Luokan A vs luokan D vahvistimet: tehokkuus, äänenlaatu ja valinta

Olet määrittämässä vahvistinta tehokäyttöiselle kaiuttimelle, ja toimittaja kysyy yhden kysymyksen: luokka A vai luokka D? Vastaus muuttaa muuntajan kokoa, jäähdytyksen määrää, kaapin painoa ja tuotantokustannuksia. Tässä artikkelissa verrataan kahta tehokkuuden, äänenlaadun, lämmön, koon ja kustannusten topologiaa ja näytetään, mitä nämä erot tarkoittavat, kun valitset vahvistinmoduulia todelliselle tuotteelle.

Luokka A vs luokka D: Lyhyt vastaus

Tämä ei tarkoita, että luokka D olisi automaattisesti parempi kaikissa tilanteissa. Hyvin toteutettu luokan A vaihe voi ylittää huonosti suunnitellun luokan D moduulin mitatun vääristymän suhteen. Luokkamerkintä kuvaa topologiaa, ei lopullista laatua. Alla olevissa osioissa tarkastellaan jokaista kompromissia erikseen.

Kuinka A- ja D-luokan vahvistin todella toimivat

Luokka A pitää lähtötransistorin biasoituna niin, että virta kulkee koko 360 asteen signaalijakson ajan. Laite ei sammu koskaan, joten risteyskohtaa ei ole ja siirtokäyrä on erittäin lineaarinen. Hinta on jatkuva tyhjäkäyntivirta: 10 W:n A-luokan vahvistin voi tuntua yhtä kuumalta kuin paljon tehokkaampi AB-luokan malli.

Luokka D käyttää pääteastetta kytkiminä. Modulaattori muuttaa äänisignaalin korkeataajuiseksi pulssinleveysmoduloiduksi (PWM) virraksi; transistorit ovat täysin päällä tai kokonaan pois päältä, joten laitteiden tehohäviö pysyy erittäin pienenä. LC-suodatin rakentaa uudelleen äänisignaalin. Tekniset vaikeudet siirtyvät suodattimeen, portin ohjaimeen ja sähkömagneettisten häiriöiden hallintaan.

Tehokkuus: aukko, joka muuttaa virtalähdettäsi

Tehokkuus on eritelmä, jolla on suurin vaikutus muuhun suunnitteluun. Tyypilliset luvut ovat yhdenmukaisia julkaistuissa mittauksissa ja vahvistimen tietolomakkeissa:

• Luokka A: 20–30 % hyötysuhde
• Luokka AB: 50–60 % hyötysuhde
• Luokka D: 85–90 % hyötysuhde

Nämä arvot koskevat lähes täyttä tehoa. Lineaariset luokat tuhlaavat suhteellisesti enemmän alhaisella teholla ja tyhjäkäynnillä, kun taas luokka D pysyy tehokkaana suurimmalla osalla toiminta-alueestaan.

Näiden prosenttiosuuksien yhdistäminen todelliseen esimerkkiin: 500 W:n jatkuvalla teholla 25 %:n tehoinen luokan A porras ottaa noin 2 000 W sähköverkosta ja haihduttaa noin 1 500 W lämpönä. 88-prosenttisesti tehokas D-luokan moduuli kuluttaa noin 570 W ja kuluttaa vain noin 68 W. Alla olevassa taulukossa näkyy sama aritmetiikka kolmella tehotasolla.

Akkukäyttöisen kolonnikaiuttimen tai korkeatehoisen subwooferin kohdalla tämä ero ratkaisee, tarvitseeko tuote tuulettimen, kuinka kauan akku kestää latausten välillä ja kuinka paljon kotelo painaa lähetyksen yhteydessä. Se on tärkein syy, miksi D-luokan moduuleista on tullut oletusarvo näissä tuoteluokissa. Moduuli, kuten eon520-2092, jossa on LP500W/HP200W, yhdistää PFC- ja LLC-resonanssitehon D-luokan malliin, joten syöttöaste ja kytkentäaste jakavat yhden kompaktin levyn.

Äänenlaatu, särö ja koettu sävy

Luokassa A on pitkä maine puhtaudesta. Koska lähtölaitteet eivät koskaan kytkeydy pois päältä, ristisäröä ei käytännössä ole ja särön spektri pysyy alhaisena. Siksi luokka A hallitsee edelleen huippuluokan kuulokevahvistimia ja pieniä esivahvistimia.

Moderni D-luokka on sulkenut suurimman osan erosta. Yli 200 kHz:n kytkentätaajuuksilla, suljetun silmukan takaisinkytkennällä tehoasteen ympärillä ja huolellisesti valituilla lähtökeloilla laadukas D-luokan moduuli saavuttaa THD N:n alle 0,05 % nimellisteholla ja toistaa transientit puhtaasti. Vaimennuskerroin, joka kuvaa kuinka hyvin vahvistin ohjaa bassokaiuttimen liikettä, on myös korkea palautepohjaisissa D-luokan malleissa.

Jos joku sanoo, että luokka D kuulostaa digitaaliselta, he yleensä kuvaavat varhaista toteutusta huonosti suunnitellulla lähtösuodattimella. Kun LC-suodatin, maadoitus ja virtalähde on suoritettu oikein, luokka D on kuuluvasti läpinäkyvä. The tapa, jolla vahvistinmoduuli muokkaa havaittua äänenlaatua johtuu sen suodattimesta, palautteen ja suojauspiireistä enemmän kuin luokkamerkistä.

Koko, paino ja järjestelmäintegraatio

Moduulien ostajille integrointikustannukset ovat yhtä tärkeitä kuin äänen suorituskyky. 100 W:n A-luokan lava tarvitsee suuren toroidimuuntajan, suuren jäähdytyselementin ja ilmavirran ympärilleen. Luokan D moduuli samalla teholla sopii pienelle piirilevylle, voidaan jäähdyttää konvektiolla monissa kaapeissa ja jättää tilaa DSP:lle ja tulopiireille. Tästä syystä powered line -järjestelmät, pylväskaiuttimet ja subwooferit ovat siirtyneet lähes kokonaan D-luokkaan.

Luokka H ansaitsee maininnan keskitienä. Se säilyttää luokan AB lineaarisen lähtöasteen, mutta lisää seurantasyötön, joka vähentää jännitettä lähtötransistoreissa ja parantaa tehokkuutta ja säilyttää lineaarisen tehovaiheen luonteen. OEM-asiakkaat, jotka rakentavat huipputehokkaita kaiuttimia, vaativat joskus tätä topologiaa, kun he haluavat raskaamman analogisen tunteen ilman puhtaan luokan A lämpöä.

Selaa vahvistinmoduuliluokat sivustollamme nähdäksesi, kuinka kukin topologia on pakattu virtalähteen, suojauksen ja ohjausliitäntöjen kanssa.

Kumpi sinun pitäisi valita?

Kompromissit tulevat esiin, kun ne pisteytetään todellisten tuotteiden tarpeita vastaan. Alla oleva tutkakaavio arvioi luokkien A ja D arvot 1–5 kuudella valintakriteerillä, korkeampi on parempi.

Samat kriteerit, joita sovelletaan yleisiin tuoteluokkiin, johtavat selkeisiin suosituksiin:

Mitä tulee tarkistaa ennen vahvistinmoduulin ostamista

Minkä luokan valitsetkin, moduulin toteutus ratkaisee lopullisen suorituskyvyn. Vertaa näitä kuutta pistettä arvioidessasi moduuleja:

1. Tehokkuus tyypillisellä käyttöteholla, ei vain huippuarvolla.
2. Virtalähteen suunnittelu: PFC- ja LLC-resonanssilähteet käsittelevät leveät verkkojännitteen heilahtelut paremmin kuin yksinkertaiset paluuvaiheet.
3. Suojaussarja: etsi ylikuormitus-, ylivirta-, oikosulkusuoja- ja lämpösuojaus yhdessä moduulissa.
4. Lähtösuodattimen suunnittelu ja EMI-käyttäytyminen, varsinkin jos moduuli sijaitsee lähellä langattomia lähetin-vastaanottimia.
5. Ilmoitettu THD N, signaali-kohinasuhde ja vaimennuskerroin realistisilla kuormilla.
6. Ohjausvaihtoehdot: DSP-esiasetukset, analoginen EQ ja Bluetooth- tai MP3-sisääntulo voivat poistaa erillisen esivahvistinkortin tarpeen.

Luotettava moduuli tarvitsee myös vankan syöttöosan. Eon522d-2092 (LP500W/HP200W) käyttää LLC-resonanssisuunnittelua, joka on yksi esimerkki siitä, kuinka tulovaiheen suunnittelulla on yhtä paljon merkitystä kuin kytkentäasteella. Varmista aina, että suojaominaisuudet vastaavat väärinkäyttöä, jota tuotteesi näkee kentällä.

EON522SUB 500W LLC Resonant Active Subwoofer -vahvistinmoduuli Tämä moduuli yhdistää LLC-resonanssikytkentäsyötön luokan D bassovahvistimeen, mikä tarjoaa korkean tehokkuuden ja luotettavuuden subwoofer-sovelluksiin. Sen suojaominaisuudet sopivat vaativaan kenttäkäyttöön. Näytä tuote →

Luokan A vs. luokan D vahvistimet: usein kysyttyjä kysymyksiä