Основные режимы (классы) работы усилителей – A, B, AB, C, D. Влияют ли они на звук?
Усилительные элементы - радиолампы и транзисторы - не являются линейными. Это значит, что усиленный ими выходной сигнал не бывает строго пропорционален входному усиливаемому сигналу, т.е. если на вход усилительного элемента, у которого коэффициент усиления условно 20, подать 1 вольт, то на выходе не будет 20 вольт. Вот к примеру вольт-амперная характеристика транзистора КТ819, который используется на выходе многих отечественных усилителей мощности:
Если бы транзистор усиливал линейно, то это была бы диагональная желтая прямая линия на верхнем графике: каждому приращению напряжения на базе (входе) транзистора, соответствовало бы точно такое же приращение тока коллектора (выхода) транзистора. В действительности ток в коллекторной цепи начинает появляться, только когда напряжение на базе становится больше 0,7 вольт и далее увеличивается не линейно, а по изогнутой параболической кривой. В водопроводной аналогии это выглядело бы так: хоть кран и открыт на 70%, но вода совсем не течет; кран чуть-чуть открыли дальше на 2,5% и вода только-только начала капать; еще открыли на 5% и вода побежала тоненькой струйкой и т.д.; а когда кран открыт на 92%, то это как будто бы он открыт полностью.
У ламп в пентодном режиме ситуация с линейностью такая же как у транзисторов, а у ламп в триодном режиме линейность получше:
Вывод: неискаженный максимально усиленный сигнал и минимум затраченной на это энергии находятся в обратной зависимости: чем меньше энергии, тем больше искажения; и наоборот - чем больше энергии, тем меньше искажения. Поэтому получить низкие искажения при большом усилении сигнала, затратив на это минимум энергии можно только компромиссными решениями.
Компромисс № 1: работа усилительного каскада в режиме (классе) "А".
В режиме A рабочую точку делают на середине более-менее прямолинейного участка вольт-амперной характеристики транзистора или лампы, что позволяет с минимальными искажениями усиливать обе полуволны сигнала – как положительную, так и отрицательную; самые тихие, но не самые громкие сигналы. Плата за это - низкий уровень усиления при большом токе потребления даже в отсутствие сигнала и как следствие необходимость в дополнительных каскадах усиления и мощном блоке питания, огромных радиаторов выходных транзисторов и т.п., то есть, про экономичность, компактность и миниатюрность нужно забыть. Например, выходной каскад мощностью порядка 100 Вт на АС с импедансом 8 Ом в режиме А требует напряжения питания не менее +/- 40 В и ток покоя порядка 2,5 А, при этом рассеиваемая тепловая мощность выходных транзисторов будет больше 200 Вт.
Если обратиться снова к водопроводной аналогии, то в режиме А произошло следующее: поставили дополнительный мощный насос, который создает настолько большое давление в трубе, что если открыть наш "дефектный" крана на 5%, то и воды продавливается через него 5% от максимально возможного, а не как раньше - кран открыт на 70%, а вода еще даже и не течет.
Компромисс № 2: работа усилительного каскада в классе "В".
Для класса В требуется не один, а два усилительных элемента – каждый из них усиливает лишь свою полуволну или «половинку» сигнала.
Раз усиливаемый сигнал для отдельного усилительного элемента стал в два раза меньше, то теперь и не нужен большой начальный ток, поэтому нет необходимости рабочую точку делать на линейном участке ВАХ, а наоборот эту точку можно сместить до минимального значения коллекторного (анодного) тока, очень сэкономив на токе. В отсутствие сигнала через транзисторы вообще не течет ток. Но теперь каждую половину периода сигнала происходит переключение транзисторов (ламп). Более того, бока синусоиды сплющиваются и полуволна принимает форму колокола из-за недостатка тока в начальной и финальной фазах усиления, а при "склеивании" полуволн стык получается еще и со смещением, поэтому при малых сигналах возникают значительные переключательные (кроссоверные) искажения, с которыми не справляется никакая отрицательная обратная связь. Такие искажения ухо хорошо слышит. Всё это и есть самый главный недостаток класса "В", перечеркивающий его достоинства, поэтому класс "B" применяется в аппаратуре, где нужно не качество, а только экономичность.
Компромисс № 3: работа усилительного каскада в режиме "АВ".
Чтобы устранить колоколообразные искажения и уменьшить кроссоверные, рабочую точку выбирают в начале линейного участка вольт-амперной характеристики усилительных элементов, поэтому при малых сигналах каскад работает фактически в режиме A, а в режим B переходит, только когда усиливаемый сигнал уже достаточно большой. В отсутствие сигнала через каскад протекает некоторый ток покоя, иногда весьма значительный, но гораздо меньший чем в чистом класса "А". Получилось как-то средненько, но приемлемо: искажения тихих и громких сигналов меньше, чем в режиме "В", а экономичность выше, чем в режиме "А".
Компромисс № 4: работа усилительного каскада в режиме "С".
Если колоколообразные и кроссоверные искажения ни на что не влияют, как например при усилении радиочастот, то логично начальное смещение на усилительном элементе сделать даже отрицательным, тогда будет еще больший прирост экономичности, что очень актуально для радио(теле)передатчиков.
Компромисс № 5: работа усилительного каскада в режиме "D".
Основные режимы (классы) работы усилителей – A, B, AB, C, D. Влияют ли они на звук?
Линейный вид
