen osa kaikkia äänentoisto-, äänitys- ja radiolähetyslaitteita. Bassovahvistimia käytetään laajasti autoäänen ja auton äänentoiston alalla.

Luokitus

Pääteasteen piirin mukaan

yksipääteinen pääteaste
push-pull pääteaste

Pääteasteen toimintatavan mukaan

Lähtöasteen toimintatavasta riippuen vahvistimet jaetaan:

luokka tai tila " A " - toimintatila, jossa jokainen lähtöasteen aktiivinen laite (lamppu tai transistori) toimii aina lineaarisessa tilassa. Harmonisia signaaleja toistettaessa aktiivisen laitteen katkaisukulma on 180°: laite ei koskaan sulkeudu eikä pääsääntöisesti mene kyllästymis- tai virranrajoitustilaan. Kaikki lineaariset yksipäiset vahvistimet toimivat tilassa A.
luokka " AB " - push-pull-kaskadin toimintatila, tilojen A ja B välissä. Jokaisen aktiivisen laitteen katkaisukulma on huomattavasti suurempi kuin 90°, mutta alle 180°.
luokka " B " - push-pull-kaskadin toimintatapa, jossa jokainen aktiivinen laite toistaa yhden napaisuuden signaalin minimaalisella säröllä (joko vain positiiviset tai vain negatiiviset tulojännitteen arvot). Harmonisia signaaleja toistettaessa aktiivisen laitteen rajakulma on 90° tai hieman suurempi kuin tämä arvo. Epälineaarisen vääristymän vähentämiseksi, kun signaali kulkee nollan läpi, lähtölamput tai transistorit toimivat pienillä, mutta ei nollalla, lepovirroilla. Lepotilan virran asettaminen nollaan vaihtaa vaiheen tilasta B tilaan C : katkaisukulmasta tulee alle 90°, kun nollan läpi kuljetetaan, työntö-vetopiirin molemmat haarat ovat katkaisussa. Tilaa C ei käytetä äänitekniikassa liian korkeiden säröjen vuoksi.

luokka " D " - kaskadin toimintatila, jossa aktiivinen laite toimii avaintilassa . Ohjauspiiri muuntaa analogisen tulosignaalin leveysmoduloiduksi ( PWM ) pulssijonoksi, joka ohjaa tehokkaita lähtönäppäimiä. Lähtö LC-suodatin, joka on kytketty näppäinten ja kuorman väliin, laskee keskiarvon näppäinten pulssisignaalista palauttaen äänisignaalin.

Mode A:lle on ominaista paras lineaarisuus suurimmalla energiahäviöllä, moodille D - pienimmät häviöt tyydyttävällä lineaarisuudesta. Peruspiirien parantaminen tiloissa A, AB, B ja D synnytti useita uusia "luokkia" "luokasta AA" "luokkaan Z". Jotkut niistä, esimerkiksi rakenteeltaan samanlaiset "luokan S" ja "luokan AA" äänitaajuusvahvistimet, on kuvattu yksityiskohtaisesti kirjallisuudessa, toiset ("luokka W", "luokka Z") tunnetaan vain valmistajien mainoksista. .

Suunnitteluominaisuuksien mukaan

Sovellustyypin mukaan aktiivisten elementtien vahvistimen suunnittelussa

putkivalaisimet elektroniset lamput . Ne muodostivat perustan koko ULF-puistolle 70-luvulle asti. 60-luvulla valmistettiin erittäin suuritehoisia (jopa kymmeniä kilowatteja) putkivahvistimia. Käytetään tällä hetkellä instrumentointivahvistimina ja äänentoistovahvistimina. Ne muodostavat leijonanosan HI-END-luokan laitteista (katso artikkeli Tube sound ) . Niillä on myös suuri osuus ammattimaisten ja puoliammattimaisten kitaranvahvistinlaitteiden markkinoista .
transistori -on bipolaari- tai kenttätransistorit . Tämä vahvistimen viimeisen vaiheen suunnittelu on melko suosittu yksinkertaisuuden ja kyvyn saavuttaa korkea lähtöteho vuoksi, vaikka viime aikoina se on aktiivisesti korvattu integroituihin piireihin perustuvilla vahvistimilla.
integroidut - on integroidut piirit (ICs). Samalla sirulla on mikropiirejä, jotka sisältävät sekä esivahvistimet että lopputehovahvistimet, jotka on rakennettu eri kaavioiden mukaan ja toimivat eri luokissa. Eduista - elementtien vähimmäismäärä ja vastaavasti pienet mitat.
hybridi - osa kaskadeista on koottu puolijohdeelementteihin ja osa elektronisiin putkiin. Joskus hybridivahvistimia kutsutaan myös vahvistimiksi, jotka kootaan osittain integroiduille piireille ja osittain transistoreille tai tyhjiöputkille.
magneettisilla vahvistimilla . Amerikkalaiset [6] ja saksalaiset tarjosivat niitä suuritehoisina äänitaajuusvahvistimina vaihtoehtona tyhjiöputkille 1930- ja 1950-luvuilla. insinöörit. Tällä hetkellä ne ovat "unohdettua" tekniikkaa [7] .
Mikropuhelin (englanniksi hiilivahvistin). Tällainen vahvistin on sähkömagneettisen äänilähettimen ja hiilimikrofonin yhdistelmä , joita yhdistää yhteinen kalvo. Aiemmin tämän tyyppisiä vahvistimia on käytetty kuulokojeissa.
pneumaattinen ( en:paineilmagramofoni ). Tällaisessa vahvistimessa värähtelyn lähde (esimerkiksi pienitehoinen kaiutin, gramofonin neula) saa liikkeelle kompressorista tulevan ilmavirran intensiteetin modulaattorin, minkä vuoksi värähtelyjen amplitudi kasvaa tehossa.

Pääteasteen ja kuorman yhteensovitustyypin mukaan

Vahvistimen lähtöasteen ja kuorman sovitustyypin mukaan ne voidaan jakaa kahteen päätyyppiin:

muuntaja - periaatteessa tätä sovitusjärjestelmää käytetään putkivahvistimissa. Tämä johtuu tarpeesta sovittaa lampun suuri lähtöresistanssi pieneen kuormitusvastukseen, sekä tarpeesta eristää lähtölamput ja kuorma galvaanisesti . Joissakin transistorivahvistimissa (esimerkiksi lähetysvahvistimissa , jotka palvelevat tilaajakaiuttimien verkkoa (katso langallinen lähetys ), monien germaniumtransistoriradioiden push-pull-vahvistimissa, joissakin Hi-End-äänivahvistimissa) on myös muuntajasovitus kuorman kanssa.
muuntajattomat - alhaisten kustannusten, pienen painon ja suuren kaistanleveyden vuoksi muuntajattomia vahvistimia käytetään laajimmin. Transistoreilla voidaan helposti toteuttaa muuntajattomat push-pull-piirit . Tämä johtuu transistoreiden alhaisesta lähtöresistanssista emitterin (lähde) seuraajapiirissä, mahdollisuudesta käyttää komplementaarisia transistorien pareja. Tehokkaissa muuntajattomissa UMZCH:issa on kaksinapainen virtalähde, ja voit kytkeä kaiutinjärjestelmät suoraan vahvistimen lähtöön ilman kytkentäkondensaattoria. Tällaisissa piireissä on kuitenkin välttämättä järjestelmä kaiuttimien suojaamiseksi vakiojännitteen hätäilmiöltä UMZCH:n lähdössä (esimerkiksi yhden lähtötransistorin rikkoutumisesta tai yhden syöttöjännitteen katoamisesta) . Lampuissa muuntajattomia piirejä on vaikeampi toteuttaa, nämä ovat joko suurella resistanssilla toimivia piirejä tai monimutkaisia piirejä, joissa on suuri määrä rinnakkain toimivia lähtölamppuja.