Hogyan működik az autós audioerősítő? – A D osztályú kimeneti szakasz
Miközben folytatjuk az autós audio-erősítők működésének tanulmányozását, meg kell beszélnünk, hogy mi vált manapság a legnépszerűbb dizájnná a piacon:a D osztályú kimeneti fokozatot használó erősítők. Az audiofil birodalmakban a D osztályú tervek gyakran kedvezőtlen hírnevet viselnek. A hátrányaik meghaladják az előnyeiket? Nézzük meg!
Hogyan működik a D osztályú kimeneti szakasz?
Miután a bemeneti fokozat kezelte a jelfeldolgozási igényeket, az audiojelet a kimeneti fokozatba továbbítják, így az növekszik feszültség és a MOSFET-ek megfelelő mennyiségű áramot tudnak biztosítani viszonylag alacsony impedanciájú hangszóróink meghajtásához. A modern D osztályú erősítőkben a MOSFET kimeneti eszközöket egy meghajtó IC táplálja, amely kezeli az analóg jel átalakítását impulzusszélesség-modulált jellé.
Mi az impulzusszélesség-modulált jel?
Képzeljen el, ha úgy tetszik, egy izzólámpát. Csatlakoztatjuk az izzót egy áramforráshoz, és egy számítógép által vezérelt kapcsolót helyezünk sorba az áramkörrel. Ha kikapcsoljuk a kapcsolót, a lámpa kialszik. Ha bekapcsoljuk a kapcsolót, a lámpa teljes fényerővel világít. Ha azonban nagyon gyorsan ki-be kapcsoljuk a kapcsolót, és a kapcsoló addig van bekapcsolva, amíg ki van kapcsolva, akkor az izzó a lehetséges fényerő felével fog világítani. A be- és kikapcsolási időnek ezt a változását munkaciklusnak nevezzük. Ha a be- és kikapcsolási idő egyenlő, az 50%-os munkaciklus. A különböző munkaciklusokkal rendelkező négyszögjelek használatát impulzusszélesség-modulációnak (vagy röviden PWM-nek) nevezik.
A D osztályú illesztőprogram rendkívül nagy sebességen (egyesek akár 800 kHz-en) elemzi az audiojelet, és viszonylag alacsony feszültségű PWM jelet hoz létre, amely táplálja a kimeneti eszközöket. A kimeneti eszközök nagyon gyorsan teljesen be- és kikapcsolnak. Mivel az eszközök nagyon kevés időt töltenek részlegesen bekapcsolt állapotban, nagyon csekély ellenállást mutatnak, és ennek következtében nagyon kevés energiát fogyasztanak. A legjobb D osztályú erősítők a piacon teljes teljesítmény mellett a 92%-ot is meghaladó összhatékonyságot kínálnak. Ez a kiváló hatásfok ellentétben áll az AB osztályú erősítőkével, amelyek az erősítőbe betáplált energia 35-50%-át alakítják hővé.
A kompakt lemezek a PWM olyan verzióját használják, ahol a kimeneti impulzus munkaciklusa egy 16 bites digitális szóban van tárolva. Ez 65 536 lehetséges amplitúdószintet ad nekünk. A modern D osztályú illesztőprogramokkal ellentétben a mi hangunkat 44 100 minta/másodperc sebességgel tároljuk. Ez még mindig bőven elegendő a teljes hangspektrum reprodukálásához.
D osztályú áramkörök elrendezése
Végül a D osztályú erősítők kimeneti eszközei általában AB osztályú konfigurációban vannak elrendezve, ahol az egyik eszköz a hullámforma negatív részét, a másik pedig a pozitív részét hajtja meg. Mint ilyen, a D osztály a kimeneti eszközök használatát írja le, nem pedig az áramkörben való elektromos tájolásukat.
A D osztályú erősítők hátrányai
Ha elolvasta a BestCarAudio.com torzítással kapcsolatos cikkeit, akkor tudja, hogy a négyzethullámú váltakozó áramú jel a következőkből áll:nagyszámú nagyfrekvenciás harmonikus. Valószínűleg hallotta már ezt a jelenséget otthonában, ha van dimmer néhány lámpán. A lámpákban lévő izzószál időnként megszólal, a fényerő-szabályozó szintjétől függően. Mivel csak egy hangjelet szeretnénk visszaadni a hangszórónak, az erősítő tervezők passzív szűrőhálózatot adnak a MOSFET-ek kimenetéhez. This network includes an inductor in series with the load as well as a capacitor and resistor in parallel and acts as a low-pass filter to remove this high-frequency switching noise.
One drawback of a Class D design is that these output filter components interact with the frequency-dependent variations in load impedance to alter the frequency response of the amplifier. While the effect is minute, it can give Class D amps a different overall tonal balance than you’d get from an AB design. Of course, a little manipulation with a digital signal processor (DSP) will get that back in check in a jiffy.
Another issue with all this high-frequency energy is the potential for electrical interference with other systems in the vehicle. Most commonly, AM or FM radio reception can be washed out or dramatically reduced. While the better amplifier manufacturers do everything possible to mitigate radio-frequency interference, problems can still occur — the best plan to keep the amplifier as far away as possible from the radio antenna.
Why Would You Want a Class D Amplifier?
The long and the short of it is that companies have invested in developing Class D amplifiers in an effort to shrink the physical size requirements of amplifiers, supposedly to make it easier for installation technicians to find mounting locations for them. The reality is, heatsinks for amplifiers are one of the more expensive single components in an amplifier. If the size of the heatsink can be reduced, so can the cost of the amplifier. The days of 40- and 50-watts-per-channel stereo amps with a footprint of more than a square foot are long gone, thanks to modern Class D designs. Now, you can get more than 1,000 watts of power from that same physical space.
Class D amplifiers are a good solution for subwoofer systems because they do offer increased efficiency over their Class AB counterparts, and almost all amplifier manufacturers have at least one series of Class D amplifier in their catalog. Your local specialist mobile enhancement retailer can help you choose a solution with the right power level, number of channels and features to make your car stereo sound great.