อธิบายแอมป์คลาส B: ประสิทธิภาพ การบิดเบือนครอสโอเวอร์ และตัวเลือกโมดูล

แอมป์คลาส B 100 W ที่ไม่ได้ใช้งานแทบไม่ดึงอะไรเลยและแทบจะไม่ทำให้ฮีทซิงค์อุ่นขึ้นเลย ป้อนวงจรเดียวกันเข้าไปในลำโพง 4 โอห์มแล้วรันที่หนึ่งวัตต์ และมีรอยบากปรากฏขึ้นตรงจุดที่รูปคลื่นข้ามศูนย์ ประสิทธิภาพเป็นส่วนที่ง่ายของโทโพโลยีนี้ ความเป็นเส้นตรงรอบๆ จุดข้ามศูนย์คือสิ่งที่ตัดสินว่าจะอยู่ในผลิตภัณฑ์เครื่องเสียงสำเร็จรูปหรือไม่

ข้อสรุปประการแรกคือ: สำหรับอุปกรณ์เครื่องเสียง คลาส B ล้วนๆ มักไม่ใช่คำตอบสุดท้ายที่ถูกต้อง เป็นจุดอ้างอิงทุกคลาสของแอมพลิฟายเออร์อื่นๆ ที่ถูกวัด และเป็นเหตุผลที่ทำให้คลาส AB มีอยู่ หากคุณกำลังระบุโมดูลเครื่องขยายเสียงสำหรับลำโพงพาวเวอร์ ซับวูฟเฟอร์ หรือระบบแบบพกพา การทำความเข้าใจคลาส B จะบอกคุณได้อย่างชัดเจนว่าคุณต้องจ่ายเงินเพื่อข้อดีข้อเสียใดบ้าง และข้อกำหนดเฉพาะใดที่ต้องการจากซัพพลายเออร์

แอมป์คลาส B คืออะไรกันแน่

ข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับแอมพลิฟายเออร์ในอุตสาหกรรมกำหนดคลาส B ตามมุมการนำไฟฟ้า อุปกรณ์เอาท์พุตสองตัวจะใช้งานร่วมกัน และแต่ละตัวจะควบคุมครึ่งหนึ่งของรอบสัญญาณพอดี — 180 องศา อุปกรณ์เครื่องหนึ่งดันกระแสเข้าสู่โหลดในครึ่งบวก อีกเครื่องหนึ่งดึงกระแสออกมาในครึ่งลบ และร่วมกันสร้างรูปคลื่นเต็มรูปแบบที่เอาท์พุตขึ้นมาใหม่

เนื่องจากอุปกรณ์ทั้งสองเครื่องอยู่ที่จุดตัดเมื่อไม่มีสัญญาณ จึงแทบไม่มีกระแสไฟนิ่งและแทบไม่มีความร้อนขณะไม่ได้ใช้งาน ทรัพย์สินอันเดียวนั้นคือการอุทธรณ์ เพดานประสิทธิภาพทางทฤษฎีของเวที Push-Pull คลาส B ในอุดมคติคือ pi/4 หรือประมาณ 78.5% เทียบกับประมาณ 25% สำหรับเวที ชั้นเรียน A ที่อุปกรณ์ดำเนินการผ่านทั้งหมด 360 องศา

สิ่งที่จับได้ก็คือทั้งสองซีกจะต้องพบกันอย่างแม่นยำที่ศูนย์โวลต์ ในซิลิคอนจริงพวกเขาไม่ได้ทำอย่างนั้น และความไม่ตรงกันนั้นกำหนดชื่อเสียงของชั้นเรียน

สเตจเอาท์พุตแบบพุช-พูล: อุปกรณ์ NPN ขับเคลื่อนครึ่งรอบเชิงบวก และอุปกรณ์ PNP จะเป็นครึ่งลบ โดยพบกันที่จุดข้ามศูนย์ซึ่งทำให้เกิดการบิดเบือนครอสโอเวอร์

คลาส B กับคลาส A, คลาส AB และคลาส D

ประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียวไม่ได้ตัดสินว่าแอมพลิฟายเออร์คลาสใดอยู่ในผลิตภัณฑ์ กระแสไฟขณะเดินเบา พฤติกรรมการบิดเบือน และการออกแบบการระบายความร้อนก็มีความสำคัญไม่แพ้กัน และตารางด้านล่างจะแสดงตำแหน่งที่แท้จริงของคลาส B

ตัวเลขเป็นเกณฑ์มาตรฐานสำหรับแต่ละโทโพโลยี ค่าในทางปฏิบัติของคลาส AB และคลาส D สะท้อนถึงช่วงที่อ้างถึงโดยทั่วไปในวรรณกรรมวิศวกรรมเสียง ในขณะที่ 78.5% เป็นเพดานคลาส B ในอุดมคติ
Class	มุมการนำ	ประสิทธิภาพ	ปัจจุบันไม่ได้ใช้งาน	พฤติกรรมบิดเบือน	การใช้งานทั่วไป
คลาสเอ	360 องศา	ประมาณ 25%	สูงมาก	ต่ำที่สุดและราบรื่นที่สุด	ไฮไฟกำลังต่ำ, ระยะปรีแอมป์
คลาสบี	180 องศา	มากถึงประมาณ 78.5%	ใกล้ศูนย์	รอยบากแบบครอสโอเวอร์ในระดับต่ำ	เครื่องส่ง RF, เกียร์แบตเตอรี่, การออกแบบแบบดั้งเดิม
คลาสเอB	แค่ 180 องศากว่าๆ	50% ถึง 70% ในทางปฏิบัติ	ต่ำ	ต่ำ; crossover largely removed	ลำโพงแบบมีกำลังขับ, ระบบเสียงระดับมืออาชีพ, ซับวูฟเฟอร์
คลาสดี	การสลับ	โดยทั่วไปมากกว่า 90%	ต่ำมาก	ต่ำ with a well-designed filter	ลำโพงแบบพกพา, PA, โมดูลซับวูฟเฟอร์

คลาส B แบ่งปันช่วงประสิทธิภาพสูงสุดเชิงเส้น แถบ คลาสเอบี แสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์จริงไปถึงจุดใดเมื่อกระแสอคติและการสูญเสียอุปทานรวมอยู่ด้วย

สองรูปแบบที่โดดเด่น คลาส B ชนะจากกระแสไฟที่ไม่ได้ใช้งาน เนื่องจากอุปกรณ์เอาท์พุตที่เป็นกลางจะดึงแทบไม่เหลืออะไรเลยจนกระทั่งสัญญาณมาถึง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมโทโพโลยีจึงยังคงอยู่ในผลิตภัณฑ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่และเครื่องส่งสัญญาณ RF โดยจะสูญเสียความเป็นเชิงเส้นตรงตรงที่มีสัญญาณเล็กๆ อยู่ และนั่นคือช่วงการฟังที่เงียบซึ่งครอบงำการใช้งานในโลกแห่งความเป็นจริง

การบิดเบือนแบบครอสโอเวอร์: ต้นทุนที่แท้จริงของประสิทธิภาพนั้น

ที่การข้ามศูนย์ อุปกรณ์เอาท์พุตทั้งสองจะใกล้ถึงจุดตัดพร้อมกันในทันที อัตราขยายลดลงในช่วงสั้นๆ กราฟการถ่ายโอนจะแบน และรูปคลื่นเอาท์พุตจะหยิบรอยบากขึ้นมา ในเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมที่มีรอยบากปรากฏเป็นละอองของฮาร์โมนิคที่มีลำดับสูง ผู้ฟังที่มีขอบจะอธิบายว่ามีความรุนแรงหรือมีทรานซิสเตอร์ จะแย่ที่สุดที่ระดับเอาต์พุตต่ำ โดยที่รอยบากเป็นส่วนสำคัญของสัญญาณ และจะจางหายไปในพื้นหลังเมื่อแอมพลิฟายเออร์ถูกขับเคลื่อนอย่างแรง

แนวโน้มที่แสดงตัวอย่างมากกว่าข้อมูลที่วัดได้: เวทีคลาส B ที่เป็นกลางจะบิดเบือนมากที่สุดที่เอาท์พุตต่ำ ในขณะที่เวทีคลาส AB ที่มีอคติดีจะเป็นเส้นตรงจนกว่าจะเริ่มมีอาการขาด

มีการแก้ไขสามประการ ปรับอุปกรณ์เอาท์พุตให้เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยเพื่อไม่ให้ปิดเครื่องโดยสมบูรณ์ ซึ่งเป็นสิ่งที่เปลี่ยนสเตจคลาส B ให้เป็นคลาส AB อย่างแม่นยำ ใช้ผลตอบรับเชิงลบที่เพียงพอเพื่อทำให้ขอบเขตครอสโอเวอร์เป็นเส้นตรง หรือทิ้งโทโพโลยีเชิงเส้นไว้ข้างหลังแล้วเปลี่ยนไปใช้คลาส D พร้อมด้วยตัวกรองเอาท์พุตที่ออกแบบมาอย่างดี ตัวเลือกแรกที่มีรูปทรงเป็นฮาร์ดแวร์เสียงสมัยใหม่: แอมพลิฟายเออร์ลำโพงส่วนใหญ่ที่ขายเป็นสเตจเสียงแบบพุชพูลคลาส B ที่จริงแล้วใช้กระแสไบแอสเล็กน้อย

เมื่อระยะเอาท์พุตมีอคติอย่างถูกต้อง ลักษณะเสียงของผลิตภัณฑ์ที่เสร็จแล้วจะถูกตัดสินใจโดยส่วนหน้าแบบอะนาล็อกที่อยู่ด้านหน้า — การควบคุมโทนเสียง, EQ กราฟิก, การผสมและการจำกัดไมโครโฟน — ซึ่งเป็นที่ที่การออกแบบวิเคราะห์ในขั้นตอนนี้ การวิเคราะห์การออกแบบเครื่องขยายเสียงคลาส AB มักจะได้รับหรือสูญเสียชื่อเสียง

PL1 Horizontal Treble and Bass EQ Module for Class AB Amplifiers

โมดูล EQ เสียงแหลมและเบสแนวนอน PL1 สำหรับเครื่องขยายเสียงคลาส AB โมดูลแอนะล็อกแนวนอนเพิ่ม EQ เสียงแหลม/เบส อินพุตไมโครโฟนและสาย ตัวควบคุมระดับเสียง และการแสดงคลิปให้กับส่วนหน้าของเครื่องขยายเสียง Class AB ดูผลิตภัณฑ์ →

โดยที่คลาส B ยังคงสมเหตุสมผล

Pure Class B ไม่ได้ล้าสมัย มีเพียงเฉพาะเท่านั้น ยังคงพบเห็นได้ทั่วไปในการขยายกำลัง RF โดยที่ตัวส่งและสัญญาณแบบห่อหุ้มคงที่จะทนต่อความไม่เชิงเส้นได้ และในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ซึ่งกระแสไฟฟ้านิ่งใกล้ศูนย์แปลเป็นรันไทม์โดยตรง นอกจากนี้ยังยังคงอยู่ในการออกแบบที่คำนึงถึงต้นทุน ซึ่งการบิดเบือนครอสโอเวอร์ในปริมาณที่พอเหมาะเป็นราคาที่ยอมรับได้สำหรับระยะเอาท์พุตที่เล็กกว่าและเย็นกว่า

การส่งสัญญาณ RF และการส่งสัญญาณคงที่ โดยที่คลาส B และคลาส C ในเครื่องส่งสัญญาณถือเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐาน
อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ ซึ่งการสิ้นเปลืองพลังงานขณะสแตนด์บายและไม่ได้ใช้งานจะเป็นตัวกำหนดว่าผลิตภัณฑ์จะทำงานได้นานแค่ไหน
แพลตฟอร์มแบบเดิมหรือแบบต้นทุนต่ำซึ่งทางเลือกอื่นคือเวที Class A ที่ใหญ่กว่าและร้อนแรงกว่า

สำหรับทุกสิ่งที่สร้างเสียงเพลงในระดับต่ำ เช่น ลำโพงเดสก์ท็อป มอนิเตอร์ในสตูดิโอ เครื่องเสียงภายในบ้าน โทษของการบิดเบือนมีมากกว่าประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น และ Class AB ยังคงเป็นคำตอบหลัก ระบบระดับมืออาชีพกำลังสูงใช้เส้นทางที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง: โมดูลคลาส H ที่ปรับรางจ่ายไฟให้ติดตามสัญญาณ ทำให้แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมอุปกรณ์เอาท์พุตมีขนาดเล็กในขณะที่ยังคงการทำงานเชิงเส้น

AMP400H 7294 Class H Power Amplifier Module with U-Shaped Radiator

AMP400H 7294 โมดูลเครื่องขยายสัญญาณเสียงคลาส H พร้อมหม้อน้ำรูปตัวยู โมดูล Class H ส่งกำลัง 400 W ที่ 4 โอห์ม, Class AB 100 W ที่ 8 โอห์ม พร้อมหม้อน้ำอะลูมิเนียมรูปตัว U และการป้องกัน ดูผลิตภัณฑ์ →

การเลือกโมดูลเครื่องขยายเสียง: ข้อมูลจำเพาะที่ตัดสินใจซื้อ

สำหรับใครก็ตามที่ระบุโมดูลแทนที่จะออกแบบขั้นตอนแยก รายการตรวจสอบด้านล่างคือสิ่งที่แยกการผสานรวมที่ราบรื่นออกจากการออกแบบใหม่หกสัปดาห์ต่อมา

กำลังไฟฟ้าพิกัดที่อิมพีแดนซ์ที่ระบุ ขนาด 500 วัตต์ไม่มีความหมายอะไรเลยหากไม่มีโหลด เนื่องจาก 500 วัตต์เป็น 4 โอห์มจะดึงกระแสไฟฟ้าเป็นสองเท่าของ 500 วัตต์เป็น 8 โอห์ม และเปลี่ยนทั้งฮีทซิงค์และข้อกำหนดในการป้องกัน
โทโพโลยีอุปทาน วัสดุหม้อแปลงเชิงเส้นนั้นเรียบง่ายและทนทาน การสลับแหล่งจ่ายที่มีการสั่นพ้องของ PFC และ LLC จะเบากว่าและทนทานต่อช่วงแหล่งจ่ายไฟหลักที่กว้างขึ้น
เรตติ้งต่อเนื่องกับพีค ตรวจสอบระดับการระบายความร้อนมากกว่าจุดสูงสุดทางการตลาด และยืนยันว่าฮีทซิงค์กำลังทำอะไร — หม้อน้ำอะลูมิเนียมรูปตัว U รับภาระจริงในโมดูลกำลังสูง
วงจรป้องกัน กระแสไฟเกิน โอเวอร์โหลด ออฟเซ็ต DC และการปิดระบบระบายความร้อนจะป้องกันทั้งโมดูลและลำโพง ในขณะที่วงจรจำกัดจะหยุดส่วนหน้าที่ผลักดันให้เอาท์พุตเกิดการถูกตัดอย่างแรง
ฟังก์ชั่นส่วนหน้า EQ กราฟิก, ลำดับความสำคัญของไมโครโฟน, เสียงก้องและการสลับโหมดเอาต์พุตจะกำหนดพื้นที่บอร์ดเพิ่มเติมและการเดินสายไฟที่คุณต้องการรอบๆ แอมพลิฟายเออร์
หลักฐานการผลิต กลุ่มผลิตภัณฑ์ SMT และห้องทดสอบเสียงจะบอกคุณว่าซัพพลายเออร์สามารถรักษาระดับความคลาดเคลื่อนของชุดการผลิตได้หรือไม่ ไม่ใช่แค่ตัวอย่างแรกเท่านั้น

เนื่องจากตัวเลือกเหล่านี้เปลี่ยนจากผลิตภัณฑ์หนึ่งไปอีกผลิตภัณฑ์หนึ่ง โปรเจ็กต์โมดูลส่วนใหญ่จึงจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนในระดับหนึ่ง เช่น แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย การวางตำแหน่งตัวเชื่อมต่อ ค่าที่ตั้งไว้ล่วงหน้า EQ หรือโหมดเอาท์พุต เป็นซัพพลายเออร์ที่มีการจัดตั้งขึ้น กระบวนการปรับแต่งโมดูล มักจะทำให้วงนั้นสั้นลงอย่างมาก

PL21 / PL21E Vertical 5-Band Graphic Equalizer and Limit Protection Module

PL21 / PL21E อีควอไลเซอร์กราฟิกแนวตั้ง 5 แบนด์และโมดูลการป้องกันขีดจำกัด โมดูลเสียงแนวตั้งมี EQ กราฟิก 5 แบนด์, การป้องกันแบบจำกัด, อินพุตไมโครโฟน/สายแบบบาลานซ์, เอาต์พุต XLR, ปุ่มควบคุมระดับเสียง และเสียงสะท้อนของไมโครโฟน PL21E ดูผลิตภัณฑ์ →

คำถามที่พบบ่อย

แอมพลิฟายเออร์คลาส B ใช้ทำอะไร?

สเตจ Pure Class B ปรากฏเป็นหลักในเครื่องขยายสัญญาณเสียง RF อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ และการออกแบบที่เน้นต้นทุน ซึ่งกระแสไฟที่ไม่ได้ใช้งานมีความสำคัญมากกว่าการบิดเบือนครอสโอเวอร์เพียงเล็กน้อย ในผลิตภัณฑ์เครื่องเสียง แนวคิดแบบพุชพูลแบบเดียวกันมักถูกนำมาใช้เป็นคลาส AB

อะไรคือความแตกต่างระหว่างแอมพลิฟายเออร์ Class A, Class B และ Class AB?

ความแตกต่างคือมุมการนำ อุปกรณ์คลาส A ดำเนินการผ่าน 360 องศาทั้งหมดและร้อนขณะไม่ได้ใช้งาน อุปกรณ์คลาส B ดำเนินการ 180 องศาแต่ละรายการและเย็นขณะไม่ได้ใช้งาน และคลาส AB ดำเนินการมากกว่า 180 องศาเล็กน้อยโดยมีกระแสไบอัสเล็กน้อย ซึ่งขจัดความผิดเพี้ยนของครอสโอเวอร์ส่วนใหญ่

เหตุใดแอมพลิฟายเออร์คลาส B จึงสร้างความผิดเพี้ยนแบบครอสโอเวอร์

ประมาณศูนย์โวลต์ อุปกรณ์เอาท์พุตทั้งสองอยู่ใกล้จุดตัด ดังนั้นให้ลดลงชั่วขณะและรูปคลื่นจะแบนลงในรอยบาก รอยบากดังกล่าวจะสร้างฮาร์โมนิคที่มีลำดับสูง และจะได้ยินได้มากที่สุดที่ระดับเอาต์พุตต่ำ

ประสิทธิภาพสูงสุดของแอมพลิฟายเออร์คลาส B คืออะไร?

ค่าสูงสุดตามทฤษฎีคือ pi/4 หรือประมาณ 78.5% สำหรับระยะผลัก-ดึงในอุดมคติ แอมพลิฟายเออร์จริงมีค่าต่ำกว่านั้นเนื่องจากการสูญเสียแหล่งจ่าย แรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวของอุปกรณ์ และกระแสไบแอสที่ใช้ในการออกแบบเชิงปฏิบัติ

โมดูลเครื่องขยายเสียง Class B สามารถขับเคลื่อนซับวูฟเฟอร์ได้หรือไม่?

สามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ แต่รอยบากแบบครอสโอเวอร์และความเครียดจากความร้อนทำให้ไม่เหมาะกับหน้าที่ของซับวูฟเฟอร์ โมดูลซับวูฟเฟอร์กำลังขับส่วนใหญ่ใช้สเตจเอาต์พุตคลาส D หรือคลาส H พร้อมด้วยส่วนหน้า DSP สำหรับการกรองและการจำกัด

Class AB ดีกว่า Class D สำหรับลำโพงขับเคลื่อนหรือไม่?

ไม่มีดีกว่าในระดับสากล คลาส AB นำเสนอพฤติกรรมเชิงเส้นและประสิทธิภาพ EMC ที่เรียบง่าย ในขณะที่คลาส D ทำงานเย็นกว่าและเบากว่าที่เอาท์พุตสูง การตัดสินใจมักขึ้นอยู่กับงบประมาณด้านความร้อน เป้าหมายน้ำหนัก และจำนวนการประมวลผลที่รวมการออกแบบไว้แล้ว

คลาส B ถือเป็นเขตแดนมากกว่าจุดหมายปลายทาง โดยกำหนดขีดจำกัดประสิทธิภาพที่แอมพลิฟายเออร์เสียงเชิงเส้นสามารถเข้าถึงได้ - ประมาณ 78.5% ในทางทฤษฎี - และถือเป็นจุดที่ความผิดเพี้ยนของครอสโอเวอร์กลายเป็นปัญหาการออกแบบที่โดดเด่น สำหรับผลิตภัณฑ์ลำโพงและโมดูลขับเคลื่อน คำตอบในทางปฏิบัติมักจะเป็นส่วนหน้าของ Class AB ที่สร้างขึ้นจากแนวคิดแบบพุชพูลแบบเดียวกัน หรือย้ายไปที่คลาส D ซึ่งประสิทธิภาพและขนาดมีความสำคัญมากกว่าเศษส่วนสุดท้ายของความเป็นเชิงเส้น การรู้ว่าผลิตภัณฑ์ของคุณอยู่ด้านใดคือแบบฝึกหัดด้านข้อกำหนดทั้งหมด