Една супер интересна статия, която всеки си струва да прочете, нямам нищо общо с автора, но има много интересни подробности ... – източник:
Пишем тази статия в резултат от многобройните молби от наши клиенти за повече информация за усилвателите и крайните стъпала. Много от клиентите търсят специфична техническа но и търговска информация защото вече в 2020г настъпиха наистина сериозни промени за усилвателите, и в техническа, и откъм икономическа страна.
В 2020 година вече марковите усилватели все повече губят своята привлекателност, и конкурентност, и все повече на пазара се налагат всякакви други китайски усилватели.Често се случва и те да доминират над марковите особено в случая когато са подбрани правилно.
Пазара през 2020 година коренно се различава отпреди 10-15 години, когато доминираха предимно марковите усилватели и стъпала.
Отделно от това, започва все по често се налага, изключително неприятната за клиента практика,
да се пишат повече ватове на усилвателя, и това много обърква клиента.
При нас заради спор, се наложи да измерим 5 различни усилвателя на 5 марки (известни и популярни на нашия пазар) и 4 от тях показаха сериозно занижение, като една от тях показа повече 2 пъти по малко от написаното - което е изключително фрапиращо.
Безспорно китайските стъпала с тяхното разнообразие и цена, все повече привличат, и целта на тази статия е да научи клиента да различава подходящия усилвател, да придобие елементарни познания и да може да прецени, дали си заслужава парите, и дали ще върши работа.
Започваме с елементарните разлики и основни технически правила.
Усилвател е доста общо понятие – затова правим уточнение че ресийвър или хай фи усилвател – това е някакъв усилвател+предусилвател честотни корекции няколко входа радио и други.
Крайно стъпало – това е наистина професионален усилвател – който няма нищо друго освен два потенциометър за звука и толкоз.
За сметка на това той е голям тежък и притежава всички видове защити и е предвиден за тежък режим на работа.
В случая ние обсъждаме само и единствено крайни стъпала.
Опростено казано най-масовото крайно стъпало работи с 2 захранващи напрежения - две рамена и две групи транзистори – съответно за положителната полувълна, а другата за отрицателната.На изхода на усилвателя, двете полувълни се събират, и се получава целия сигнал.
Съответно всяко рамо, работи със своята си група тразистори, за положителната и за отрицателната полувълна - като всичко е напълно симетрично.
Вече повече от 50 години е установено че описания по горе усилвател работещ в клас АВ е най добрия за звука(според музикантите), и се е превърнал в стандарт и еталон.
Всички други се сравняват по него.
Съответно след като 50 години вече се използва този метод, той е усъвършенстван непрекъснато, и непрекъснато сравняван с цифрови усилватели (клас D) както и с всякакви други.
И е установено че клас АВ е най добрия усилвател на звук, и най вярно усилва звука. Въпреки всички тези достойнства той не се е наложил навсякъде, и често се конкурира с цифровите усилватели.
Причината е както техническа, така и икономическа, и ще обясним подробно защо е така.
Реално стандартния усилвател клас АВ работи отлично с мощности 200-300-до 500W.
Може и повече - но вече тръгват проблемите, които с нарастване на мощността стават доста сериозни.
Основния проблем е с разсейването на топлината, и обезпечаване на сигурен режим, при по високи мощности-примерно над 500W.
Да се направи крайно стъпало 1000-2000W по тази стандартна схeма е много трудно.Даже и да наредиш много транзистори(да разпределиш товара), пак не се получава добре и нямаш сигурност.
Затова американците(така се твърди) са измислили нов трик и това е клас Н/G усилвателите.
Стъпалата реализирани по тази схема имат пълните достойнства на клас АВ, но греят много по малко, и са много по ефективни.Това съответно веднага рефлектира върху сигурността - те работят безпроблемно при мощности от порядъка на 1500-2000W.
Басовите стъпала работят в този режим.Затова и ще ги обясним по подробно.
На практика идеята е много проста:
Имаме стандартен усилвател клас АВ, но вече имаме 4 захранващи напрежения.
Съответно две напрежения(ниско и високо) за положителната полувълна, и две напрежения(ниско и високо) за отрицателната полувълна.Напълно симетрични помежду си.
Усилвателя има две групи транзистори, но върху тях има още по една група свързана последователно.Долните две групи си работят с ниското напрежение, а горните две с високото.Идеята е че горните групи се включват само когато сигнала превиши определена сила.
Реалния ефект е че имаш примерно 1000W усилвател, но грее като 500W-ватов.
Мислите че това е малко?
Автоматично отпадат половината радиатори, половината вентилатори, половината транзистори(почти). Съответно всичко е разтоварено, и почти не се поврежда, а работят яко, и в тежък режим.
По цена реално излиза по евтино от "стандартния" 1000ватов.
Отделно от това - всичко е облекчено.Захранването е разпределено по равномерно (много е важно), филтриращите кондензатори са 4 групи, и съответно спада на напрежение е много по малък.
Минуса му е че е по усложена схемата и е по трудна за ремонт.
Освен това е тежък, много тежък – когато е в стандартно изпълнение с трансформатор.
На практика този тип усилвател работи от дълги години, и доказал се е, и ще продължава да работи.
Реално ако искате да ползвате сигурен усилвател, за сравнително малко пари - това е Вашия тип.
Допреди десетина години скъпите маркови усилватели почти всички бяха изградени по тази схема.
И държаха стабилно висока цена.
Много работеха, почти без откази,и все в тежък режим.
А какво означава тежък режим?!
Ами образно казано това е:
Дискотека на брега на морето, и диджея (ядосан от нещо си), напъва с всичка сила басовите стъпала (по едно стъпало за две двойни 18-ки/4oмов режим), всички лимитери светят, клипа отдавна е достигнат, ама може още.Съответно атаката започва към 12 вечерта, и завършва около 4 сутринта.
И за капак – температурата е около 35 градуса - нищо че е нощ.
И някаква сервитьорка хвърлила някаква омазнена покривка върху стъпалата, и допълнително затруднила охлаждането. Какво толкова? Нали има гаранция? Да му мисли шефа..или онези от сервиза...
Това са тежките режими за усилвателите.
С това трябва да се справят, и затова трябва да имат резерв от мощност/ама заради пустите му пари – няма да усилваме толкоз нали?
Затова е добре усилвателя да бъде такъв клас Н.
Обикновенно ги произвеждат на две стъпки през 40-50волта.
Примерно: усилвател над 1000W има ниско захранване +/_ 50V и високо захранване +/_100V.
Тогава целия усилвател ще има параметрите на мощен усилвател(над 1000W), но ще грее като за малък усилвател(като за 50V).
По рано на пазара се срещаха и с три стъпки.Реално това са 6 захранващи напрежения примерно 2x40V ,2x80V,2x120V , но те са силно усложнени, и почти изчезнаха от пазара, или поне ние вече не ги срещаме.
А и с течение на годините е установено че две стъпки е напълно достатъчно.Няма смисъл от повече.
Ако трябва повече мощност – прилагат се други варианти.
Всичко изглежда добре, но на пазара излизат китайците, и нищо вече не е същото.
Към 2016-2018 година, полека лека китайците започнаха да налагат своя версия на прочутия клас Н.
Която е толкова опростена и толкова ефективна, че само в рамките на броени години започна да се налага масово и да се усвоява.
На практика тяхната идея е следната:
Най обикновен стандартен клас АВ усилвател и 4 захранвания - две ниски 50V(примерно) и две високи 100V, като ниското е подадено директно към усилвателя, а високото е подадено през един мощен IRGBT транзистор (като ключ буквално), управляван от най прост компаратор(или друго) .
И просто като дойде по силен сигнал, този IRGBT транзистор като клапан, се отпушва, и пуска и високото напрежение, само докато има нужда от него.
Това е.
Просто и елементарно.
Това е доста нова модернизация(как по рано не са се сетили) и нашата практика е установила, че е в пъти по добра от чистия американски клас Н/G защото:
Първо:
Усилвателя е напълно стандартен – прост за ремонт и много сигурен.Да не забравяме основното правило- Простите системи работят по сигурно и по дълго от сложните.
Второ:
Китайците подбират много мощен IRGBT транзистор който работи само в два режима напълно затворен и напълно отворен – това означава много лек ключов режим и почти няма повреди и като за капак е много евтин ! Управлението му също.
Трето:
При китайската версия, всички тразистори работят едновременно и постоянно, и равномерно си разпределят товара във всеки един момент.
Докато при нормалния клас Н не е така. Долната група транзистори е 5 броя(примерно), която работи с 50волта постоянно, и 3броя за горна група /отгоре винаги са по малко транзистори, защото просто натоварването на горната група е по малко от долната група.
Четвърто:
Ако случайно се случи "клапана" IRGBT да не работи – то усилвателя ще продължи да работи, па макар и неефективно, но изпълнителя ще си изкара участието – това е лично наше мнение базирано на многократни ремонти.
И най накрая – цената.
Според китайските производители тази версия е по евтина, защото този модул с IRGBT тразистора, реално се комбинира със съществуващите вече разработени усилватели, и готови платки и модели.То реално се получава нещо като стандартизация и на всеки "стандартен" усилвател може да му се добави IRGBT транзистор и този усилвател рязко си повишава качествата.
И често за конструктора, или вносителя остава правилно да подбере, и конфигурира модулите и захранването.
Това рязко снижава цената и хич не е за подценяване.
На практика точно този вид стъпала убиха конкуренцията.
Затова нашето мнение е че този вид усилватели ще става все по търсен все по популярен.
Съществува и клас G разновидност на клас Н.Те са много близки, и няма особена разлика, и често се бъркат кое какво точно е.Но и сякаш няма особено значение.Защото принципа е един и същ а методиката на оценяване на класовете вече се пообърка а и учебници за новите усилватели не се пишат.Или поне ние не сме срещали.Толкова бързо се сменят технологиите.
Захранването на крайните стъпала
Това е изключително важно да се знае, защото от захранването зависи реалната мощност на усилвателя, както и вероятността му за повреди, и не на последно място – цената.
Ако производителя или вносителя тръгне да намаля цената, то обикновенно първо орязват захранването.
Реално то е по скъпо от електрониката, и всичко останало.
От него зависи и как ще се държи усилвателя при токови удари, или при нестабилно захранване, което много често се случва.
И така първо разглеждаме стандартното изпълнение на захранването с трансформатор.
Стандартната схема се състои от трансформатор, който да намали 220V до подходящите напрежения, и после следва изправяне с грец схема, и накрая са филтриращите кондензатори.
Перфектна схема - изпитана с годините и почти няма дефекти – а ако има то се оправят бързо и качествено.
И питате защо се разваля тази традиция?! Ами много просто.
С нарастване на мощността, почват да се появяват сериозни недостатъци.
Например при първоначално включване на усилвателя, той дърпа от мрежата страшно много ток, за по малко от секунда(заради голямата индуктивност на трафа и зареждането на кондензаторите), този краткотраен ток/пик, е толкова е голям, че предизвиква искри, изгарят бушони и други.
Поради тази причина – всички крайни стъпала са снабдени със специална електроника за мек старт.
На практика ,когато щтракнеш копчето – за 1-2 секунди, на усилвателя се подава първо 80-100 волта,
и едва като преминат преходните процеси, вече се подава пълното напрежение 220 волта.
Тази схема се реализира чрез реле което шунтира резистор или термистор за 1-2 секунди.
Грец схемата няма да я коментираме – там няма проблеми, но ще кажем няколко думи за филтриращите кондензатори.
Реално това са много важни елементи, които изглаждат мрежовото напрежение, и от тях зависи правилната работа на стъпалото.
Допреди 10-15 години при тях важеше правилото „колкото повече - толкова по добре” - и ако в домашните усилватели слагаха(и сега слагат) 10 000µF - то в стъпалата трябва да са неколкократно повече по пътя на стандартната логика.
Но с течение на времето, тази теория не се оказа вярна, и започнаха да намалят кондензаторите.
Затова в наши дни, маркови крайни стъпала имат "смешните" капацитети от порядъка на 4700µ 5600µ или 6800µ.
Нерядко това предизвиква негодуванието на старите майстори с думите:
- Еееее глей ги какви миниатюрни кондери сложили, а какви пари искат.Едно време какви големи кондензатори имаше, и какви истински усилватели правеха...
Ами то и едно време какви майстори имаше...Чудо...
Значи истината е по средата някъде, и все още се водят спорове, дали трябва да има големи капацитети, но в 2020 година вече, благодарение на години експлоатация, почна да се очертава истината.
Според физичните закони, колкото е по мощен усилвателя, толкова повече ток трябва.
Респективно повече ток, означава по голям заряд, сиреч повече микрофаради.
Ако микрофарадите са малко – ами тогава захранващото напрежение няма да бъде равно, и ще има пулсации.
А пулсациите означават нестабилна работа, и шум в усилвателите.
Обаче, вече е доказано при крайните стъпала, че за да има малки пулсации/шум, е по важно да има качествен захранващ трансформатор.
Или филтрацията зависи най вече от комбинацията от трансформатор и капацитети.
Ако трафа е слаб, или неподходящ, няма смисъл от голям капацитет на кондензатора – защото просто няма да се зарежда достатъчно.
Затова вече се прилага формулата:
Качествен мощен трансформатор и умерени стойности на кондензаторите (не повече от 10 000µ) на рамо/група.
Отбелязваме и друг много важен фактор при намаляване на капацитета – това е рязко облекчава системата за мек старт.
По малък пусков ток, съответно по малко проблеми.Хич не е малко.
Често се слагат по два по малки кондензатора, вместо един по голям.
Идеята е повишаване на сигурноста – едва ли и двата ще се дефектират едновременно.
Освен тези стандартни филтриращи кондензатори има още едни доста по малки -220-470mF които са сложени директно на платката в непосредствена близост до крайните транзистори.Наричат ги "бързи" и тяхната цел е да оберат бързите кратки пулсации предизвикани преди всичко от високочестотните драйвери.
И сега стигаме до последния - но и най важен елемент – захранващия трансформатор.
Едно време са били всякакви, но с течение на времето са се наложили тороидалните /кръгли трансформатори, заради качествата си.
Този уж елементарен елемент, е най важния в усилвателя, и трябва да му се обърне сериозно внимание.
Транформатора за крайни стъпала, е изчислен и оразмерен по различен начин от универсалния тороидален трансформатор.
Подходящия трансформатор, е предвиден с точно определен спад на напрежението, при максимална мощност – както и точно определено съотношение на първичната намотка.
Това последното, е особено важно, и затова ние например, като поръчваме на производителя да направи стъпало за нас – ние знаем точните съотношения, така че по лесно да се понася нестабилността на мрежата, защото практиката е показала че цялата озвучителна апаратура се разнася, по различни обекти, и се оказва че точно където ще се работи, мрежата е слаба и има проблеми.
Това веднага се отразява на работоспособността на усилвателя.
Между другото, това е слабото място на много маркови апаратури – те са предвидени да работят при стабилна мрежа – това обаче в България, особено по селата, е трудно реализируемо.
Всеки трансформатор има спад на напрежението, като го натовариш максимално.
И точно тук тръгват разликите.
Евтините или неправилно изчислените трансформатори, имат сериозен спад достигащ 40-50%.
Правилно изчисления и качествен има спад около 10-20%.
Защо е важно да се знае това?
За да се прецени реалната мощност на стъпалото, и да се разбере кога търговеца, или производителя те лъже например.
Невъзможно е да има голяма мощност и да има малко захранване.
И веднага може да се сметне приблизително:
Заглеждате се по крайно стъпало 2х1000W/4ома
– научавате че захранващото напрежение е примерно 2х60V(пише го на трафа)
– умножавате по 1.4 и получавате 2х +/_84V
– това напрежение е максималното което се подава на усилвателя и според таблиците отговаря на 840W/4ома.
Обаче това е идеален вариант, който е невъзможен, и трябва да се отчете спада на напрежение минимум 10% и се получава около 700W реална използваема мощност.
Нищо че на усилвателя пише 1000W.Това е реалната мощност и то ако всичко е наред а то никога не е.
На по калпавите усилватели, спада е от порядъка на 30-40%, така че реално ще получите около 500W при пълно натоварване на двата канала.
Реално почти два пъти по малко от обявените 1000W.
Това са масово използвани търговски трикове – нали всеки има право на оцеляване.
Ако в мрежата има 200 волта вместо 220 - допълнително свалете още 10% и става отчайващо.
Вече е ясна ролята на трансформатора за мощността – ще добавим че това е една от най скъпите части, даже китайците не могат да ги направят евтини.
Трябва качествен магнитопровод, медна жица, и прочие.
Няма какво да откраднеш,да орежеш, или да икономисаш без да осакатиш стъпалото.
Това е и най стабилното и качествено захранване за усилватели, но има един огромен проблем за големи мощности.
Големите размери и най вече теглото.
Реално това тежи най много в стъпалото, и много отблъсква потребителите, защото:
”Абе аз съм музикант - не съм културист да нося тежести”.
И понеже музикантите културисти са изключително малко – производителите почнаха да мислят, как да направят стъпалото по леко и приятно за носене.
И какво измислиха?!
Измислиха цифровите усилватели.
Това нещо цифров/дигитален усилвател е много общо понятие и се налага да го уточним.
Може цифрово/дигитално/импулсно да бъде или захранването, или самия усилвател, или и двете заедно.
Сиреч три различни варианта има.Всеки със своите особености.
Първоначалната идея при стъпалата, беше да се замести с импулсно захранване, само и единствено тежкото и обемно трансформаторно захранване, без да се пипа усилвателната част.
И стъпалото ще стане леко, и това няма да се отрази на звука.
Поне така беше на теория.
Ама на практика се получава друго.
Оказва се че импулсното захранване наистина е леко, малко, и евтино, но пък в замяна се получиха много други недостатъци.
На първо място уточняваме че стъпалото е особен вид консуматор, който в един момент почти нищо не консумира, ама в следващия момент иска пълната мощност, и това за частица от секундата.
Тези огромни промени в натоварването -това е много тежко изискване за захранването.
Към това трябва да се добавят и още куп други изисквания – и в един момент се оказва че импулсното захранване, става доста сложно и скъпо.
Трудно се прави такова захранване, и малко производители го умеят.
И вече нещата стават други.
Затова трябва много внимателно да се подхожда към този тип усилватели.Може много неща да се кажат за тях и затова ние ще обобщим накратко азбучните истини засега само:
-Трябва да се знае какво точно е "цифровото" - дали това е захранващата част или самия усилвател или и двете заедно.Има съществена разлика
-Съществуват продукти при които дигитализацията е неизбежна - просто няма избор и това са например активни тонколони(нямат място за голям усилвател) както и всякакви преносими апаратури където теглото е решаващо
-Известно е че поради особеностите цифровия усилвател не понася така претоварванията както аналоговия и това е една от основните разлики - поради тази причина там където има огромни разлики в изходните нива-примерно при високите почти винаги се избира усилвател клас АВ докато примерно при баса почти няма разлика дали усилвателя е D или AB.Допълнителен аргумент е и че басовата секция винаги са големи мощности и там дигитализацията е особено ефективна.
-Съществува мнение сред клиентите че цифровите усилватели имат ограничен "програмиран" живот.То между другото това твърдение важи за всички цифрови устройства и си има своето логично обяснение.Известно е че в цифровата и импулсна техника качеството на кондензаторите играе важна и съществена роля.На практика от тях зависи живота на устройството.И ако производителя е вложил качествени и издръжливи кондензатори то и живота на устройството ще бъде такъв.Естетвено това важи не само за цифровите усилватели ами и за лаптопите за телевизорите и за всичко.
-Имаме клиенти които цял живот се занимават с музика и те твърдят че има осезателна разлика между цифровия усилвател и стандартния.Т.е има разлика в звука.Не всички я чуват но почти всички стари и опитни музиканти усещат тази разлика.Още не е установено напълно на какво се дължи.Но твърдо е установено че захранването играе много важна роля.
Както казва един техник музикант:
Импулсното захранване има и волтове и ампери - ама ако трябва мигновено да дръпнеш голяма мощност - тези ампери идват с закъснение, докато при транформаторното захранване те са винаги на разположение.
Естетвено това е само теория засега и предстои да се провери на практика.
Усилватели клас TD .
Това е един много рядък клас и много малко потребители притежават такъв тип усилватели - но според нас това е най съвършения усилвател и единствено високата цена спира популярността му.
Измислен е от една шведска компания Lab gruppen - и техните усилватели работят на този принцип.
Реално това на практика са скъпите концертни усилватели - най често четириканални.
Първа тази компания успя да набута 10 киловата мощност в малък усилвател.И не само че успя ами усилвателите и работят качествено и имат сигурен режим на работа.
Най разпознаваемия им модел е четириканалния усилвател FP10 000
Легендарен модел.За всичко става - всякакви комбинации се правят с него.
На практика това са 4 канала по 2500Вата.Истински 2500 вата умножени по 4.
Как са успели да го постигнат ли?!
Усилвателя е най обикновен клас АВ - захранването е импулсно - и интересното е че захранващото напрежение(+/_150V направено от импулсно захранване) посредством полеви транзистор(като импулси) и се подава към усилвателя според нивото на сигнала.Като има някакво предварение примерно 3-4 волта.По този начин усилвателя получава захранване само колкото му е необходимо - да възпроизведе качествено сигнала.
Захранването буквално следва сигнала.
Благодарение на това - почти няма никакви греене.На практика дали е напълно натоварен или не е натоварен температурата му е една и съща.
Понеже усилвателя не се товари - сигурността му е много висока.Съответно са по малък брой транзистори и по малки радиатори.
Недостатъците му са че е много сложен за ремонт.Много много труден. И скъп .Затова е по слабо разпостранен.
Следва продължение....
Лято 2024 дописване...
Усилвателите клас Н вече масово навлязоха на пазара придобиха огромна популярност и затова искаме да дадем повече информация конкретно за тях...
Най популярни (и стабилни) това са клас Н в две стъпки.По прости за изпълнение и са по сигурни...
Стъпките на практика определят ефективноста - няма смисъл да правиш клас Н за по малко от 600-700W/4 ома примерно..Отделно колкото повече стъпки имаш - толкоз си по ефективен...
Така че клас Н има смисъл там където захранването е над +/_ 100V . И тогава първата стъпка е около половината напрежение тоест - 50 волта...И реално усилвателя грее и има загуби като усилвател на +/_50V което е доста ефективно. Изобщо вече е ясно че оптималното напрежение между стъпките е около 45-60 волта.
Следователно ако захранването на усилвателя е над +/_ 150V -тогава стъпките трябва да бъдат 3...(през 50 волта).
По отношение на надежноста на този тип захранване... След години експлоатация и продажба на стотици усилватели може уверено да се каже че това е един от най надежните варианти.
На практика схемата е изключително проста : Най обикновен компаратор LM311 на единия му вход се подава сигнала от изхода на на другия вход е напрежение за сравняване.И ако сигнала е по голям от сравняваното напрежение компаратора отпушва "ключа" и се подава пълното захранване (вторите 50волта). "Ключа" обикновенно е някакъв полевак с примерно 200V/70-100А монтиран до крайните транзистори. И това е цялата технология. Колкото е по просто - толкова е по надежно.
Много много рядко се случва да изгори полевия транзистор - той обикновенно е презапасен от мощност не е скъп има го в търговската мрежа и е лесно за ремонт.
При "китайския" вариант на клас Н - захранването се подава на всички крайни транзистори независимо дали е първа стъпка 50 волта или втора стъпка 100волта. И както казахме по горе - мощноста се разпределя много равномерно. А самия усилвател си е най обикновен стандартен като клас АВ но с повечко крайни...Технологично усвоен напълно и познат на потребителите...
Кога един усилвател клас Н е сполучлив?
Когато конструктора е опитен и оптимално е подбрал качествено захранване, разделянето на стъпките, броя на крайните транзистори, и някои други подробности.
И най накрая - субективния фактор (или е спорно дали е субективно).
Звука на такъв усилвател е страхотен. Наистина е отличен.Нямаме клиент който да се оплаче че не го харесва. Няма засега. Този усилвател почнаха да го купуват за вкъщи - при това масово...
Когато измерим 500 вата усилвател класD и 500W клас Н на осцилоскопа - амплитудата е една и съща.Перфектна и на двата усилвателя..Но на слух - разликата е драстична.
Защо има такава огромна разлика при положение че синусоидата е еднаква - не може да се обясни.. с технически аргументи
Или както каза един специалист:
Нищо не може да победи комбинацията от 4 захранващи групи съчетани с много крайни транзистори(скорост на нарастване)
