Разбираем преимущества и недостатки усилителей разных классов – эффективность, звучание и размеры, чтобы вам было проще выбрать подходящий вариант.
Усилители класса A: минимальные искажения за счет максимальной эффективности
Чтобы транзистор работал с максимальной эффективностью, ему нужен постоянный ток смещения, постоянно протекающий через него. В усилителя класса А количество этого тока всегда максимально. При полной громкости этот ток используется для управления динамиками, иначе он превращается в тепло. Главный плюс класса А – минимальные искажения благодаря линейной работе транзистора, но минусы включают огромное энергопотребление и выделение тепла, требующее больших. В итоге усилитель класса А может быть крупным.
Теоретически класс А – лучшее решение для качества звука, но на практике возникает множество проблем из-за высокого энергопотребления. КПД таких устройств не превышает 30%. Затем появился класс B, где усиление происходит только в положительном или отрицательном полупериодах сигнала.
Усилитель класса A отлично подходит для ценителей качественного звука, готовых пожертвовать размерами и энергоэффективностью.
Усилители класса A/B: эффективность с компромиссом
Класс A/B самый распространенный в мире домашних кинотеатров. Здесь всегда присутствует определенный ток смещения, но его выбор зависит от конструкции. Этот класс обеспечивает эффективность и меньшие размеры по сравнению с классом A, что делает его популярным в домашнем аудио. Некоторые модели работают в классе А на невысоких уровнях выходной мощности, переходя в класс A/B с увеличением громкости.
Получается, что класс A/B – компромиссное, но эффективное решение, обеспечивающее хорошее сочетание качества звука и размеров устройства.
Усилители класса D: самый энергоэффективный
Класс D – не Digital, не цифровой усилитель, буква D используется, потому что она была следующей по алфавиту!
Этот класс использует широтно-импульсную модуляцию с высокочастотным генератором и быстродействующим компаратором. Пик входного сигнала приводит к самому широкому импульсу, а минимум – к самому узкому. Эти импульсы управляют MOSFET-транзисторами, работающими в импульсном режиме. Каскад фильтров демодулирует усиленный сигнал, отсекая лишние частоты.
Транзисторы в этой системе работают как ключи, быстро реагируя наизменения сигнала. Ток покоя нулевой, что делает усилитель энергоэффективным. Энергия из блока питания передается на выход с минимальными потерями. КПД усилителя класса D достигает 90%, в то время как класс A имеет КПД около 30%, и класс A/B – около 60%.
Однако есть недостатки. Электромагнитные помехи от высокочастотного генератора требуют сложных фильтров. Также качество звука сильно зависит от блока питания, требующего высокой стабильности и минимальных помех. Эти особенности увеличивают стоимость устройства.
Высокая эффективность класса D позволяет им обеспечивать значительную мощность в компактных корпусах, что особенно важно для многоканальных систем.
Усилители класса G и H: умные, но дорогие
Класс G предлагает разные уровни напряжения питания для уменьшения энергопотребления, а класс H делает это плавно, используя конденсаторы вольт-добавки. Оба класса обеспечивают хорошую энергоэффективность и сохранение качества звучания. Минусом является усложнение конструкции и себестоимости при невысокой разнице в КПД. Чем схема сложнее, тем ниже надёжность и стабильность работы. Себестоимость усилителей классов A/B и G отличается в полтора-два раза.
Какой класс усиления выбрать?
Наш совет – остановиться на классе D. Именно он является самым эффективным решением на данный момент. Всё больше компаний, которые выпускают оборудование высокой стоимости, переходят на усиление этого класса. Усилители мощности класса D получают премии EISA уже несколько лет подряд.
Более подробно мы разбираем классы усиления в нашем видео.