Elektronika audio- #20 część I

Co możemy powiedzieć o wzmacniaczach mocy i ich rozwoju? Ja tylko mogę z moich małych doświadczeń w tym zakresie powiedzieć, że to, co ja pamiętam i znam, to są te wzmacniacze pracujące w klasie AB. Wzmacniacze D to było dla mnie ciekawe, bo tam znacznie mniej strat się pojawiło, ale zakładam, że tych klas mamy znacznie więcej i też pasują do odpowiednich rozwiązań. O i tak, i to niektóre są, że tak powiem oficjalne i niektóre są mniej oficjalne klasy, np. klasa G czy klasa H, ale ogólnie biorąc są trzy podstawowe A, AB i D. A, B jest potem kombinowane w różny sposób i tam są te właśnie nieoficjalne klasy, tak że powiedzmy nazwijmy je.

One pracują z dużymi prądami podkładu, cały czas się grzeją, cały czas produkują energię w ciepło. Natomiast sygnału muzycznego tam jest niewiele. Wymyślone później klasa AB to był taki Sprytny myk polegający na tym, że wystarczy otworzyć lekko tranzystor, żeby on dalej już pracował liniowo. Bo tranzystor nie jest liniowym przetwornikiem, to wiadomo. On zaczyna się otwierać dopiero kiedy na bazie się pojawi napięcie około 0,6 V. I to też nie jest od razu liniowo, czyli musi być około 1 V na bazie, żeby on zaczął w miarę równo pracować i też do jakiejś tam określonej wartości, w zależności od zasilania maksymalnego i parametrów wszystkich.

One tak, jak nie ma sygnału, to bzyczą, syczą, szumią. Po co? Po prostu męczące to jest, dlatego że te nie są wytłumione, ta modulacja PWM jest tam niewytłumiona. Dla mnie jest to obciążliwe, gdzie na przykład w takich AB wzmacniaczach, najczęściej korzystając z takich kostek LM albo TDA, no one same z siebie pewnie tam sobie szumiały, ale nie tak agresywnie jak te wzmacniacze D. Zgadza się, bo to jest inny rodzaj szumu. Szum cyfrowy jest bardziej drażniący, to jest fakt. Natomiast rzeczywiście to co mówisz jest prawdą. Przy tanich wzmacniaczach cyfrowych ta jakość jest powiedzmy sobie mierna. Rzeczywiście mierna. Były różne patenty robione, żeby to polepszyć, żeby podwyższyć sprawność.

No ale i tak jest duża. Wzmacniacz klasy AB ma sprawność rzędu 60% maksimum. Natomiast cała reszta idzie w ciepło. Natomiast klasa D to jest kilka rzędów jakości wyżej, bo jest 90% sprawności, czyli tylko 10%. Tak jak zasilacz impulsowy. Góra 10% idzie w ciepło. Dokładnie. Czyli mamy zupełnie inną jakość. I tutaj przede wszystkim chodziło o... Dlaczego w ogóle powstały wzmacniacze w klasie D? Przede wszystkim apetyt na dużą moc. Chodzi o estradę, gdzie tam tych watów trzeba rzeczywiście wpakować wiele. A druga sprawa, żeby to było mniej prądożerne, no bo 60% strata, 10% strata to już jest ogromna różnica, prawda? No i zaczęli właśnie robić wzmacniacze cyfrowe na zasadzie właśnie tego PWM, o którym mówiłeś.

To jest... Nie każdego na to stać po prostu. Tak a propos, przypomniała mi się historia jeszcze z czasów właśnie szkolnych, kiedy w zawozówce utworzyliśmy z kolegami takie kółko muzyczne, gdzie Na wyposażeniu dostaliśmy jeden jedyny wzmacniacz Ampli 75. To była wielka kolubryna, ciężka jak niebożkie stworzenie, na 34 stopni mocy, w push-pullu tak zwanym, czyli w klasie AB powiedzmy dzisiaj dla latających torów. Ogromnym poborem mocy, bo tam było około 750 W, jak dobrze pamiętam, poboru mocy przy 75 W mocy wyjściowej. Cała reszta to była zamieniona w ciepło i żeśmy wykorzystywali ten wzmacniacz jako grzejnik w zimne dni.

I w tej wieży znalazłem coś podobnego. Tam był transformator, czyli klasa H. Tak, to jest klasa H. W momencie, kiedy amplituda sygnału na wyjściu przekroczy jakąś tam założoną wartość, Dostaje wzmacniacz większe napięcie. Tam są transistory kluczujące, które po prostu podają w tym momencie wyższe napięcie. Sama końcówka wyglądała jak AB. Tak, bo to jest AB, tylko że z regulowanym napięciem. Były też kombinacje robione, gdzie to napięcie było płynnie, ale wtedy się stracało od cholery właśnie na tych regulatorach szeregowych. Liniowych. Dużo, dużo mocy. W związku z czym to szybko upadło. Natomiast rzeczywiście klasa H to jest taka, w Estradzie też stosowane w wzmacniaczach dużej mocy.

A druga konstrukcja to zwykle w takich klasach AB, często z jakimś specjalizowaną końcówką. Na wyjściu znajdował się kondensator elektrolityczny szeregowo połączony z głośnikiem. To też było dobre, bo jak jakaś tam awaria nastąpiła, to prąd stały nie przepłynął i nie spalił cewki głośnika. No zgadza się, tylko że ten kondensator stanowił filtr na niższej częstotliwości. On często miał sporą pojemność, natomiast... Musiał mieć, żeby przenosić częstotliwości akustyczne. A znalazłem w konstrukcjach samochodowych rozwiązanie, gdzie tych kondensatorów nie było i tam był tak jakby dwa wzmacniacze w przeciw fazie.

Czy mostek to jest jakaś osobna klasa, czy to tylko konstrukcja? To jest konstrukcja, to jest połączenie przeważnie dwóch wzmacniaczy w klasie AB w ten sposób, że jeden dostaje sygnał przesunięty o 180 stopni w fazie względem drugiego, czyli odwrócony po prostu. W związku z powyższym, na wyjściach obu wzmacniaczy amplitudę jest dwa razy wyższa, bo na jednym to, co jest na plusie, to na drugim jest na minusie. Najprościej mówiąc. Ja to spotykałem w tych rozwiązaniach samochodowych, tam jest problem, bo jest 12 V, czyli żeby dużą moc osiągnąć, to duże prądy, natomiast powiem szczerze, te wzmacniacze, zawsze obawiałem się ich, bo wiedziałem, że w momencie jakiegoś błędu, jak popłynie duży prąd, to cewka głośnika spalona, nic nie zatrzyma tego prądu. No to jest to samo we wszystkich wzmacniaczach, które nie mają zabezpieczeń przeciwprzeciążeniowych czy przeciwzwarciowych.