Přemostěné a paralelní zesilovače - Bridged and paralleled amplifiers

Násobek elektronické zesilovače mohou být připojeny tak, že pohání jednu plovoucí zátěž (můstek) nebo jednu společnou zátěž (paralelně), aby se zvýšil počet Napájení k dispozici v různých situacích. To se běžně vyskytuje v Zvuk aplikace.

Přehled

Přemostěné nebo paralelní pracovní režimy, obvykle zahrnující výkonové zvukové zesilovače, jsou metody kombinující výstup dvou identických zesilovačů, které poskytují mono zesilovač. Kombinace více než dvou zesilovačů může být provedena pomocí popsaných základních principů, včetně možnosti kombinace můstkových a paralelních režimů.

Dva identické zesilovače se nejčastěji setkávají v běžném případě se společným napájením a obvykle by se považovaly za stereofonní zesilovač. Jakýkoli běžný stereofonní zesilovač lze provozovat v můstku nebo paralelním režimu za předpokladu, že jsou společné svorky reproduktoru (obvykle černé) připojeny a společné se zemnicí lištou v zesilovači.

Některé dvoukanálové zesilovače nebo stereofonní zesilovače mají zabudované zařízení pro provoz v můstkovém režimu ovládáním přepínače a sledováním vstupních a výstupních připojení podrobně popsaných na zadním panelu nebo v příručce. Tato možnost se nejčastěji vyskytuje ve vysoce výkonných PA zařízeních nebo zesilovačích určených pro audio aplikace v automobilech. Provoz v paralelním režimu nevyžaduje žádné speciální zařízení a je realizován pouze příslušným externím připojením.

Stereo zesilovače mají obvykle společné ovládání zesílení a často basy / výšky a po přepnutí do režimu můstku budou automaticky sledovat každý kanál shodně. Pokud mají dvoukanálové zesilovače samostatné ovládací prvky a lze je přepnout do režimu můstku, budou funkční pouze ovládací prvky na jednom kanálu.

Tam, kde uživatel implementuje vlastní připojení buď pro můstkový nebo paralelní režim, a zesilovače mají jednotlivé ovládací prvky, je třeba dbát na to, aby byly obě sady ovládacích prvků nastaveny shodně.

Přemostěný zesilovač

A mostově vázané zatížení (BTL), také známý jako přemostěný bez transformátoru a přemostěný mono, je výstupní konfigurace pro audio zesilovače, forma přemostění impedance používá se hlavně v profesionální audio a automobilové aplikace.[1] Dva kanály stereofonního zesilovače jsou napájeny stejně monofonní zvukový signál s jedním kanálem elektrická polarita obráceně. A reproduktor je zapojen mezi dva výstupy zesilovače, přemostění výstupní svorky. To zdvojnásobuje dostupný výkyv napětí při zátěži ve srovnání se stejným zesilovačem použitým bez přemostění. Konfigurace se nejčastěji používá pro subwoofery.[2]

Typický obvod

Reprezentativní schéma přemostěné konfigurace zesilovače.

Příklad. Dva zesilovače, každý s maximálním výkonem 100 W pro impedance ze 4 Ω (čtyři Ohmy ); v režimu můstku budou vypadat jako mono zesilovač o výkonu 200 wattů do 8 ohmů. Toto je nejčastěji nepochopený režim provozu a vyžaduje implementaci dalších obvodů, pokud dvojice zesilovačů nemá zabudované zařízení. Obrázek ukazuje dva identické zesilovače A1 a A2 připojené v můstkovém režimu. Signály prezentované každému zesilovači páru jsou způsobeny antifází. Jinými slovy, protože signál v jednom zesilovači se pohybuje pozitivně, signál v druhém zesiluje negativně. Pokud je například maximální výkyv výstupního napětí každého zesilovače mezi špičkou + a - 10 voltů, když je výstup jednoho zesilovače na + 10 voltů, výstup druhého bude na –10 voltech, což znamená, že zátěž (reproduktor) nyní vidí rozdíl 20 V špiček mezi „horkými“ (normálně červenými) výstupními svorkami. Pohon zátěže mezi dvěma signály opačné elektrické polarity způsobí, že každý zesilovač uvidí pouze polovinu zátěže elektrická impedance.[3]

Poskytování antifázového zvukového vstupního signálu lze zajistit několika způsoby, které vyžadují odpovídající znalosti a dovednosti.

  1. interní modifikací, jakou popsal Rod Elliot at https://sound-au.com/project20.htm;
  2. jednoduchým obvodem aktivního fázového rozdělovače, vně zesilovače;
  3. vstupním audio transformátorem s fázovým dělením, externím k zesilovači.

Možnost můstkového režimu se často používá v systémech PA, zejména v aplikacích pro audiosystémy k napájení basových reproduktorů při vysokém výkonu. Zesilovače do auta mají běžně pouze 13,8 voltové napájení a získání úrovní napětí v obvodu zesilovače požadovaných i pro skromné ​​výkony je nákladné. Provoz v režimu Bridge pomáhá zajistit potřebný výkon při nižších nákladech.

Výhody a nevýhody

Jelikož se používají dva zesilovače v opačné polaritě, které používají stejný zdroj napájení, není třeba používat DC blokovací kondenzátor mezi zesilovačem a zátěží. To šetří náklady a prostor a nedochází ke snížení výkonu při nízké frekvenci kvůli kondenzátoru.[4]

Přemostění zesilovače zvyšuje výkon, který může být dodáván do jednoho reproduktoru, ale nezvyšuje celkový dostupný výkon zesilovače. Protože můstkový zesilovač pracuje v mono režimu, je pro stereofonní provoz vyžadován druhý identický zesilovač. U přemostěných zesilovačů tlumicí faktor je na polovinu. Protože přemostěný výstup zesilovače je plovoucí, neměl by být nikdy uzemněn, jinak by mohlo dojít k poškození zesilovače.[5]

Čtyřnásobný mýtus o moci

Na diskusních fórech pro audio chat někteří fanoušci tvrdí, že provoz stereofonního páru zesilovače v režimu můstku může poskytnout čtyřnásobný výkon (jednoho z kanálů páru). Tato hypotéza odkazuje na skutečnost, že výkon je úměrný druhé mocnině napětí, z čehož vyplývá, že pokud se výstupní napětí zdvojnásobí - jako v režimu můstku -, pak se dostupný výkon zvýší čtyřnásobně.

To by byla pravda, pokud by zesilovač v přemostěném režimu byl použit k řízení reproduktorů se stejnou impedancí, jakou používá stereofonní režim. V tomto případě by se však zdvojnásobil také proud procházející reproduktorem a zesilovačem, což by mohlo překročit hodnocení zesilovače a vést k přehřátí a nakonec ke zničení zesilovače. Ve skutečnosti by minimální impedance reproduktoru v přemostěném režimu měla být dvojnásobkem minimální impedance jmenovité pro stereofonní režim.

V důsledku toho provozování dvojice stávajících kanálů zesilovače v můstkovém režimu zdvojnásobuje dostupný výstupní výkon zátěže.[5]

Paralelní zesilovač

Reprezentativní schéma paralelní konfigurace zesilovače.

A paralelní zesilovač Konfigurace používá více zesilovačů paralelně, tj. dva nebo více zesilovačů pracujících ve fázi do společné zátěže.

V tomto režimu je dostupný výstup CURRENT zdvojnásoben, ale výstupní napětí zůstává stejné. Výstupní impedance páru je nyní snížena na polovinu.

Obrázek ukazuje dva identické zesilovače A1 a A2 připojené v paralelní konfiguraci. Tato konfigurace se často používá, když je jeden zesilovač neschopný provozu na zátěž s nízkou impedancí nebo je třeba snížit rozptyl na zesilovač bez zvýšení zátěže impedance nebo snížení výkonu dodávaného do zátěže. Například pokud jsou dva identické zesilovače (každý dimenzovaný pro provoz do 4 ohmů) paralelně zapojeny do zátěže 4 ohmy, každý zesilovač vidí ekvivalent 8 ohmů, protože výstupní proud je nyní sdílen oběma zesilovači - každý zesilovač dodává poloviční zátěžový proud a rozptyl na zesilovač je poloviční. Tato konfigurace (ideálně nebo teoreticky) vyžaduje, aby každý zesilovač byl přesně identický s ostatními zesilovači, jinak se budou navzájem zobrazovat jako zátěže. Prakticky musí každý zesilovač splňovat následující podmínky:

  • Každý zesilovač musí mít co nejméně výstupního offsetu DC (ideálně offset ofset) při žádném signálu, jinak se zesilovač s vyšším offsetem pokusí vnést proud do zesilovače s menším offsetem a tím zvýšit rozptyl. Rovná vyrovnání nejsou také přijatelná, protože to způsobí nežádoucí proud (a rozptyl) v zátěži. O to se postará přidáním offsetového nulovacího obvodu ke každému zesilovači.
  • The zisky zesilovačů musí být co nejtěsněji sladěny, aby se výstupy nepokoušely navzájem řídit, pokud je k dispozici signál.

Navíc jsou do série s výstupem každého zesilovače přidávány malé rezistory (mnohem menší než impedance zátěže, které nejsou na schématu znázorněny), aby bylo možné správné sdílení proudu mezi zesilovači. Tyto odpory jsou nezbytné, protože výstupní impedance obou zesilovačů nebude z důvodu výrobních odchylek zcela totožná. Zavedení výstupních rezistorů izoluje tuto nerovnováhu a zabraňuje problémovým interakcím mezi dvěma zesilovači.

Další metodou paralelního zesilovače je použití proudového pohonu. S tímto přístupem není nutné úzké přizpůsobení a odpory.

Můstek-paralelní zesilovač

A můstek-paralelní zesilovač Konfigurace využívá kombinaci přemostěných a paralelně konfigurovaných zesilovačů. To se běžněji používá u výkonových zesilovačů IC, kde je žádoucí mít systém schopný generovat velký výkon do jmenovité impedance zátěže (tj. Použitá impedance zátěže je specifikována pro jeden zesilovač), aniž by došlo k překročení ztrátového výkonu na zesilovač . Z předchozích částí je vidět, že přemostěná konfigurace zdvojnásobuje rozptyl v každém zesilovači, zatímco paralelní konfigurace se dvěma zesilovači snižuje rozptyl v každém zesilovači na polovinu, když pracuje na jmenovité impedanci zátěže. Takže když jsou obě konfigurace kombinovány, za předpokladu dvou zesilovačů na konfiguraci, výsledný rozptyl na zesilovač nyní zůstává nezměněn při provozu na jmenovitou impedanci zátěže, ale s téměř čtyřnásobkem výkonu, kterého je každý zesilovač schopen samostatně, dodávaného do zátěže.

Viz také

Reference

  1. ^ Eiche, Jon F. (1990). Průvodce zvukovými systémy pro bohoslužby. Nahrávací a zvuková technologie. Hal Leonard Corporation. str. 87. ISBN  0-7935-0029-X.
  2. ^ „Stereo, Parallel a Bridge Mono“. Průvodce zesilovačem. DirectProAudio. Citováno 28. září 2011.
  3. ^ Roberts, Joe (2007). „Základy zesilovače audio výkonu“. Joeovy technické poznámky. Citováno 28. září 2011.
  4. ^ Self, Douglas (2009). Příručka pro návrh audio výkonového zesilovače (5 ed.). Focal Press. str. 367. ISBN  0-240-52162-5.
  5. ^ A b Bartlett, Bruce (1. května 2010). „Hlavní třída zesilovače: Ne všechna hodnocení jsou podobná“. ProSoundWeb. Citováno 28. září 2011.

Další čtení