Усилители класса AB и D в АвтоЗвуке. Что куда и почему (видео)?

статья основана на более информативном видеоматериале доступном по ссылкам ниже:

Сегодняшняя статья будет посвящена тому, какие усилители применять в качественных и грамотных автозвуковых системах: класса А, АВ, В или цифровые (класс D).

Поговорим о теории

Самый первый класс усилителя - класс А, появившийся более ста лет назад. В нём один активный элемент (лампа или транзистор) усиливает входящий аналоговый сигнал с минимальными потерями. Но КПД таких усилителей крайне низкое - получить значимую мощность в автомобиле практически невозможно: они будут безумно дорогими, сильно греться и много потреблять энергии. И при этом, все эти три фактора могут сложиться воедино.

Класс В - в корпусе два активных элемента, каждый работает на свою половину звуковой волны. КПД в два раза выше, чем у класса А, можно получить большую мощность при меньших затратах. Но у них есть проблема: при переходе плюсовой волны на минусовую возникает стык, который мы слышим, как искажения.

Класс АB - гибрид класса А и класса B. Появляется ток покоя, который позволяет транзисторам работать чуть дольше на месте стыка, убирая искажения. На малой мощности усилители АB работают почти как класс А, при больших амплитудах - как класс B. Это позволило совместить плюсы и убрать минусы обоих классов. Большинство аналоговых усилителей в автозвуке - именно класса АB, за счет простоты и дешевизны производства.

Величина тока покоя играет важную роль: чем он выше, тем усилитель ближе к классу А, но тем дороже схема питания и корпус (усилитель сильно греется).

На качество работы также влияет уровень компонентов. Многие инженеры «играются» со звуком - отсюда разные характеры усилителей (немецкий сухой звук, итальянский красочный и т.д.).

Класс D (цифровые усилители) - появились примерно на 50 лет позже.

Работают по иной схеме: аналоговый сигнал преобразуется в импульсный модульный, усиливается двумя транзисторами в ключевом режиме, затем приводится обратно в аналоговый.

С точки зрения теории цифровой усилитель всегда будет хуже класса АB из-за дополнительных преобразований. Но это не совсем корректное утверждение. Усилители класса D называют цифровыми по двум причинам: принцип работы похож на схемы цифровых обработок, и в некоторых моделях начали применять DSP-чипы для моделирования импульсов. Буква D не имеет отношения к слову «digital» - это совпадение.

Усилители класса АB и D занимают 99% рынка.

Сравнение АB и D

У класса D есть главный плюс - очень высокий КПД (до 95%). Это позволяет делать усилители аналогичной мощности в гораздо более компактном корпусе, что удобно для установки и экономически выгодно.

Второй плюс и одновременно минус - нейтральность. У инженеров меньше возможностей вмешаться в характер звука. Это плюс и минус.

Ещё одна особенность - более высокий демпинг-фактор, благодаря чему динамики с тяжёлой подвижкой контролируются лучше.

Главный ограничитель цифровых усилителей всегда был - скорость включения/выключения транзисторов. Чем выше частотный диапазон, тем сильнее сказывался недостаток скорости. Но сейчас появились транзисторы с такой высокой скоростью, что цифровой усилитель уже нельзя ушами отличить от аналогового. Другой вопрос - цена.

Практическое применение

На ВЧ/СЧ динамики - всегда усилители класса АБ. Какая-то выдающаяся мощность не нужна. До сих пор нельзя сделать усилитель класса D близким к АВ за те же деньги. Если мы берем усилитель класса АВ на СЧ/ВЧ динамики за 20 тысяч рублей, то чтобы приблизиться к показателям цифровика, то должны увеличить цену в 2-3 раза. При одинаковой цене АВ будет играть всегда лучше. Бюджетные цифровые усилители играют очень плохо, и это особенно слышно на ВЧ/СЧ. Если хотите компактный усилитель - придётся заплатить намного больше за хороший цифровой.

На мидбасы и тылы - ситуация сложнее. Чем мощнее усилитель класса АВ, тем непропорционально растёт его стоимость. У цифровых усилителей такого сильного роста нет. Плюс у D-усилителей хороший демпинг-фактор - они лучше контролируют мидбасы или сабвуфер Но ступеньки, которые слышны на серединках и твиттерах, на мидбасах теряются за счёт особенностей работы самого динамика. На этот вопрос нужно смотреть индивидуально: смотреть на модель мидбасов, модель усилителя и требования владельца к громкости и особенностям звука. Лично я до сих пор не определился, какие усилители мне нравятся больше для мидбасов - АБ или цифровик.

С началом пандемии стоимость чипов для цифровых усилителей подскочила, и хорошие D-усилители стали заметно дороже. Так что класс АВ по-прежнему имеет преимущество по соотношению цена-качество, хотя оно не очень большое.

Можно провести такую аналогию: для 16-см мидбасов не самой высокой мощности логичнее применять АВ класс. Если слушаете громко или стоят 20-см мидбасы - имеет смысл применять класс D.

На сабвуфер - всегда класс D. Даже если взять мощный АВ-усилитель, он будет безумно дорогим, а огрехи D-усилителей на сабвуфере не будут слышны. Более высокий демпинг-фактор и контроль для тяжёлой подвижной системы сабвуфера - преимущество.

Золотое правило: на ВЧ/СЧ - АВ. На мидбасы и тылы - АВ или D (индивидуально). На сабвуфер - всегда D.

О других классах - классы H, Z, G, J в автозвуке практически не встречаются.

Наука не стоит на месте. Возможно, через 5-10 лет по соотношению цена-качество цифровые усилители сравняются с АВ даже на ВЧ/СЧ.

Даже сейчас из-за наличия "супер маленьких" цифровичков часто даже на СЧ/ВЧ я их уже рекомендую - малый габарит "многое решает" в ряде случаев.

Не стоит паниковать, если у вас на ВЧ/СЧ стоит недорогой цифровой усилитель. Усилители, особенно современные, в меньшей степени влияют на качество звука, чем многие другие компоненты. Иногда правильный подбор межблочных кабелей может повлиять на звук гораздо сильнее, чем смена бюджетного усилителя на очень дорогой.

Надеюсь, тему классов усилителей я раскрыл максимально понятно.