УМЗЧ А КЛАССА НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

Привет всем любителям хорошего аудио. Изучив несколько статей про разработку итальянского инженера-аудиотехника Андреа Чуффоли про усилитель Power Follower 99c, подумалось собрать тоже такую вещь. Были подобраны необходимые детали, прочитаны несколько статей и в путь… Первый канал оконечного усилителя на IRFP150N собран за пару часов неспешно, с перекурами и перерывами на общение с друзьями и парочку онлайн-игр. Тем более что схема совсем не сложная.

Схема принципиальная УМЗЧ Power Follower 99c

Сразу хочу предостеречь — включать это чудо без мало-мальских приличных радиаторов — это 100% убийство полевых транзисторов! Греется схема как небольшой масляный обогреватель. Всё-ттаки чистый А-класс.

Все три транзистора IRFP150N в каждом канале закрепил на один радиатор (один радиатор — один канал). Для этой цели использовал недавно удачно приобретенного донора «Кумир-001». Радиаторы меньших размеров, думается мне, не будут достаточно охлаждать схему.

Включил: вроде ничего не взорвалось, выставил половину напряжения на предохранителе. Подключил нагрузку (колонки S30), сигнал на вход подал со звуковой карты компьютера… И расстроился: звук хороший, активный, насыщенный, но максимум 4 Ватта на слух.

Как это часто бывает сыграла невнимательность. Огромное спасибо другу Сергею, который изучив оригинальную статью на английском языке подсказал, что схема этого оконечного усилителя не что иное, как, цитирую «усилитель тока, и коэффициент усиления по напряжению у него равен 1. Именно поэтому к нему делают специальные ламповые предусилители или на транзисторах с высоким питающим напряжением», конец цитаты.

Блок питания и преамп

Следовательно, нужен хороший предварительный усилитель — ламповый, транзисторный, любой. Выбрал вот такой вариант:

Ибо уж если полевики, то полевики до конца.

На входе диодного моста — 60 Вольт (трансформатор ТПП-235-220-50), на выходе БП — 58,8 Вольт, в обоих плечах.

По поводу усилителя мощности, вот комментарии по результатам первых испытаний:

1. Каждый канал собирается согласно первой схемы, и каждый канал должен питаться от отдельной вторичной обмотки трансформатора со своим диодным мостом и конденсатором.
2. Радиатор и еще раз радиатор!
3. Подстроечник 500 Ом за неимением заменил на многооборотный 1 кОм, следовательно 1.8 кОм резистор поменял на 1.2 кОм.
4. Переключатель режимов (1.5А/3А) делать не стал, поскольку необходимость этого очень сомнительна, следовательно второй резистор 0,47 не нужен. Вместо трехватного 0,47 использовал три 2-омных двухватника параллельно (МЛТ-2, например).
5. Питается от трансформатора из фирменного сабвуфера с двумя вторичными обмотками по 24 Вольта и одной 14 Вольт (это будет питание схемы индикации).
6. Напряжение на истоке транзистора в блоке питания канала (правый верхний по схеме) — 22. 5 Вольта.
7. Напряжение на предохранителе (относительно минуса питания) — 10.9 Вольт. Сколько не крутил подстроечные резистор, большего добиться не удалось.

Первый канал предварительного усилителя собран, протестирован, хотя и не без накладок. Вместо 22 Ом (R102) резистора сперва поставил на плюс питания 22 кОм и огорчился, когда конструкция начала издавать в колонке хрипы и стоны. Благо перепутал не наоборот, и вместо килоомов не впаял омы — могло бы кончиться плачевно и с дымком. Поменял резистор — выставил напряжения (по сути, достаточно выставить 20 Вольт на стоке полевика, остальные напряжения с небольшим допуском получились сами) подстроечным резистором. И вуаля — чистый, мягкий и в то же время насыщенный звук с виниловой пластинки играет в 8-омную колонку очень красиво!

В общем вот, стерео вариант фоловера + предусилитель + блок питания к преампу готовы, проверены, протестированы.

По результатам могу сказать:

• Для каждого канала УМЗЧ отдельная вторичка нужна и отдельный блок питания.
• Греется этот усилитель по взрослому, посему радиаторы и еще раз радиаторы.
• По звуку: чистый он, что-ли реальный какой-то, в общем приятный на слух.

На этом, пожалуй, все. Огромная благодарность моим друзьям Сергею и Игорю за идейное вдохновение, теоретическую и практическую помощь. Схему собрал и испытал — neo_work_tyumen.

   Форум по УНЧ

   Обсудить статью УМЗЧ А КЛАССА НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ

класс А, IRF610 с источником тока на LM317 » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

От neyalm:
Продолжение темы о простых однотактных усилителях на одном полевике. И это тоже повторитель. Кус по напряжению примерно 0,8. КПД около 25%, однако, печка совсем небольшая.

Содержание / Contents

Необходимо учитывать две особенности. Во-первых, повторитель на полевике позволяет получать приличные токи, но Кус по напряжению меньше 1. Усилитель применяется в случаях, когда источник сигнала имеет достаточное напряжение на выходе (например, mp3 плеер или компьютер). Во-вторых, схема чувствительна к питанию, любой шум БП беспрепятственно попадет к вам в уши. Вполне подойдет маломощный блок питания: 10-20В , 750мА постоянки должно хватить.
Схема приведена на рисунке 2. Я использовал IRF610, но его можно заменить и другим полевиком, выбор очень велик. Источник тока 250мА построен на LM317.

Этот усилитель будет использоваться в офисе, а значит, и дизайн корпуса должен быть соответствующий. К счастью, у меня нашелся трупик внешнего CD-ROMa Plextor, поразмыслив, я понял, что из него получится прекрасный корпус, гармонирующий с моим рабочим местом. Корпус уже оснащен выключателем питания, внутри легко поместится БП, снаружи – входные гнезда RCA и выходное — под мини джек. Чудненько! Лишнее отверстие на задней стенке предназначалось для USB гнезда, его я уже выковырял для другого проекта.

Я использовал макетные платы площадью примерно 10см кв., но запоет и с любой другой платой. Детали использовались те, что были под рукой, ни одной не пришлось покупать. Резисторы — обычные, металло – пленочные(правда, подобранные), входной конденсатор пленочный, 1 мкФ, выход шунтирует полипропиленовый 0,47мкФ. Конденсатор в питании, 0,1мкФ, также пленочный. Можете применять более крутые разделительные конденсаторы, думаю, это положительно скажется на звуке. Не рекомендую использовать угольные резисторы, особенно в источнике тока, их сопротивление сильно плывет при нагревании.

Радиаторы можно оторвать от разных умерших устройств. Радиаторы площадью 10 см кв. умеренно нагреваются, прикручивание их к металлическому корпусу позволит еще эффективнее отводить тепло. Обязательно ставьте полевик и стабилизатор на изолирующие прокладки.

Первые испытания усилителя производились с регулируемым БП, при низких напряжениях. Ток выставляется 100 килоомным переменником, на выходе полевика(исток) нужно получить половину питающего напряжения(сток). Нужно подправлять ток несколько раз за первые несколько часов работы, пока все не устаканится.

Вскоре у меня появился новый USB осциллограф, отличная возможность и его испытать. Модель DSO-2150, двуканальный, полоса 60МГц, максимальная частота выборки 150 млн. раз/с . Когда я прогонял синусоиду, результаты, как и ожидалось, были хороши на всем звуковом диапазоне. Привожу два скриншота испытаний прямоугольником: 100Гц и 4800 Гц.

Верхняя половина (зеленый) показывает входной сигнал, а нижняя (желтый) – выходной. Мой генератор не безупречен, это видно на картинке входного сигнала. Посмотрите на амплитуду сигнала на входе и на выходе – становится понятным, что Кус=0,8. Как вы можете заметить, на первой фотографии (100Гц) наблюдаем спад.

Фотография 7: Лицевая панель CD-ROMa.

Новые режимы работы (классы) А+, Super A, New class A, MOS, class AA

Класс А всем хорош, за исключением его крайне низкой экономичности. Один из путей ее повышения — применение регулируемых напряжений источников пита­ния. Если усиливаемый сигнал мал, то можно (сохранив класс А) понизить напряжение питания. В некоторых усилителях (например, фирмы Technics) для этого используется источник питания со средней точкой, подключен­ной к выходу вспомогательного усилителя, работающего в классе В. Тем самым напряжения питания основного усилителя, работающего в классе А, становятся плава­ющими и отслеживают уровень входного сигнала. При этом, сохраняя линейность, присущую классу А, удается получить КПД, как в классе В. Это и есть так называемый класс А+ или Super А.

New Class A и Super A — это коммерческое название усилителей, в которых неработающий транзистор в двухтактном усилителе не входит в режим отсечки. Этим решалась проблемма т.н. коммутационных искажений .

 Класс AA — не режим работы каскада усилителя, как A,B,AB,C и D — а название определенной конфигурации схемы усилителя.  Такой усилитель представляет из себя два усилителя — относительно маломощный с выходом на полевиках, работающий в классе A, и обычный мощный на биполярных транзисторах, работающий в классе AB, работающие на общую нагрузку. Включены они наподобие моста. Таким образом, они получают преимущества классов A AB.

Наличие в названии класса термина MOS просто означает, что в каскаде используются мощные полевые транзисторы со структурой «металл—окисел—полупровод­ник». Но не обязательно только они. Некоторые фирмы используют каскады, в которых наряду с каскадом на мощных полевых транзисторах, действительно работа­ющих в классе А, используется дополнительный каскад на еще более мощных биполярных транзисторах. Он включа­ется с некоторым запозданием (поскольку биполярные транзисторы менее быстродействующие, чем полевые) и разгружает полевые транзисторы. Для совместной работы каскадов применяется специальная мостовая схема, обес­печивающая объединение мощностей каскадов и создание небольшого напряжения возбуждения для каскада на би­полярных транзисторах. Описанная схема предложена фирмой Technics и при­меняется в ряде ее усилителей. Она дает характеристики, присущие каскадам на мощных МДП(М08) транзисто­pax, используемых в классе А, но с более высокой мощно­стью и экономичностью, близкой к классу В.

Иногда используется ключевой режим работы транзи­сторов — класс D. В нем для управления током в нагрузке используется ключевой каскад с широтно-импульсной модуляцией. Теоретически КПД такого каскада прибли­жается к 100%. Однако искажения сигнала в этом случае велики, а в спектре присутствуют гармоники частоты модуляции. Практического применения в высококаче­ственных усилителях этот режим почти не нашел — так же, как и класс С, используемый в резонансных каскадах радиопередающих устройств.

Классы усилителей. Устройство и принципы работы | Усилители для колонок | Блог

Усилители принято делить на классы в зависимости от режима работы активных элементов. будь то лампы или транзисторы. Считается, что от класса усилителя зависит качество звука, и в большинстве случаев покупатели ориентрируются больше на этот показатель чем на реальные технические характеристики. Эта заметка немного прольет света на значимость класса при выборе усилителя.

Усилители класса А

Считаются эталоном качества звука, из-за того, что режим работы выбирается на линейном участке, это позволяет достичь высокого качества звучания минимальным схемотехническим решением.

Первый каскад усилителей других классов обязательно работают именно в этом классе, так как искажения и шум первого каскада усиливаются последующими каскадами. Но именно этот режим работы выделяет на транзисторе максимальное количество тепла. Как следствие появляются громоздкие системы охлаждения и большие сложности в создании мощного усилителя, не считая того, что усилителю надо время на прогрев и большого потребления электроэнергии.

Усилители класса B

Рабочая точка последнего каскада выбирается в основании вольтамперной характеристики транзистора, что позволяет снизить нагрев устройства. Недостатком является ступенька, в области тихих сигналов, из-за чего применялся в низкокачественных портативных устройствах и был полностью вытеснен классом D. 

Усилители класса AB

Точка покоя выбирается чуть дальше от нуля, это позволяет достичь некоторого баланса между качеством звука и нагревом. Прочие классы (G или H) так или иначе развивают эту идею. Из-за относительно простой схемотехники, не особо требовательной к качеству компонентов, встречается повсеместно — от недорогих портативных устройств, до концертных усилителей и аудиофильских штучек.

Любимый трюк производителей — завысить точку смещения, чтобы для замера искажений на паспорт усилитель работал в режиме A, а замер мощности, произвести уже в режиме AB. Как результат — красивые цифры и плохой звук.

Усилители класса С, H, G

Рабочая точка в усилителях класса C, по сравнению с классом B, еще больше смещена относительно центра линейного участка ВАХ-транзистора. В звуковых устройствах из-за слишком больших искажений не используются.

В усилителях H-G классов, по сути, представляющих из себя класс AB, используется дополнительный источник напряжения, подключаемый прямо на лету к выходному каскаду. Это позволяет немного повысить КПД.

Усилители класса D

В отличии от других классов, транзистор работает в ключевом режиме — 2 устойчивых состояниях либо открыт, либо закрыт. Иногда применяют положительную обратную связь для ускорения смены состояний — немыслимый трюк для других классов, приводящий к самовозбуждению. 

Так как тепло в основном выделяется при переключении из одного состояния в другое, транзистор очень мало нагревается. Более высоким КПД обладают только режимы E и F, где переключение транзистора происходит в тот момент, когда через него не проходит ток (за счет работы в резонансе с нагрузкой). Но для звуковых усилителей такой режим не подходит из-за слишком больших искажений. Дурную славу эти усилители получили по самым первым дешевым представителям класса.

На самом деле качество усилителя класса D зависит от типа и частоты модуляции. А уже от этого зависит сложность схемотехники, необходимое качество компонентов и, соответственно, цена. Мощные транзисторы, способные работать на большой частоте в ключевом режиме, как и высококачественные аналогово-цифровые преобразователи (ADC) могут стоить весьма внушительно.

Простейшие представители класса D основаны на усилении широтно-импульсной модуляции с частотой ниже 50 кГц. По сути они являются аналоговыми устройствами. 

Такая схема достаточно проста, и делается из дешевых компонентов, но отсутствие обратной связи отрицательно сказывается на восприимчивость к помехам по питанию.

Именно такие усилители и стали причиной мифов о плохом качестве звука всего класса. Первые усилители класса А, работающие на лампах с плохим вакуумом и с железным трансформатором тоже не особо блистали характеристиками, но об этом предпочитают не вспоминать. 

Да, такой усилитель годится только для сабвуферов, но даже в этом применении его главным достоинством является низкий уровень нелинейных искажений.

В отличии от обычных усилителей класса AB, для которых высокий уровень нелинейных искажений уже на половине заявленной мощности и откровенный клипинг на максимальной — практически норма.

Для усилителей класса D низкий уровень искажений сохраняется практически во всем рабочем диапазоне громкости. Для сабвуфера эта разница не столько в качестве звука, сколько в меньшем нагреве катушки.

В моделях, произведенных с упором на качество, используется дельта-сигма-модуляция. Благодаря обратной связи схема делает поправки на ошибки квантования, что в сумме с  нойз-шейпингом или дитерингом выводит шумы в область ультразвука. Работу этих алгоритмов для звука можно наглядно продемонстрировать на изображении:

В области звуковых частот соотношение сигнал/шум после таких преобразований доходит до очень высоких значений, и они не уступают другим классам. Такой усилитель уже можно назвать цифровым (из-за цифровых алгоритмов обработки модулированного сигнала).

Маломощные усилители D-класса получили распространение в мобильной и портативной технике, Bluetooth-колонках. Зачастую представляют из себя одну микросхему, которой даже не требуются дополнительные фильтры на цепях питания — обратная связь компенсирует не только искажения в самой схеме, но и пульсации питания. А за счет с высокой частоты модуляции, индуктивности катушки динамика хватает для фильтрации паразитных высоких частот.

Даже мощным усилителям класса D не надо время на прогрев для достижения паспортных характеристик (для класса А может достигать получаса). Именно благодаря этому профессионалы так полюбили усилители класса D. Такая аппаратура не создает фонового шума, мало греется и готова работать сразу же.

Но и это не все. больше всего этот тип усилителей проявляет себя в работе с цифровым сигналом. Конверторы формата PCM в DSD, встроенные в усилитель, позволяют избегать лишних преобразований из аналога в цифру и обратно. Звук проходит через усилитель в цифровом виде до самого последнего транзистора, которые в Hi-end устройствах могут работать на частотах порядка десятков мегагерц.

Современные устройства пошли еще дальше. В цепь цифрового сигнала добавляют цифровой сигнальный процессор (DSP) для компенсации фазово-частотных искажений, вносимых как динамиком, так и помещением. Искажения замеряются микрофоном, а DSP искажения компенсирует. В итоге такая связка цифрового усилителя и цифровой обработки позволяет добиться максимального качества звука, на которое способен динамик. Именно это и делает усилители класса D любимчиками профессионалов, обращающих внимание в первую очередь на результат.

А для аудиофилов класс D производители тщательно маскируют под названиями других классов, например, Z. Или используют их в качестве источников напряжения для усилителей класса A, AB, хотя при взгляде под другим углом такая схема выглядит как активный фильтр искажений для класса D. А то и вовсе умалчивают о принципах работы усилителя. Как это делает Yamaha:

Но даже беглым взглядом можно сразу заметить характерный для класса D фильтр паразитных частот — катушки индуктивности возле мощных транзисторов редкий гость в усилителях других классов.

Заключение

Любой усилитель, независимо от класса, может быть плохим или хорошим. Конкретное схемотехническое решение влияет на звук больше, чем класс усиления.

Отличительная и неизменная черта классов усилителей — это КПД. И самый большой КПД, порядка 90%, в классе D.

Простой генератор пилообразного сигнала на 555 таймере

[Read in English] 

Не стану утверждать, что «пила» просто необходима для отладки аудио-усилителей. Удобно, конечно, посмотреть, не скривилось ли что напрочь — с пилою видны на глаз, и часто нагляднее, чем с синусоидой, всяческие ограничения сигнала или какие-нибудь переходные искажения.

Данный проект я собрал «до кучи» к генератору синусоиды на мосте Вина. Использую его регулярно для отслеживания характера ограничений по амплитуде в своих конструкциях. Так же пила оказалась незаменимой в выявлении всевозможных подсвистов усилителей, которые не видны ни на синусе любой частоты, ни на прямоугольнике…

В этой статье:

• Качественный генератор «пилы» на 555 таймере
• Повторитель с огромным входным сопротивлением
• Регулятор усиления от -1 до +1
• Линейность на уровне профессионального оборудования, используя бюджетные ОУ

555 таймер

Важно: в данной конструкции необходимо использовать только качественный КМОП вариант 555 таймера. Например вот этот: TLC555 datasheet от TI.
Более старые, биполярные варианты 555, выдают совершенно неприличную грязь и к тому же так «бухают» в питание, что это уже ни чем не отфильтровывается.

На мой взгляд, одна из наиболее наглядных отрисовок блок-схемы микросхемы 555:

1. GND — Ground = «Земля», отрицательный вывод питания
2. TRIG — Trigger = Триггер
3. OUT — Output = Выход
4. RESET = Сброс
5. CONT — Control voltage = Управляющее напряжение
6. THRES — Threshold = Порог
7. DISCH — Discharge = Разряд
8. VDD — Positive supply voltage = Положительное напряжение питания

Задающий генератор пилообразного сигнала

Принцип работы данного генератора исключительно прост, по сути — используем 555 в стандартном включении.

• R1, R3 = 36 кОм
• R2, R4 = 100 кОм
• VT1 = MPS2907A ~= КТ361 🙂
• C4 = 10 нФ
• C1, C3 = 0.1 мкФ
• C2 = 10 мкФ

Источник тока на транзисторе VT1 обеспечивает линейный заряд времязадающего конденсатора С4. Так же как и пороговые напряжения в 555 таймере, ток, генерируемый данным источником прямо пропорционален напряжению питания. Всё вместе это обеспечивает практически постоянную частоту генерации независимо от величины питающего напряжения.

Пороговое напряжение 555-го (вход 5 «CONT») слегка «притянуто» к земле, чтобы добавить доступного падения напряжения для работы источника тока.

Разряд времязадающего конденсатора производится быстро, через вывод 7 «DISCH». Надо заметить, что полевой транзистор задаёт постоянный ток разряда — спад пилы получается так же практически идеально линейный.

Повторитель с высоким входным импедансом

Полученный практически идеальный пилообразный сигнал на конденсаторе, к сожалению, не может быть подан прямиком в нагрузку — любая нагрузка будет искажать форму сигнала и влиять на частоту генерации. Необходим повторитель с возможно бОльшим входным импедансом. В моём варианте LM324 (datasheets: National/TI, Fairchild, OnSemi) отлично справляется с задачей, при условии использования внешних источников тока (об этом — чуть ниже).

• R5, R6 = 330 кОм
• C5, C6 = 0.1 мкФ

Можно обойтись без усложнений и использовать простой буферный каскад, если вместо бюджетного LM324 применить высококлассные (дорогие) ОУ со входами на полевых транзисторах.

Регулятор усиления от -1 до +1

Удобно иметь возможность регулировать не только амплитуду сигнала, но так же и полярность.

Настоящий класс «А»

Для получения образцовой линейности усилителей применён тот же трюк, что и в моём генераторе синусоидального сигнала на мосте Вина: загрузка выходов ОУ источниками тока. Таким образом весьма посредственные выходные каскады ОУ LM324, в оригинале работающие практически в классе «B», т.е. без начального тока покоя, переводятся в честный отднотактный класс «А».

• R9 = 6.2 кОм
• VT2-VT4 = KT503

По факту в своём макете я использовал 5 транзисторов в параллель для загрузки всех 4 выходов LM324.

Работа от одного источника питания

Формирование виртуальной земли при питании от одного источника (батарей) подробно описано в статье про генератор на мосте Вина. В макете я использовал общие цепи питания для обоих генераторов.

• VD2 = красный светодиод 1.7 Вольта
• R10, R11 = 2 кОм
• C10, C11 = 0.1 мкФ (керамика или плёнка)
• C12, C13 >= 10 мкФ

Тестируем!

«Пила», как она есть на выходе генератора:

Данная картинка получена при питании от батареек в сумме дающих 6 вольт. Если немного поднять питающее напряжение — форма сигнала станет неотличима на глаз от идеальной. Замечу, что в отличие от генератора на мосте Вина, у которого есть АРУ, здесь амплитуда сигнала на выходе генератора будет линейно зависеть от напряжения питания.

Собираем

Примечание: настоятельно рекомендую поставить отдельный выключатель питания для микросхемы таймера, буде данная схема собрана как у меня в паре с генератором синусоиды с низким THD — помехи даже от КМОП 555 весьма ощутимы. Простенький «джампер» вполне подойдёт на роль такого выключателя (синенький, слева от 555 на картинке).

Классы усилителей звука: классификация — D, A, B, C, AB и другие. Ультралинейные и цифровые. Какой класс лучше?

Наверняка многие слышали о том, что современные усилители могут относиться к разным классам. Однако люди, далекие от акустических систем и технических особенностей звуковой аппаратуры, вряд ли представляют, что скрывается за буквенными обозначениями.

В нашем обзоре мы подробнее расскажем о том, что такое классы усилителей, какими они бывают, и как подобрать оптимальную модель.

Классификация

Класс усилителя — это величина выходящего сигнала, при которой он в функциональной схеме на протяжении одного рабочего цикла приводится в действие синусоидальным входящим сигналом и в результате этого воздействия изменяется. Классификация усилителей по классам зависит от параметров линейности режима, используемого для усиления поступающих сигналов от категорий с повышенной точностью при довольно сниженной эффективности до абсолютно нелинейных. В этом случае точность звуковоспроизведения сигнала не столь велика, зато КПД довольно высок. Все остальные классы усилителей являются некими промежуточными моделями между этими двумя группами.

Первая группа

Все классы усилителей условно можно разделить на две подгруппы. К первой относятся классические управляемые модели классов A, B, а также AB и C. Их категория обусловлена параметром их проводимости на определенном участке выходного сигнала. Таким образом, работа встроенного транзистора на выходе располагается посредине между «выкл» и «вкл».

Вторая группа

Ко второй категории устройств относят более современные модели, которые считаются так называемыми переключающимися классами — это модели D, E, F, а также G, S, H и T.

Эти усилители применяют в работе широтно-импульсную модуляцию, а также цифровые схемы для беспрерывного переведения сигнала между «полностью выкл» и «полностью вкл». Как следствие, происходит мощный выход в районе насыщения.

Описание популярных классов

О разных классах усилителей мы поговорим более подробно.

А

Модели класса А получили наибольшее распространение благодаря простоте их конструкции. Это объясняется несколькими параметрами искажения входящего сигнала и, соответственно, высоким качеством звучания в сравнении со всеми остальными категориями усилительных установок. Модели, относящиеся к этой категории, характеризуются высокой линейностью по сравнению с прочими.

Обычно усилители класса А в своей работе используют единый вариант транзисторов. Его подключают к базовой конфигурации эмиттера для двух половин сигнала так, что германиевый транзистор неизменно идет сквозь него даже в том случае, если фазовый сигнал отсутствует. Это значит, что на выходе каскад не станет в полной мере проходить в область отсечки сигнала и насыщения. Он имеет собственную точку смещения примерно в центральной части линии нагрузки. Такое строение приводит к тому, что транзистор попросту не активируется — именно это считается одним из его базовых недостатков.

Чтобы устройство можно было классифицировать, как относящееся к этому классу, нулевой ток на холостом ходу в выходном каскаде должен равняться предельному току нагрузки либо даже превышать его — это позволяет обеспечить максимальный выходящий сигнал.

Поскольку устройства класса А относятся к однотактным и функционируют в линейной зоне всех заданных кривых, одно выходное устройство проходит через полные 360 градусов, в этом случае устройство категории А в полной мере соответствует источнику тока.

Поскольку усилители этой категории работают, как мы уже говорили, в ультралинейной области, то смещение постоянного тока должно быть установлено корректно — это позволит обеспечивать исправную работу и дает звуковой поток мощностью 24 Вт. Однако в связи с тем, что выходное устройство все время находится в отключенном состоянии, оно беспрерывно проводит ток, и это создает условия для постоянной потери мощности во всей конструкции. Такая особенность приводит к выделению большого объема тепла, при этом их КПД довольно низок — не превышает 40%, что делает их непрактичными, если речь идёт о каких-то мощных акустических системах. Помимо того, из-за повышенного тока холостого хода установки, блок питания должен иметь соответствующие габариты и быть максимально отфильтрован, в противном случае не избежать звучания усилителя и стороннего гула. Именно эти недостатки привели к тому, что производители вынуждены были продолжить работу над созданием усилителей более эффективной категории.

В

Усилители класса B были созданы производителями для решения проблем, связанных с низким КПД и повышенным уровнем перегрева, которые свойственны установкам предыдущей категории. В своей работе модели категории В применяют пару дополнительных транзисторов, как правило, биполярных. Их отличие в том, что для обеих половин сигнала выходной фронт построен по двухтактной схемотехнике, таким образом каждое транзисторное устройство дает усиление лишь наполовину выходного сигнала.

Базовый ток смещения уровня постоянного тока в усилителях этого класса отсутствует, поскольку ток его покоя равняется нулю, поэтому мощностные параметры постоянного тока обычно малы. Соответственно, и КПД его гораздо выше, нежели у устройств А. При этом когда сигнал принимает положительное значение, транзистор с положительным смещением ведет его, а отрицательный остаётся в выключенном состоянии. Аналогично в момент, когда входящий сигнал принимает отрицательное значение, положительный отключается, а отрицательно смещённый транзистор, наоборот, активируется и обеспечивает проведение отрицательной половины сигнала. В результате транзистор во время своей работы проводит 1/2 цикла только в положительном либо в отрицательном полупериоде поступающего сигнала.

Соответственно, всякое транзисторное устройство этой категории может проходить только через часть выходного сигнала, при этом в четком чередовании.

Такая двухтактная конструкция примерно на 45-60% эффективнее, нежели усилители класса А. Тем не менее проблемы с моделями этого типа заключаются в том, что они дают существенные искажения в момент прохождения аудиосигнала из-за «мертвой зоны» транзисторов в коридоре входных напряжений со значениями от -0,7 В до +0,7 В.

Как все знают из курса физики, базовый эмиттер должен давать напряжение около 0,7 В для того, чтобы биполярный транзистор начал полноценную проводку. Пока это напряжение не превысит эту отметку, выходной транзистор не сместится до положения включения. Это значит, что половина сигнала, которая пойдёт в коридор 0,7 В, начнет воспроизводиться неточно. Соответственно, это делает устройства категории B практически непригодными для применения в прецизионных акустических установках.

Для того чтобы преодолеть эти искажения и были созданы так называемые компромиссные устройства класса AB.

АВ

Эта модель представляет собой некий тандем конструкции категории А и категории B. В наше время усилители типа AB считаются одними из самых распространенных вариантов конструкций. По принципу своей работы они немного напоминают изделия категории В, с тем только исключением, что оба транзисторных устройства могут в одно и то же время проводить сигнал возле точки пересечения осциллограмм. Это в полной мере устраняет все проблемы искажения сигнала предыдущего усилителя группы В. Разница состоит в том, что пара транзисторов имеет довольно малое напряжение смещения, как правило, оно составляет от 5 до 10% от параметров тока покоя. В этом случае проводящее устройство остаётся включённым дольше, чем время одного полупериода, но в то же время – это гораздо меньше, нежели полный цикл входного сигнала.

Можно с полной уверенностью сказать, что устройство типа AB считается отличным компромиссом между моделями класса А и моделями класса В с позиции КПД и линейности, в то время как эффективность трансформации звукового сигнала составляет приблизительно 50%.

С

Конструкция установок, относящихся к классу C, обладает максимальной эффективностью, но при этом довольно плохой линейностью в сравнении со всеми остальными категориями. Усилитель C-класса довольно заметно смещен, поэтому входной ток принимает нулевое значение и держится на этой отметке на протяжении более 1/2 цикла поступающего сигнала. В это время транзистор пребывает в режиме ожидания его выключения.

Подобная форма смещения транзистора обеспечивает наибольшую эффективность устройства, его КПД составляет порядка 80%, но при этом она вносит довольно значительные звуковые искажения в исходящий сигнал.

Такие конструкционные особенности делают невозможным применение усилителей в акустических системах. Как правило, эти модели нашли свою сферу использования в высокочастотных генераторах, а также отдельных вариантах радиочастотных усилителей, где импульсы тока, издаваемые на выходе, преобразуются в синусоидальные волны заданной частоты.

D

Усилитель категории D относится к двухканальным нелинейным импульсным моделям, их еще называют ШИМ-усилители.

В подавляющем большинстве аудиосистем выходные каскады функционируют в классах А либо АВ. В интегральных усилителях группы D мощность рассеивания линейных входов значительна даже в случае их максимально полной, практически идеальной реализации. Это дает моделям D-класса существенное преимущество в большинстве сфер применения вследствие минимального тепловыделения, снижения веса и габаритов устройства и, соответственно, пониженной стоимости изделий, притом что время автономной работы в таких моделях увеличено в сравнении с моделями других конструкций.

Как правило, это высоковольтные модели, они рассчитаны на плату в 10000 ватт.

Другие

Усилитель класса F. Эти модели обеспечивают повышенную эффективность, их КПД составляет порядка 90%.

Усилитель класса G. Этот усилитель, по сути, представляет собой усовершенствованную высоколинейную конструкцию базового устройства класса AB на ТДА. Модели, относящиеся к данной категории, могут выполнять автоматическое переключение между разными линиями питания в случае изменения параметров поступающего сигнала. Подобное переключение многократно уменьшает энергопотребление и, соответственно, уменьшает расход мощности, которые вызываются утратой тепла.

Усилитель класса I. Такие модели имеют пару комплектов дополнительных выходных приспособлений. Перед включением они располагаются в двухтактной конфигурации. Первое устройство выполняет переключение положительной части сигнала, а второе — отвечает за переключение отрицательной, подобно усилителям категории B. При отсутствии сигнала аудио на входе или в случае, если сигнал достигает нулевой точки пересечения, переключающий механизм включается и выключается в одно время с основным циклом.

Усилитель класса S. Данный класс усилителей относят к категории нелинейного механизма переключения. По механизму своей работы они в чем-то похожи на усилители категории D. Такой усилитель производит преобразование аналоговых входящих сигналов в цифровые, многократно усиливая их. Таким образом, чтобы повысить мощность на выходе, обычно цифровой сигнал переключающего устройства либо полностью включен, либо полностью выключен, поэтому КПД таких устройств может составлять 100%.

Усилитель класса T. Ещё один вариант цифрового усилителя. Сегодня такие модели набирают всё большую популярность из-за присутствия микросхем, позволяющих выполнять цифровую обработку поступающего сигнала, а также встроенных многоканальных усилителей 3D-звучания. Такой эффект обеспечивается конструкцией, позволяющей преобразовывать аналоговые сигналы в звуки повышенной ШИМ цифрового типа. Конструкция устройств класса C объединяет параметры сигнала с пониженной степенью искажений, подобного АВ категории, в то время как сохраняют КПД на уровне моделей класса D.

Как определить?

Для начала остановимся на том, как в принципе функционирует усилитель. Наверняка вы будете удивлены, но по факту заводской усилитель ничего не усиливает. По сути, механизм его работы напоминает работу самого простого крана: вы крутите ручку и вода из водопровода начинает литься, сильнее или слабее, а если ее закрутить — то поток будет перекрыт. В усилителях все процессы происходят таким же образом. От мощного модуля питания ток проходит сквозь подключенный к устройству динамик. В данном случае функцию крана берут на себя транзисторы — на выходе степенью их закрытия и открытия управляет сигнал, который проходит на усилитель. От того, как именно этот кран функционирует, то есть как действуют выходные транзисторы, и определяется класс усилителей.

Если мы говорим об устройствах АВ, то в них транзисторы могут иметь неприятное свойство открываться и закрываться непропорционально поступающим на них сигналам. Таким образом, их работа становится неизменной. Возвращаясь к аналогии с краном — вы можете поворачивать ручку краника, но вода сперва будет течь слабо, а затем вдруг поток внезапно усилится.

По этой причине транзисторы категории АВ приходится удерживать в приоткрытом состоянии даже в том случае, если сигнал отсутствует. Это необходимо для того, чтобы они начали работать сразу же, а не выжидали, пока сигнал дойдет до определённого уровня – только в этом случае усилитель сможет воспроизводить звук с минимальными искажениями. На практике это означает, что некоторая часть полезной энергии расходуется вхолостую. Только представьте, что вы откроете все водопроводные краны в квартире, и из них беспрерывно будет вытекать небольшая струйка воды. Как следствие, эффективность таких моделей не превышает 50-70%, именно низкий КПД и является главным минусом усилителей АВ класса.

Если говорить об устройствах D-класса, то принцип работы у них абсолютно такой же: они имеют свои выходные транзисторы, способные закрываться и открываться. Тем самым регулируется прохождение тока сквозь подведенные к ним динамики, вот только управляет их открытием уже сигнал, по своей конфигурации весьма далекий от входящего.

Именно так подается сигнал на выходные транзисторы устройств D-класса. В данном случае функционировать они станут совсем иначе: либо в полном объеме закрываться, либо открываться без каких-либо промежуточных значений. Это означает, что КПД таких моделей может быть приближен к 100%.

Конечно, передавать подобные сигналы на аудиосистемы рано, сперва ему следует вернуть стандартную конфигурацию. Это можно сделать посредством выходного дросселя, а также конденсатора — после их обработки на выходе формируется усиленный сигнал, который по своей форме полностью повторяет входящий. Именно он и передается на динамики.

Основное преимущество устройств D-класса – это повышенный КПД и, соответственно, более щадящее расходование энергии

Долгое время было принято считать, что для подключения качественных акустических установок оптимальным решением станут усилители АВ. Модели категории D давали преобразование поступающего сигнала в импульсный с пониженной частотой, в итоге он давал хорошее звучание только в сабвуферном режиме. В наши дни технологии сделали большой шаг вперед, и сегодня появились уже быстродействующие транзисторы, которые могут открываться, а также и закрываться почти моментально, в магазинах представлено довольно много широкополосных устройств D-класса.

Эти модели предназначены на применение не только с сабвуферами, но также и с современными акустическими системами любых типов. Для тех вариантов, когда высокой мощности не требуется, имеет смысл приобрести довольно компактный усилитель.

Таким образом, если для подключения АС у вас достаточно площади, то вы вполне можете подобрать модель АВ-класса. За несколько десятилетий существования схемотехника этих моделей хорошо отработана, они дают довольно хорошее качество звучания, а в случае их поломки вы можете без проблем отремонтировать их в ближайшем сервисном центре.

Если участок для звуковой инсталляции ограничен, то стоит присмотреться к широкополосным моделям группы D. При тех же мощностных параметрах, что и изделия АВ-класса, они гораздо меньше и легче, притом меньше греются, и некоторые модели позволяют даже устанавливать их скрытно с наименьшими вмешательствами.

Для подключения сабвуферов максимальное преимущество у установок D-класса, так как темброблок басов представляет собой наиболее энергозатратный частотный диапазон — в данном случае КПД изделия имеют принципиальное значение, а в этом конкурентов изделиям D класса попросту нет.

В данном видео вы сможете нагляднее ознакомиться с классами усилителей звука.

Сериализаторы — Django REST framework

  из форм импорта django

класс ContactForm (forms.Form):
    name = forms.CharField (max_length = 30)
    электронная почта = forms.EmailField (max_length = 254)
    message = forms.CharField (
        max_length = 2000,
        widget = forms.Textarea (),
        help_text = 'Напишите здесь свое сообщение!'
    )
    source = forms.CharField (# Скрытый ввод для внутреннего использования
        max_length = 50, # сказать, с какой страницы пользователь отправил сообщение
        виджет = forms.HiddenInput ()
    )

    def clean (self):
        cleaned_data = super (ContactForm, сам).чистый ()
        name = cleaned_data.get ('имя')
        email = cleaned_data.get ('электронная почта')
        message = cleaned_data.get ('сообщение')
        если не имя и не адрес электронной почты, а не сообщение:
            поднять формы.ValidationError ('Вы должны что-то написать!')  

  из django.shortcuts import render
из .формы импорт ContactForm

def home (запрос):
    если request.method == 'POST':
        form = ContactForm (request.POST)
        если form.is_valid ():
            pass # ничего не делает, просто запускает проверку
    еще:
        form = ContactForm ()
    return render (request, 'home.html', {'form': form})  

  

  {% csrf_token%}
  {{form}}
   Отправить 
  

  

  {% csrf_token%}

  {{form.non_field_errors}}

  {% для скрытого_поля в форме.hidden_fields%}
    {{hidden_field.ошибки}}
    {{hidden_field}}
  {% endfor%}

  

  

  {% csrf_token%}

  {% if form.non_field_errors%}
    

      {% для ошибки в form.non_field_errors%}
        
 {{error}} 
      {% endfor%}
    
  {% endif%}

  {% для скрытого_поля в форме.hidden_fields%}
    {% if hidden_field.errors%}
      

        {% для ошибки в hidden_field.ошибки%}
          
 (Скрытое поле {{hidden_field.name}}) {{error}} 
        {% endfor%}
      
    {% endif%}
    {{hidden_field}}
  {% endfor%}

  
    {% для поля в form.visible_fields%}
      
    {% endfor%}
  

        
 {{field.label_tag}} 
        

          {% if field.errors%}
            

              {% для ошибки в field.errors%}
                
 {{error}} 
              {% endfor%}
            
          {% endif%}
          {{поле}}
          {% если поле.help_text%}
            
 {{field.help_text}}
          {% endif%}
        
      

   Отправить 
  

  

  {% csrf_token%}

  {{form.non_field_errors}}

  {{form.source.errors}}
  {{form.source}}

  


      

        
 {{form.name.label_tag}} 
        

          {{form.name.errors}}
          {{форма.имя }}
        
      

      

        
 {{form.email.label_tag}} 
        

          {{form.email.errors}}
          {{form.email}}
        
      

      

        
 {{form.message.label_tag}} 
        

          {{form.message.errors}}
          {{form.message}}
          

          {{form.message.help_text}}
        
      

  

   Отправить 
  

  {% include "django / forms / widgets / input.html"%}  

  {% для имени, значения в widget.attrs.items%}
  {%, если значение не False%}
    {{name}} {%, если значение не истинно%} = "{{value | stringformat: 's'}}" {% endif%}
  {% endif%}
{% endfor%}  

  класс ColorfulContactForm (forms.Форма):
    name = forms.CharField (
        max_length = 30,
        widget = forms.TextInput (
            attrs = {
                'стиль': 'цвет границы: синий;',
                'placeholder': 'Напишите здесь свое имя'
            }
        )
    )
    электронная почта = forms.EmailField (
        max_length = 254,
        widget = forms.EmailInput (attrs = {'style': 'border-color: green;'})
    )
    message = forms.CharField (
        max_length = 2000,
        widget = forms.Textarea (attrs = {'style': 'border-color: orange;'}),
        help_text = 'Напишите здесь свое сообщение!'
    )  

  pip install django-widget-tweaks  

  INSTALLED_APPS = [
    'django.contrib.auth',
    'django.contrib.contenttypes',
    'django.contrib.сессий ',
    'django.contrib.messages',
    'django.contrib.staticfiles',

    'widget_tweaks',
]  

  {% load widget_tweaks%}



  
  


  ...   

  

  {% csrf_token%}

  {{форма.non_field_errors}}

  {% для скрытого_поля в форме.hidden_fields%}
    {{hidden_field.errors}}
    {{hidden_field}}
  {% endfor%}

  
    {% для поля в form.visible_fields%}
      
    {% endfor%}
  

        
 {{field.label_tag}} 
        

          {{field.errors}}
          {% render_field field placeholder = field.name%}
          {{field.help_text}}
        
      

   Отправить 
  

  

  {% csrf_token%}

  {% для скрытого_поля в форме.hidden_fields%}
    {{hidden_field}}
  {% endfor%}

  {% для поля в форме.visible_fields%}
    

      {{field.label_tag}}
      {{поле}}
      {% if field.help_text%}
         {{field.help_text}} 
      {% endif%}
    
  {% endfor%}

   Отправить 
  

  {% load widget_tweaks%}


  {% csrf_token%}

  {% для скрытого_поля в форме.hidden_fields%}
    {{hidden_field}}
  {% endfor%}

  {% для поля в form.visible_fields%}
    

      {{field.label_tag}}
      {% render_field field%}
      {% if field.help_text%}
         {{field.help_text}} 
      {% endif%}
    
  {% endfor%}

   Отправить 
  

  {% load widget_tweaks%}


  {% csrf_token%}

  {% для скрытого_поля в форме.hidden_fields%}
    {{hidden_field}}
  {% endfor%}

  {% if form.non_field_errors%}
    

      {% для ошибки в form.non_field_errors%}
        {{ ошибка }}
      {% endfor%}
    
  {% endif%}

  {% для поля в form.visible_fields%}
    

      {{field.label_tag}}

      {% if form.is_bound%}
        {% если поле.ошибки%}
          {% render_field field%}
          {% для ошибки в field.errors%}
            

              {{ ошибка }}
            
          {% endfor%}
        {% else%}
          {% render_field field%}
        {% endif%}
      {% else%}
        {% render_field field%}
      {% endif%}

      {% if field.help_text%}
         {{field.help_text}} 
      {% endif%}
    
  {% endfor%}

   Отправить 
  

  {% load widget_tweaks%}

{% для скрытого_поля в форме.hidden_fields%}
  {{hidden_field}}
{% endfor%}

{% if form.non_field_errors%}
  

    {% для ошибки в form.non_field_errors%}
      {{ ошибка }}
    {% endfor%}
  
{% endif%}

{% для поля в form.visible_fields%}
  

    {{field.label_tag}}

    {% if form.is_bound%}
      {% if field.errors%}
        {% render_field field%}
        {% для ошибки в field.errors%}
          

            {{ ошибка }}
          
        {% endfor%}
      {% else%}
        {% render_field field%}
      {% endif%}
    {% else%}
      {% render_field field%}
    {% endif%}

    {% если поле.help_text%}
       {{field.help_text}} 
    {% endif%}
  
{% endfor%}  

  

  {% csrf_token%}
  {% include 'includes / bs4_form.html' с form = form%}
   Отправить