อธิบายเครื่องขยายเสียงคลาส: วิธีเลือกคลาส AB, D หรือ H สำหรับการออกแบบลำโพง

ใบเสนอราคาสองรายการตกลงบนโต๊ะของคุณสำหรับบอร์ดซับวูฟเฟอร์กำลังไฟ 2 x 500 W ใบเดียวกัน ตัวแรกสร้างขึ้นรอบๆ เวที ชั้นเรียน เอบี โดยมีฮีทซิงค์ซึ่งมีขนาดประมาณหนังสือปกอ่อน อย่างที่สองใช้เวที คลาสดี บนกระดานที่มีขนาดใหญ่กว่าโทรศัพท์เพียงเล็กน้อย ทั้งคู่มีความซื่อสัตย์เกี่ยวกับระดับพลังงาน มีเพียงอันเดียวเท่านั้นที่จะพอดีกับตู้ที่คุณได้ใช้เครื่องมือไว้แล้ว และมีเพียงอันเดียวเท่านั้นที่จะผ่านการทดสอบการระบายความร้อนในตู้ไม้แบบปิดที่อุณหภูมิแวดล้อม 40 °C

นั่นคือการตัดสินใจที่แท้จริงเบื้องหลังวลี "คลาสแอมพลิฟายเออร์" คลาสของแอมพลิฟายเออร์อธิบายว่าอุปกรณ์เอาท์พุตนำกระแสไฟฟ้าข้ามวงจรสัญญาณหนึ่งวงอย่างไร ตัวเลือกเดียวนั้นเป็นตัวกำหนดปริมาณความร้อนที่คุณต้องขจัดออกไป ประเภทของพาวเวอร์ซัพพลายที่คุณต้องซื้อ ปริมาณการกรองและการป้องกันบอร์ดที่ต้องการ และปริมาณอะลูมิเนียมที่เข้าไปในแชสซี ไม่ได้ตัดสินด้วยตัวเองว่าผลิตภัณฑ์ฟังดูดีหรือไม่

สิ่งที่ป้ายกำกับชั้นเรียนอธิบายจริงๆ

ชื่อคลาสมาจากคุณสมบัติทางกายภาพประการหนึ่ง นั่นคือ ระยะเวลาที่อุปกรณ์เอาท์พุตยังคงเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในระหว่างวงจรสัญญาณเสียงเดียว คลาส A ทำให้พวกเขาดำเนินการตลอดเวลา คลาส B แบ่งวงจรระหว่างอุปกรณ์สองเครื่อง โดยแต่ละอุปกรณ์ควบคุมครึ่งหนึ่ง คลาส AB ช่วยให้อุปกรณ์ทั้งสองเปิดออกเล็กน้อยที่จุดข้ามศูนย์ ดังนั้นการส่งมอบจึงราบรื่น คลาส D ละทิ้งแนวคิดเชิงเส้นไปโดยสิ้นเชิงและเปลี่ยนอุปกรณ์เอาท์พุตที่ความถี่ไม่กี่ร้อยกิโลเฮิรตซ์ โดยเข้ารหัสเสียงเป็นความกว้างพัลส์ คลาส H เก็บเวทีเสียงเชิงเส้นไว้แต่ทำให้รางจ่ายไฟก้าวขึ้นและลงเพื่อติดตามขอบเขตสัญญาณ

ทุกสิ่งทุกอย่างเป็นไปตามนั้น เวทีที่ดำเนินการตลอดเวลาจะสิ้นเปลืองความร้อนเป็นจำนวนมาก สเตจที่สวิตช์แทบจะไม่สูญเสียอะไรเลยในอุปกรณ์ แต่ดันปัญหาการออกแบบเข้าไปในตัวกรองเอาท์พุต เกทไดรฟ์ และงบประมาณการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า สเตจที่เคลื่อนรางจะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมอุปกรณ์เอาท์พุต ซึ่งเป็นที่มาของความร้อนในแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นโดยตรง

สิ่งที่ฉลากไม่ได้บอกคุณคือคุณภาพงานสร้าง โมดูล Class D ที่มีการจัดวางไม่ดีและโมดูลที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างระมัดระวังใช้ชื่อเดียวกัน และอาจมีอุณหภูมิฮีทซิงค์ที่แตกต่างกันได้ถึง 15 °C ที่ระดับเอาต์พุตเดียวกัน

ประสิทธิภาพความร้อนและการบิดเบือนควบคู่กัน

การออกแบบที่เผยแพร่อ้างอิงถึงแถบประสิทธิภาพที่กว้าง เนื่องจากจำนวนจริงขึ้นอยู่กับระดับเอาต์พุต อิมพีแดนซ์โหลด และการออกแบบแหล่งจ่ายไฟ ตัวเลขด้านล่างนี้คือช่วงที่วิศวกรมักใช้เมื่อเปรียบเทียบโทโพโลยีที่เอาต์พุตพิกัดเต็มหรือใกล้เคียง

คลาส AB: ความเป็นเส้นตรงที่คุณจ่ายให้กับความร้อน

คลาส AB มีอยู่เพื่อลบรอยบากครอสโอเวอร์ของคลาส B โดยไม่ต้องจ่ายราคาเต็มของคลาส A กระแสไบแอสเล็กน้อยจะทำให้อุปกรณ์เอาท์พุตทั้งสองทำงานรอบๆ จุดศูนย์ ดังนั้นการส่งต่อระหว่างอุปกรณ์ทั้งสองจึงราบรื่น กระแสไฟนิ่งโดยทั่วไปในโมดูล pro-audio อยู่ที่หลายสิบมิลลิแอมป์ต่อคู่อุปกรณ์ ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้รอยบากอยู่นอกช่วงเสียงแต่ก็เล็กพอที่จะทำให้แอมพลิฟายเออร์ไม่สุกขณะไม่ได้ใช้งาน

การค้าขายคือความร้อนมีความต่อเนื่อง โมดูลคลาส AB ขนาด 400 W ดึงกระแสไฟที่มีความหมายแม้ไม่มีสัญญาณ และต้องมีขนาดฮีทซิงค์ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด: สัญญาณรบกวนสีชมพูที่กำลังหนึ่งในแปดเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงในชั้นวางที่มีการไหลเวียนของอากาศไม่ดี นั่นคือเหตุผลที่โมดูลแอนะล็อกมีแนวโน้มที่จะติดตั้งฮีทซิงค์อัดขึ้นรูปขนาดใหญ่ ขายึดอะลูมิเนียมรูปตัว U และบางครั้งก็มีพัดลมด้วย ผู้ซื้อที่เปรียบเทียบเฉพาะกำลังไฟบนฉลากมักจะพลาดสิ่งนี้ จากนั้นจึงพบว่ากำลังไฟ 400 วัตต์เดียวกันในโมดูล Class D ต้องการเศษโลหะเพียงเล็กน้อย

ข้อดีเป็นที่เข้าใจกันดี: ไม่มีสารตกค้างในสวิตช์ ไม่มีตัวกรองเอาต์พุตที่โต้ตอบกับโหลด การจ่ายไฟแบบธรรมดาที่ใช้หม้อแปลง และพฤติกรรมที่ช่างเทคนิคภาคสนามรู้วิธีการบริการอยู่แล้ว

คลาส D: ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับแหล่งจ่ายที่คุณจับคู่ด้วย

โมดูลคลาส D สลับที่สองสามร้อยกิโลเฮิรตซ์และสร้างเสียงใหม่ผ่านตัวกรองเอาต์พุต LC อุปกรณ์ใช้เวลาส่วนใหญ่ไม่ว่าจะเปิดหรือปิดอย่างเต็มที่ ดังนั้นการสูญเสียการนำไฟฟ้าจึงมีน้อยและพาดหัวเรื่องประสิทธิภาพเป็นจริง สิ่งที่พาดหัวข่าวซ่อนอยู่ก็คือข้อได้เปรียบนั้นมีเพียงกำลังไฟพิกัดที่ใกล้เคียงเท่านั้น ที่ระดับการฟังในเบื้องหลัง การสูญเสียการสลับและเกตไดรฟ์มีอิทธิพลเหนือและประสิทธิภาพลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งมีความสำคัญสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่มากกว่าผลิตภัณฑ์ที่ใช้พลังงานหลัก

การออกแบบส่วนที่เหลือมีน้ำหนักเท่ากัน เวลาตายที่สั้นเกินไปทำให้เกิดการยิงทะลุ ยาวเกินไปและความบิดเบี้ยวจะเพิ่มขึ้นที่เอาท์พุตต่ำ ตัวกรองเอาต์พุตจะต้องคงที่ตลอดโหลดจริง ไม่ใช่ตัวต้านทานจำลองบนโต๊ะ และอุปทานก็ต้องตามให้ทัน: เวที Class D ที่จับคู่กับรางที่นุ่มนวลและไม่มีการควบคุมจะทำให้เสียงเบสลดลงและยกเลิกผลประโยชน์ นั่นคือเหตุผลที่อุปกรณ์ LLC แบบเรโซแนนซ์และส่วนหน้าที่แก้ไขตัวประกอบกำลังกลายเป็นมาตรฐานในโมดูลที่จริงจัง

EON522SUB โมดูลเครื่องขยายเสียงซับวูฟเฟอร์ที่ใช้งานอยู่ จับคู่แหล่งจ่ายเรโซแนนซ์ 800 W LLC กับเวทีเบส 500 W Class D แก้ปัญหารางเลื่อนและเสียงรบกวนจากการเปลี่ยนในซับวูฟเฟอร์ที่จ่ายไฟ ดูผลิตภัณฑ์ →

ตามตัวอย่างของรูปแบบ โมดูล เช่น EON522D-2092 จับคู่สเตจ Class D ความถี่ต่ำผ่าน 500 W และความถี่สูงผ่าน 200 W เข้ากับแหล่งจ่ายเรโซแนนซ์ LLC ซึ่งเป็นการผสมผสานที่ทำให้รางเลื่อนและสัญญาณรบกวนจากสวิตช์อยู่ภายใต้การควบคุมในกล่องหุ้ม 2.1

คลาส H: การสลับรางที่ด้านบนของช่วงกำลัง

คลาส H คงระยะเอาท์พุตเชิงเส้นแต่ให้รางจ่ายมากกว่าหนึ่งราง เมื่อเปลือกสัญญาณข้ามเกณฑ์ เครื่องขยายสัญญาณจะสลับไปที่รางที่สูงกว่า พอตกกลับรางก็หล่นอีก ดังนั้นอุปกรณ์เอาท์พุตจึงมองเห็นกระแสไฟเพียงไม่กี่โวลต์ผ่านอุปกรณ์เหล่านั้น แทนที่จะมองเห็นรางทั้งหมด และความร้อนที่จะเข้าไปในฮีทซิงค์ก็ไม่เคยเกิดขึ้น ในทางปฏิบัติ โมดูลคลาส H มอบพลังของการออกแบบคลาส AB ที่ใหญ่กว่ามากในความลึกของแชสซีเท่ากัน

ประสิทธิภาพนั้นไม่ฟรี วงจรสวิตชิ่งรางจะเพิ่มชิ้นส่วนและค่าใช้จ่าย การเปลี่ยนแปลงอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดได้หากเลือกเกณฑ์การเปรียบเทียบไม่ถูกต้อง และหม้อแปลงต้องใช้ก๊อกหลายครั้ง นอกจากนี้ยังทำให้เอกสารประกอบการบริการมีความสำคัญมากขึ้น เนื่องจากช่างเทคนิคที่ปฏิบัติต่อโมดูลเหมือนกับบอร์ด AB ธรรมดาจะวินิจฉัยข้อผิดพลาดของรางผิดพลาดว่าเป็นอุปกรณ์เอาท์พุตขัดข้อง

AMP400H 7294 โมดูลเครื่องขยายสัญญาณเสียงคลาส H รวมสเตจความถี่ต่ำ/กลาง 400 W Class H เข้ากับสเตจความถี่สูง 100 W Class AB และหม้อน้ำอะลูมิเนียมรูปตัว U เพื่อเอาต์พุตที่เสถียร ดูผลิตภัณฑ์ →

โมดูลในหมวดหมู่นี้ เช่น AMP400H-7294 ที่มีหม้อน้ำอะลูมิเนียมรูปตัวยู โดยทั่วไปจะระบุไว้สำหรับซับวูฟเฟอร์และไลน์อาเรย์ โดยคาดว่าจะให้เอาต์พุตสูงอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายชั่วโมง แทนที่จะเป็นนาที

สิ่งที่ตัวเลือกคลาสเปลี่ยนแปลงไปในโมดูลสแต็ก

ระดับพลังคือบอร์ดหนึ่งชุดต่อกัน และการตัดสินใจในชั้นเรียนจะกระเพื่อมไปทั่วทั้งบอร์ดที่เหลือ สเตจคลาส D ที่มีลิมิตเตอร์ที่รวดเร็วจำเป็นต้องมีโมดูลปรีแอมป์ที่สามารถป้อนสัญญาณที่สะอาดและมีขนาดเหมาะสม สเตจคลาส AB ที่มีเฮดรูมเกนเพิ่มขึ้น 20 เดซิเบลจะมีพฤติกรรมแตกต่างออกไปจากแหล่งเดียวกัน โครงสร้างเกน พฤติกรรมของคลิป เกณฑ์การป้องกัน และแม้กระทั่งตัวเลือกวอลลุ่มเทเปอร์ ล้วนเปลี่ยนแปลงไปตามโทโพโลยี

DSP1903 ADAU1701 โมดูล DSP สำหรับระบบ 2.1 โมดูล DSP ที่ใช้ ADAU1701 พร้อมโหมด EQ ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าสี่โหมด, Bluetooth และ XLR I/O เหมาะสำหรับการจับคู่พฤติกรรมของลิมิตเตอร์ในระบบ Line Array 2.1 ดูผลิตภัณฑ์ →

ในทางปฏิบัติ นี่คือจุดที่ซัพพลายเออร์แบบโมดูลาร์ได้รับการเก็บรักษาไว้ โมดูล DSP เช่น DSP1903 ที่สร้างขึ้นบน ADAU1701 และมีโหมด EQ ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าสี่โหมดสำหรับระบบ Line Array 2.1 จะต้องจับคู่กับพฤติกรรมของตัวจำกัดของระดับพลังงานใดก็ตามที่อยู่ด้านล่าง หากมีการระบุทั้งสองอย่างแยกจากกัน ระบบจะคลิปก่อนหรือป้องกันล่าช้า ของเรา คำแนะนำเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนการออกแบบ A, AB, D และ H เจาะลึกถึงวิธีกำหนดเกณฑ์เหล่านั้น

จับคู่คลาสกับผลิตภัณฑ์ที่คุณกำลังสร้าง

โปรเจ็กต์ลำโพงขับเคลื่อนส่วนใหญ่มีรูปแบบไม่กี่รูปแบบ และแต่ละรูปแบบจะจำกัดตัวเลือกชั้นเรียนให้แคบลงอย่างรวดเร็ว:

• ระบบแถวลำดับและคอลัมน์ น้ำหนักและความหนาแน่นของชั้นวางเป็นตัวกำหนด คลาส D ที่มีแหล่งจ่ายเรโซแนนซ์เป็นค่าเริ่มต้น โดยคลาส H สงวนไว้สำหรับโมดูลที่ต้องทำงานที่เอาท์พุตที่สูงมากเป็นเวลานาน
• ซับวูฟเฟอร์ กำลังไฟฟ้าต่อเนื่องสูงเป็นโหลดความต้านทานต่ำ คลาส D ที่มีแหล่งจ่ายที่แข็งแกร่งจะจัดการได้ดีที่สุด แหล่งจ่ายไฟไม่ใช่แอมพลิฟายเออร์ มักจะเป็นส่วนจำกัด
• ลำโพงแบบพกพาและใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพในการโหลดชิ้นงานมีความสำคัญมากกว่าจำนวนสูงสุด คลาส D เป็นเพียงตัวเลือกเดียวที่สมจริง และความสูญเสียที่ไม่ได้ใช้งานสมควรได้รับความสนใจมากพอๆ กับเอาท์พุตสูงสุด
• มิกเซอร์ขับเคลื่อนและกล่องอะนาล็อกที่คำนึงถึงต้นทุน คลาส AB ที่มีหม้อแปลงเชิงเส้นช่วยให้รายการวัสดุเรียบง่ายและเรื่องราวการบริการคุ้นเคย โดยเสียฮีทซิงค์ที่ใหญ่กว่า
• ซับวูฟเฟอร์ทัวริ่งกำลังสูง การออกแบบคลาส H หรือคลาส D บนรางสูง ขึ้นอยู่กับว่าทีมออกแบบชอบพฤติกรรมเชิงเส้นหรือน้ำหนักขั้นต่ำ

สิ่งที่ต้องตรวจสอบกับซัพพลายเออร์โมดูลก่อนที่คุณจะกระทำการ

วัตต์ของแผ่นข้อมูลเป็นตัวเลขที่มีประโยชน์น้อยที่สุดในการสนทนา ประเด็นเหล่านี้คือจุดที่แยกการออกแบบที่คงสภาพการใช้งานภาคสนามออกจากการออกแบบที่กลับมา:

1. ประสิทธิภาพและอุณหภูมิเคสที่กำลังหนึ่งในแปด ไม่ใช่เพียงที่เอาท์พุตพิกัดเต็ม วัดในอากาศนิ่ง ณ สภาพแวดล้อมที่คุณต้องการ
2. การบิดเบือนที่ 1 W และที่ 10 W โดยที่สิ่งประดิษฐ์แบบครอสโอเวอร์และการสลับมีอยู่จริง
3. พฤติกรรมการป้องกัน: จะเกิดอะไรขึ้นกับเอาท์พุตที่ลัดวงจร โหลดที่ไม่ตรงกัน หรืออุปทานลดลง และไม่ว่าโมดูลจะฟื้นตัวได้เองหรือไม่
4. ข้อกำหนดด้านการจัดหา รวมถึงการแก้ไขตัวประกอบกำลังที่จำเป็นสำหรับตลาดที่คุณจัดส่งไปหรือไม่
5. EMI และสัญญาณรบกวนขณะไม่ได้ใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโมดูล Class D ที่ป้อนไดรเวอร์การบีบอัดประสิทธิภาพสูง
6. ความสอดคล้องระหว่างต้นแบบและการผลิตจำนวนมาก ซึ่งเป็นคำถามด้านการผลิตพอๆ กับคำถามทางวิศวกรรม

สำหรับผู้ซื้อที่ต้องการการกำหนดค่าที่ไม่ได้มาตรฐาน ลำดับที่เหมาะสมคือการชำระคลาสและโทโพโลยีการจัดหาก่อน จากนั้นจึงนำโมดูลผ่าน การพัฒนาที่กำหนดเอง สำหรับโครงสร้างเกน ตัวเชื่อมต่อ และพฤติกรรมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า การเปลี่ยนคลาสหลังจากที่ตู้และแหล่งจ่ายไฟค้างมีราคาแพง

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับคลาสแอมป์