Mire jó az autóerősítő? Az egyetlen útmutató, amire szüksége van

Kíváncsi vagy, hogyan működik az autós erősítő, és mire használják? Készen áll az autó audiorendszerének frissítésére, amelyet frissíteni szeretne, de előbb többet szeretne tudni? Jó helyen járt!

Mindent leírok, amit tudnia kell:

- Hogyan működik az autós audioerősítő?
- Mit csinálnak, és miért hasznosak a hangzásban?

A különböző hangerősítő osztályok közötti különbségek

…és még sok minden más!

Mit csinál egy autós erősítő?

Az autós erősítő a fejegységből érkező nagyon kis elektromos audiojelet magasabb feszültségre emeli. Nagyobb teljesítmény, hangerő és hangtisztaság érdekében hangszórókábellel csatlakoztatott hangszórókat képes meghajtani. A legtöbb műszerfalba épített autós audió sztereó csak körülbelül 15-18 watttal rendelkezik, és a maximális kimenetnél nagyon erősen torzítani kezd.

Egy külső erősítő nemcsak ezt a problémát oldja meg, hanem nagymértékben javítja az Ön által élvezett zene reprodukciós hűségét.

Az erőteljes basszushoz a mélysugárzóknak nagy teljesítményre van szükségük, amit lehetetlen egyedül egy autóhifivel elérni. Ez akkor is probléma, ha 4 ohmos vagy akár 2Ω-os utángyártott hangszórókat szeretne használni, amelyeknek nagyobb teljesítményre van szükségük a maximális teljesítmény érdekében a hangrendszer frissítése során.

A külső erősítő jobb hangminőséget biztosít, mivel alacsonyabb zajt és torzítást tud nyújtani a fejlettebb elektronikának köszönhetően. Az autóhifi gyakran egyszerűbb kialakítást és olcsóbb alkatrészeket használ, amelyek korlátozzák a hallható mennyiséget.

Az erősítő névleges teljesítményének magyarázata

A folyamatos vagy RMS watt-besorolás azt a kimeneti teljesítményt írja le, amelyet egy erősítő reálisan és megbízhatóan képes leadni. Bár lenyűgözően hangzik, a „csúcs” vagy „maximális” teljesítmény specifikáció inkább technikai jellegű, és nem az, amit normál használat során kapsz.

Az RMS-teljesítmény az a négyzetgyökértékre utal az elektrotechnikában használt váltóáramú (AC) jelek leírására használt mérés, mint például a hangelektronikában. Mivel az AC feszültség különbözik az egyenáramtól (DC), a matematika egy kicsit más. Az RMS mérések ezt figyelembe veszik.

Annak érdekében, hogy a vásárlók pontosabb információkat kapjanak, a Consumer Electronics Association (CEA) 2006-os szabványát hozták létre a pontos specifikációk megadásának ösztönzése érdekében. A CEA-2006 specifikációkat tartalmazó értékesített termékek bebizonyították, hogy azt nyújtják, amit a gyártó hirdet.

Hogyan működik az autóerősítő?

Az akkumulátor pozitív és negatív tápkábelén keresztül táplált belső tápegység magasabb kimeneti feszültséget – és több energiát – generál, mint az egyébként lehetséges 12 voltos áramforrásból. A meghúzott nagy erősítők miatt a vastag átmérőjű tápkábel és a földelő vezetékek a legtöbb esetben közvetlenül a jármű akkumulátorához és a fém alvázhoz csatlakoznak.

Az autóhifi RCA-kábelen vagy más kapcsolaton keresztül audiojelet küld, ahol a megerősített elektromos jelet a hangsugárzók csatlakozóira továbbítják, hogy vezetékkel használják.

Majdnem minden utángyártott autós audio teljesítményerősítő rendelkezik a következőkkel:

Egy DC-DC (egyenáramú) fokozott kapcsolóüzemű tápegység
Zajmegelőzési („földhurok”) áramkör
Hangszóró keresztező áramköre
Áthidaló áramkör
Extra kényelmi funkciók (pl.:hangszórószintű bemeneti fokozatok vagy mélyhangkiemelés)

Az autóerősítő tápegységei magyarázata

Az autórádió valóban kemény kihívás elé állít:csak +12 V-os tápellátással nem tudunk közvetlenül nagy teljesítményt létrehozni, amelyet mind a gyári, sem a továbbfejlesztett hangszórókhoz használhatunk.

Ennek jobb megértése érdekében megtekinthetjük Ohm törvényét, amely kimondja, hogy a teljesítmény a terhelés ellenállásával (hangszóró impedanciájával) és a tápfeszültséggel van összefüggésben. A nagyobb teljesítmény eléréséhez a terhelési ellenállásnak csökkennie kell, vagy a feszültségnek növekednie kell.

Az Ohm-törvény matematikai képletek halmaza, amely a terhelésre leadott teljesítmény kiszámítására szolgál. A nagyobb teljesítmény eléréséhez vagy (1) csökkentenie kell az ohmos terhelést (impedanciát), vagy (2) növelnie kell a rendelkezésre álló feszültséget.

A belső kapcsolóüzemű tápegység (SMPS) ezt lehetővé teszi, mivel a +12 V-os akkumulátor tápellátását többszörösére növeli, például körülbelül 28-32 voltra. Mind a pozitív, mind a negatív polaritású ellátási útvonalak biztosítottak (más néven ellátási „sínek”).

A kapcsoló integrált áramkör (IC) chip másodpercenként több ezerszer kapcsolja be és ki a transzformátorhoz csatlakoztatott nagyáramú tranzisztorokat. A transzformátor a rajta lévő rézhuzal fordulatszáma alapján nagyobb feszültséget állít elő a kimenetén. Ezeket kisimítják és stabilizálják, hogy áramforrást állítsanak elő a hangszórócsatornák számára.

Pillanatkép az alternatív hullámformákról (be-/kikapcsolt feszültségjelek), amelyeket az SMPS-táp tranzisztorainak meghajtására használnak másodpercenként több ezer alkalommal.

Az autós erősítőhöz hasonló DC-DC kapcsolótápokat lépcsősnek nevezik. mivel képesek alacsonyabb feszültséget felvenni és többszörösére megszorozni magasabb feszültségre. A csökkentett tápegységek ennek az ellenkezőjét teszik.

Egyes alkatrészek, például a nagy teljesítményű kapcsolótranzisztorok az erősítő nehézfém házához vannak rögzítve a keletkező felesleges hő eltávolítása és elvezetése érdekében. Ellenkező esetben végül meghibásodnának, mert a hő pusztítja őket.

Hogyan kapcsolnak be és ki az erősítők

Alacsony áramerősségű (gyakran 0,025 ampernél kisebb) jelet használnak, amelyet „távoli” vezetéknek neveznek, hogy elkerüljék az erősítő bekapcsolva maradását és az akkumulátor lemerülését, amikor nem használják. A távoli vezeték az autóhifi vagy a gyújtáskábel kimenetéhez csatlakozik. Ha a +12 V jel megszűnik, az erősítő kikapcsol, és leállítja az akkumulátor fogyasztást.

Bemeneti fokozatok, erősítő szakaszok és kimeneti fokozatok

Két rész látható, amelyek nagyszerű autóhangzást tesznek lehetővé:az erősítő és kimenet rész, valamint a bemeneti fokozatok. A bemeneti fokozat kártya sok kisebb áramkörből áll, amelyek például keresztezési funkciókat biztosítanak, lehetővé teszik a nagyobb teljesítmény elérését, az erősítés szabályozását és a földhurok zajának blokkolását. Az erősítő fokozatok veszik az audiojelet a bemeneti fokozat kártyájáról, használják a tápegység kimenetét, és felerősítik azt, hogy erőteljes kimenetet hozzanak létre.

Beviteli szakaszok

A beviteli szakaszokban számos feladatot kell végrehajtani:

Engedélyezze az erősítő számára, hogy RCA aljzat nélküli sztereóhoz csatlakozzon (hangszóró szintű bemenet, ha van)
Akadályozza meg, hogy a földhurok zaja a jelútba kerüljön
Keresztezési funkciók biztosítása
Engedélyezze az erősítő erősítésének beállítását

A bemeneti fokozatok egy rendkívül sokoldalú elektronikus alkatrészt használnak, amelyet műveleti erősítőnek (operational amplifier) neveznek. A műveleti erősítők apró erősítő áramkörök, amelyek miniatűr chipekbe vannak beépítve, és mindenféle audiofunkcióhoz használhatók.

Zajmegelőzés

A földhurok zaja gyakori és nagyon frusztráló autós audio telepítési probléma. Más néven alternator whine , ez egyfajta alacsony szintű elektromos zaj az audiojel útjában, amely szörnyű nyafogásként jelenik meg, amely a motor fordulatszámával nő és csökken.

Az ilyen típusú zaj a jármű karosszériáján belüli elektromos áramoknak és az audiokomponensek csatlakozásainak köszönhető. Ha a rendszer 2 vagy több pontjában különbség van az elektromos potenciál között, kis feszültségkülönbség jön létre, és ez felerősíthető. Ez magas hangú és bosszantó nyafogásnak tűnik, amelyet a hangszóróiból hallhat.

A szűrő kialakítása, az úgynevezett differenciálerősítő áramkört használnak az elülső oldalon (bemeneti oldalon), hogy hatékonyan blokkolják és kioltsák ezt a zajt, mielőtt az bejutna a zenei jelpályákba.

Crossoverek

Az elektronikus keresztváltók lehetőséget kínálnak az autó hangszóróinak küldött frekvenciatartomány szabályozására. Például mélysugárzók meghajtásakor az aluláteresztő szűrő mindent blokkol, kivéve a basszust, hogy kiváló basszus hangot adjon. Hasonlóképpen megakadályozhatja, hogy a mélyhang torzítsa a kisebb hangszórókat, például a magassugárzókat vagy az ajtóhangszórókat a magas áteresztő keresztmetszet használatával.

Megfelelő használat esetén a crossoverek nagyobb hangerőt biztosítanak, védik hangszóróit, és jobb hangminőséget biztosítanak. A fejlettebb rendszerek, például a komponens hangszórókat használó rendszerek esetében különösen hasznosak.

Az erősítők elektronikus keresztváltói ugyanazt a funkciót látják el, mint a passzív hangsugárzók, de nem tartalmaznak olyan terjedelmes alkatrészeket, mint az induktorok és a kondenzátorok. Könnyen állíthatók, illetve be- és kikapcsolhatók egy kapcsoló megnyomásával.

Erősítő erősítés

Ahogy a neve is sugallja, az erősítők erősítik a sztereó bemeneti jelét. Mivel a különböző autórádiók nem használnak szabványos kimeneti feszültséget, az erősítés beállítása szükséges a legjobb eredmény eléréséhez, beleértve a hangminőséget, az elegendő teljesítményt és a kivágásnak nevezett torzítások megelőzését.

Az erősítő erősítés beállítása lehetőséget biztosít a kimeneti szint szabályozására a bemeneti jelszint alapján. Mivel néhány autóhifi erősebb kimeneti jellel rendelkezik, az erősítés szabályozása csökkenthető, hogy jobban illeszkedjen a kimeneti szinthez és hangerőhöz.

Az erősítési szint befolyásolja a magasságot ami a határ elérése előtt még elérhető erősítés mértéke. Az autótól az otthoni sztereó készülékekig, sőt az otthoni DJ-berendezésekig minden típus tartalmaz egy erősítés beállítást.

Ez is egy módja a zaj csökkentésének. Mivel minden erősítő bizonyos szintű zajt (például „sziszegést” vagy hasonlót) ad a kimenetéhez, az erősítés csökkentése csökkenti a keletkezett és hallható zajt is.

Erősítő szakaszok és kimeneti fokozatok

Simplified illustration of the amplification stages and output that most car amps use. Beefy output transistors capable of handling large amounts of current are connected to the switching power supply and drive the speaker. They’re controlled by some smaller components needed to split the audio signal into positive and negative halves needed to reproduce the musical signal.

Power amplifiers (as seen in the image above) have main sections dedicated to modify or manipulate audio signals as well as for delivering more current and voltage. The first sections contain small components like miniature transistors that divide the audio signal into two halves.

Next, after passing through the crossover filter and other stages, they’re directed to large high current transistors supplied with higher volts from the SMPS. The input signal is magnified to an identical but much larger waveform connect to the speaker outputs.

Car audio amplifier classes explained

The class listed by a car audio amplifier manufacturer is the type of technology used for the audio signal and to deliver power. Every audio amp uses a class A, class D, or class A/B design.

Class A: The most inefficient but provides audiophile quality sound. (Used in some past designs like from Rockford Fosgate)

Class A/B: Until recently the most popular because they offer reasonable cost and good sound quality. Class A/B amps work similar to class A but switch off when the signal reaches the zero voltage threshold, reducing power consumed slightly.
Class D: These amps are increasingly more common as they use newer technology to rapidly switch the power circuitry on and off, reducing waste and heat. Sometimes mistakenly called a “digital amplifier” although they don’t use digital technology for their basic functions.

Class D vs class A/B differences

Class A/B designs conduct, follow, and amplify the analog input signal most of the time, using some power even when nothing is being delivered to the speakers. This is because even when you’re not driving speakers some power is wasted as heat due to losses. That’s one reason this type gets fairly warm especially during hard use.

They have an efficiency somewhere around 65% meaning they draw about 35% higher amps from the battery than is delivered as power to speakers. This is wasted purely as heat!

By contrast, a class D amp uses pulse width modulation (PWM) technology that switches power components on only a portion of the time . Unlike class A/B amps they convert the input signal to square waves used to control the on/off timing. These are converted back to smooth audio signal waves before being delivered to speakers.

Class D amplifier models are about 85% efficient meaning they run cooler and can be much smaller than A/B designs. As they offer more power in less, they’re really common for very high power subwoofer amplifier (mono amp) models sold today.

Class A/B amps offer lower noise levels for less money, although today’s D models have caught up fairly well especially for brand name designs.

What are channels on an amp?

Channels are independent audio paths that are used to create a sound output from an amplifier. In stereo recordings, the left and right audio sources differ and provide left vs. right audio sound.

In car audio, left and right audio channels are separate outputs from a car stereo or an independent signal path with an amplified output. They’re used to give a fuller, more realistic sound when listening. Additionally, some stereos provide front and rear outputs pairs, although these are simply the same signals provided to drive an extra pair of speakers in the rear.

In many cases stereo amplifier channels can be “bridged.” This means that 2 channels can work together in a push-pull fashion to speakers with more power than one channel alone (usually about twice the power of a single speaker output).

Car audio amp connections, inputs, and controls

Most car amplifiers, whether expensive or budget-priced, are very similar in how they’re designed. Generally power connections are located on one end and audio inputs and controls are found on the other end.

In image above you can see adjustable crossover dials and the switches to enable them. The point after which sound frequencies are blocked, called the cutoff frequency , is adjustable by the user with a small dial in some cases. In other models, it’s a fixed setting operated with a switch and can’t be changed.

However, fixed crossover frequencies are normally set to the most commonly used values for convenience.

Power connections

Power and speaker connection terminals on a Pioneer GM-D9605 car amplifier.

Power connections are typically made using larger-gauge copper wire and connectors, often included in an amp wiring kit. RCA cables are used to connect the amplifier to the audio signal outputs of the head unit from which music is played.

Note that to bridge 2 channels on the amp and deliver more power as a single channel, they’re connected in a particular way. The bottom image above shows the polarity and wiring connections required. They’re marked as “Bridged” as you can see.

In bridged mode, one channel provides the positive speaker connection and the other provides the negative.

Speaker level inputs

A speaker level input wiring harness is shown. Speaker outputs from a factory stereo can be connected to the wiring then plugged into an amp to provide a signal when RCA jacks aren’t available.

Upgrading a factory installed car audio system can be challenging as RCA jacks aren’t usually available. In that case speaker-level (also called “high level”) inputs, if available, can be used to avoid buying additional parts.

These take the higher voltage speaker level signal directly from speaker wiring and reduce it to a smaller level the amplifier can use.

The other option is to use a speaker-level adapter to do the same thing.

How are car power amps installed?

A typical installation for a car amplifier. Large-gauge power wires are connected to the power terminals and fastened using screws. Speaker wiring is connected similarly. After installation, the sound system is tested and the amp’s gain control and crossovers are adjusted as needed.

In order to work properly, car amplifiers have to be installed with sufficient size and type of power wire. The most important reason for this is because a vehicle’s original wiring cannot handle the high-current demands of an amplifier.

For example, some may draw 50 to 80 amps or more or when driving subwoofers very hard. Factory wiring isn’t rated for these kinds of demands and a loss of voltage (and consequently, power) to the amplifier would occur. Therefore we route a large enough power cable to the battery and make sure a good, clean electrical connection is made.

A sufficiently rated fuse, held in a fuse holder, protects the positive power cable. If a problem like a short circuit occurs the fuse would blow and protect against causing a fire.

There are several wiring connections used on all car amplifiers:

A fused large-gauge power wire to the battery (+12V)
Negative connection to the “ground”:negative battery terminal or car’s metal body
Remote-on wire to switch the amp on and off with the stereo or ignition switch
Audio input signals:RCA cables or speaker-level inputs
Speaker wiring connections

Fortunately, this wiring is often easily found pre-packaged and ready for use by buying an amplifier wiring kit.

Car amplifier installation diagram

How are car amplifiers helpful?

Today’s amplifiers can power a whole car audio system with excellent sound quality and volume. Some are very compact and can be installed under a seat or even inside your dashboard! A good amplifier provides several times the power output of an average car stereo. Also, they’re much more clear and crisp sounding.

Car amplifiers have many benefits as well as being a necessity in some cases. Typical car stereos, even today, can only produce about 15 to 18 watts of power per channel at most.

At higher volumes and when attempting to drive speakers that need more power, the sound from a stereo becomes distorted and terrible. Driving speakers with higher volume is basically impossible with only a car stereo.

Car amps offer much better sound, especially for bass-heavy music. There are also some special situations where they’re the only option for upgrading the sound in a vehicle:

Factory stereo systems with no woofer
Factory-installed amplifiers that have died or are weak
The desire for powerful, clear sound when enjoying higher-quality music
Vehicle owners who want heavy volume
Boat and other outdoor vehicle owners (outdoor vehicles need extra power for better sound)

Additional benefits

As I mentioned earlier, many offer features like built-in crossovers that can prevent distortion and allow you to play speakers at higher volumes with enhanced clarity. Factory systems normally can’t do this and the sound will “break up” early when turned up to higher volumes.

Installing an aftermarket amplifier resolves this problem and allows more control over your audio system. Additionally, a system can easily be expanded to add a subwoofer for missing bass by either adding a 2nd amplifier or using 2 channels of a 4 channel amp to drive it.

2 channel vs 4 channel amps – what are the differences?

4 channel amplifiers are essentially a 2 channel amp with an additional stereo channel pair designed in. They offer several benefits:

You can drive front and rear speakers
Can drive front full-range speakers and use rear channels for a subwoofer
More compact than 2 separate stereo amps

Most 4 channel amplifiers today are bridgeable so they’re very flexible in how they can be used. However, be aware that a 2 or 4 channel amp normally requires a minimum of 4 ohms when bridged unlike stereo mode.