Статьи

26 Июля 2006 /

Проблемы правильного выбора усилителя мощности


Проблемы правильного выбора усилителей мощности


Мануэль Хубер
FM Acoustics



Каждый усилитель занимает свое место на рынке сбыта и в соответствующей стоимостной группе. Именно стоимостным фактором определяется возможность совершенствования конструкции усилителей, и это становится очевидным при рассмотрении эволюции усилителей за последние 30 лет. В 50-е годы основные ламповые конструкции были общепринятыми и с учетом более низких накладных расходов, характерных для того времени, недорогими в производстве. Поскольку эти конструкции были простыми, в них присутствовало не слишком много серьезных ошибок. Тем не менее качество изготовления было разным. С появлением первых твердотельных элементов большинство изготовителей приступили к проектированию транзисторных устройств. Были достигнуты новые уровни измеряемых характеристик, с которыми не могли соперничать ламповые конструкции. Однако ограниченные возможности доступных в те времена полупроводниковых элементов, а также недостаток опыта стали причиной довольно плохой надежности и неважного качества звука. Даже сейчас лишь небольшая группа усилителей смогла опередить то первое поколение транзисторных усилителей.


Выбор усилителя мощности для определенного применения зависит от многих переменных: требуемого уровня звукового давления, расстояния, с которого будут слушать музыку, акустики помещения, реверберации, демпфирования, реального импеданса нагрузки и т.п. Одной из не очень известных, но весьма важных узловых точек, определяющих качество системы, является интерфейс между усилителем и громкоговорителем. Усилитель может хорошо работать с одними громкоговорителями и не может согласоваться с другими, как будто очень похожими. Часто это происходит из-за характеристики импеданса/фазы громкоговорителя и ее изменения при возбуждении динамическим (музыкальным) сигналом. Понятие измеряемого импеданса нуждается в переосмысливании. Условия возбуждения современных громкоговорителей в значительной мере недооцениваются. Кроме значительного изменения статического сопротивления в диапазоне частот (обычный громкоговоритель с номинальным сопротивлением 8 Ом может легко менять его в пределах от 2 до 50 Ом), имеются и очень заметные фазовые изменения, достигающие cos(0)=1 (наихудший случай, когда максимальный ток требуется точно в то же самое время, когда усилитель достигает максимальной амплитуды напряжения). Фаза также изменяется с частотой, что не упрощает дела. В резистивных нагрузках это будет соответствовать сопротивлению нагрузки от 1 до 50 Ом для обычной динамической головки. Некоторые усилители отвечают таким требованиям. Схемы защиты в большинстве усилителей представляют собой схемы ограничения по напряжению и/или по току во входном и в драйверном каскадах, или другие виды ограничений, которые будут активировать сжатие, ограничение или другие искажения вследствие нелинейности.


Имеется еще одно явление, усложняющее ситуацию. После возбуждения система, состоящая из звуковой катушки и диафрагмы, стремится к возвращению в нормальное центральное положение. Когда звуковая катушка возвращается обратно, магнитное поле в зазоре индуцирует ток, называемый обратной эдс, который поступает опять в выходной каскад усилителя. В уже и без того напряженном выходном каскаде потребуется дополнительно рассеять этот огромный импульсный ток. Чем больше смешение, тем сложнее ситуация. Чаще это происходит на низких частотах и в результате получается сжатое, нечеткое воспроизведение самых нижних частот. На практике для определенного усилителя с помощью измерений можно определить, что ход конуса НЧ-головки увеличивается линейно до определенного уровня мощности, после чего он больше не возрастает, несмотря на рост измеренной мощности усилителя. При грамотно сконструированном усилителе ход конуса увеличивается до предельного значения его линейного смещения. Очевидно, что конус возбуждается более линейно и без сжатия, улучшая тем самым передачу НЧ-сигналов. Оказалось возможным - и даже не в одной системе - устранить все коррекции монитора всего лишь заменой усилителя мощности. Теперь мы видим, почему делом первостепенной важности является сохранение выходного импеданса (включая кабель громкоговорителя и сопротивление соединителя) на самом низком уровне. При использовании усилителя, в котором отсутствует ограничивающая схема защиты, кабель громкоговорителя нельзя делать чересчур массивным. В обычной студийной стойке высшего класса рекомендуется поперечное сечение кабеля не менее 10 мм2 (AWG 7), более предпочтительно 16 мм2 (AWG 5).


Очевидно, что соединители должны обладать именно такими поперечными сечениями. Однако из-за неустойчивости и других возможных проблем во многих усилителях могут понадобиться дополнительные кабельные и присоединительные сопротивления (со всеми проявлениями нелинейности!). Чем ниже выходной импеданс усилителя, тем выше коэффициент демпфирования и меньше отрицательное влияние обратной эдс на выходной каскад.


Надо помнить о том, что в большинстве современных усилителей используется очень большая величина отрицательной обратной связи (ООС). Обратная эдс через ООС вводит ложные сигналы коррекции ошибок, что может испортить работу усилителя. Большой коэффициент демпфирования сам по себе не достаточен. Важно, как достигается коэффициент (низкий выходной импеданс). Значительное количество конструкций основано на использовании большой ООС для достижения хорошего демпфирования при измерениях статическими сигналами. Однако ситуация при динамически изменяющейся нагрузке совершенно иная. Имеются и лучшие решения, позволяющие избежать недостатков, связанных с большими запасами ООС. Усилитель даже в отсутствие ОС должен быть оптимизирован и устойчив. Тогда незначительную величину ОС (которая сама по себе ничто иное как сигнал коррекции ошибки, подаваемый для коррекции нелинейности в предыдущих каскадах усиления) можно будет ввести в оптимальные точки схемы. Лучшее решение - избежать нелинейности, чем затем корректировать ее.


Комбинация всех приведенных явлений для усилителя мощности чревата очень сложной нагрузкой, которая зависит от частоты и, кроме того, динамически зависит от музыкального сигнала. Традиционная теория конструирования показывает, что при возбуждении стандартных динамических мониторов необходим выходной ток максимум от 5 до 15 А, при этом в пиковых условиях требования к току резко возрастали - до 100 А. Не будет неожиданным, если усилитель, рассчитанный на непрерывную нагрузку 2 Ом, не сможет работать с громкоговорителями, имеющими номинальный импеданс 8 или 4 Ом, не проявляя при этом сжатие, ограничение или неустойчивость. Некоторые мониторы имеют динамический импеданс, сравнимый с сопротивлением примерно 0,5 Ом. При таком импедансе выходной каскад и источник питания усилителя испытывают большее напряжение. Поскольку источники питания усилителей, как правило, не рассчитаны на такие крайние требования, они в пиковых ситуациях буквально еле дышат со всеми вытекающими негативными последствиями. Именно здесь кроется одна из причин, почему усилители с одинаковыми синусоидальными мощностями имеют колоссальные различия в реальном звуковом давлении при возбуждении естественных нагрузок, т. е. громкоговорителя. Часто они звучат также различно при работе от музыкальных сигналов, несмотря на идентичные характеристики в статических условиях. Если результаты измерений хороши, но система не звучит, верьте собственным ушам, а не статическим измерениям! Значит, где-то скрывается слабое звено или плохой интерфейс.


Мы не рекомендуем мостовую схему, так как при этом каждый канал усилителя выходит на нагрузку, в два раза превышающую требуемую. Более высокие токи могут привести к досрочному срабатыванию схемы токового ограничения и зашиты с уже упоминавшимися отрицательными воздействиями на качество звукового сигнала. Лучше использовать более мощный, но не мостовой усилитель.


В большинстве усилителей используют одну и ту же основную технологию и фактически один и тот же подход. Кроме того, процедуры тестов и обзоров во всем мире основаны на одних и тех же параметрах, получаемых при статических измерениях и фиктивных нагрузках. Такие результаты не выдерживают никакого сравнения с действительными впечатлениями о характеристиках, получаемых при возбуждении усилителя и громкоговорителя реальными музыкальными сигналами. Практически нет таких ситуаций, когда бы комбинация из усилителя и громкоговорителя использовалась для передачи статического сигнала. Несмотря на это, методика измерений основана на неверном допущении, что при возбуждении статическими сигналами усилитель и громкоговоритель будут вести себя аналогично тому, как бы это было при музыкальных или динамических сигналах. Результаты измерений при таких испытаниях могут только ввести в заблуждение. Точность воспроизведения определяется возможностью контролировать нагрузку в динамических условиях. К сожалению, до настоящего времени нет ни общепринятого критерия, ни измерительных приборов, которые при нестатических сигналах и нагрузках обеспечили бы надежные и повторяющиеся результаты. Тем не менее при практическом использовании даже самые простые тесты могут выявить поразительные различия в звучании усилителей.


В студии высшего класса, находящейся в Германии, были получены следующие интересные результаты. Сигнал - либо в виде розового шума, либо музыка - выравнивался до ровного уровня в месте расположения микрофона фирмы Bruel&Kjaer, который устанавливался в центре микшерной панели на расстоянии 3 м от мониторов с биусилением. Усилители звучали удивительно по-разному. Одно из основных различий - уровень звукового давления - можно было измерить. В таблице приведены максимальные уровни звукового давления, развиваемые различными усилителями.


Как видно из данных таблицы, усилители с одинаковыми синусоидальными мощностями имеют значительные различия между пиковыми уровнями звуковых давлений. Они достигают 8 дБ! Еще один информативный тест, показывающий ограничения определенных усилителей, можно сделать, направив сигнал с плотным звуком контрабаса и барабана через каналы микшера, после чего в усилитель он попадет в диапазоне от средних до высоких уровней. Затем используют выравнивание примерно от 40 до 80 Гц, добавляют и соответственно вычитают выравнивания, наблюдают изменения качества звучания. При вычитании басов во всех усилителях уровень басов снижается, и для многих усилителей это благоприятно. Однако если добавить несколько децибел в НЧ-диапазон, то станет очевидным, что некоторые усилители не могут четко воспроизвести разницу в уровне мощности (пока не начнется клиппирование). Это происходит по нескольким причинам, например источник питания исчерпывает свою мощность (трансформаторы плохо спроектированы или так называемые "динамические" источники питания, ограничивающее действие МОП-ПТ и т.д.). Все это мы рассмотрим в дальнейшем более подробно.


Еще в одном испытании сравнивались два усилителя при одинаковых синусоидальных выходных мощностях в сочетании со стандартной рупорной двухполосной акустической системой. Сказалось, что усилитель А обеспечивает лучшее выравнивание эквалайзеров, на некоторых частотах можно было вводить коррекцию меньшую на 4 дБ, при этом звуковое давление во всем диапазоне частот было на 2 дБ больше. На частоте 65 Гц разница в звуковом давлении между двумя усилителями достигала весьма значительной величины - 9 дБ! С учетом того, что оба усилителя при 4 Ом вырабатывают 500 Вт RMS и что номинальный импеданс громкоговорителя был 8 Ом (одиночная НЧ-головка диаметром 15" с пассивной разделительной схемой и компрессионная головка СЧ/ВЧ), такие значительные различия в уровнях звукового давления говорят о том, что обычная оценка Вт/долл., абсолютно устарела. Мне уже попадались аналогичные результаты в прессе.


Параметры не должны оставаться основным фактором при выборе усилителя мощности, так как только немногие изготовители гарантируют минимальные характеристики для всех и каждого изделия, выходящего с конвейера. Обычные характеристики в действительности не очень помогут вам при оценке изделия, только гарантированные минимальные требования вместе с тщательно апробированными субъективными испытаниями обеспечат достоверную информацию. Практически все изготовители приводят стандартные характеристики, такие как выходная мощность и искажения. Однако для профессионального применения требуются другие характеристики: диапазон импедансов нагрузки, входной импеданс при различных положениях регуляторов уровня (очевидно, не должен изменяться при разных положениях), максимально допустимое перенапряжение сети, потребляемая мощность, рабочая температура и влажность и пр., и, наконец, последнее, но от этого не менее важное обстоятельство: как долго изготовитель сможет поставлять запасные части.


Принято считать, что симметрирующий трансформатор ограничивает характеристики высококачественной звуковой аппаратуры. Лучшим решением являются входные схемы с электронным симметрированием. Они должны быть точно сбалансированы при ослаблении синфазного сигнала не менее чем на 60 дБ и при стабильном входном импедансе во всем диапазоне звуковых частот. Конечно, было бы проще использовать ИС, однако до сих пор нет такой ИС, которая могла бы выровнять характеристики тщательно разработанного входного каскада класса А на дискретных элементах.


В большинстве современных моделей усилителей используется одна и та же схемотехника, обычно ИС на входе, пара предоконечных (драйверных) каскадов и выходной каскад. Конструкция кажется очень простой, но требования к этим нескольким каскадам усиления крайне высоки. Предпочтительнее выбрать большое число каскадов с ограниченной величиной усиления, так как при этом улучшается линейность не только всех каскадов, но и схемы в целом.


Лишь в немногих усилителях имеются мощные полевые МОП-транзисторы в выходных каскадах. Эти элементы упрощают конструкцию, создают определенные преимущества, например более высокий входной импеданс и отрицательный температурный коэффициент (защищая изделия от температурных пробоев), об их недостатках известно немного. Сопротивление стока на кристалле полевого МОП-транзистора зависит от температуры и срабатывает как устройство защиты (чем выше температура кристалла, тем больше сопротивление, вследствие чего выходная мощность понижается). При анализе этого процесса также следует учитывать динамические сигналы, а не синусоидальные. Несмотря на то что температура на корпусе транзистора изменяется в допустимых пределах, сам кристалл разогревается очень быстро, что соответственно отражается на защитном сопротивлении, в результате чего выходной ток ограничивается. Это приводит к эффекту сжатия, который можно услышать. Эффект наиболее заметен на сигналах с большой длительностью (низкочастотных), что подтверждается результатами испытаний, выявляющими недостаточную точность в НЧ-диапазоне у мощных конструкций на полевых МОП-транзисторах.


Другие конструкции, такие как коммутирующие и цифровые усилители, еще не доказали своего качества и долговременной надежности в работе с профессиональной аппаратурой, где все виды интерференции и неизвестных воздействий вызывают проблемы даже для аналоговых усилителей. Цифровые и коммутирующие усилители намного более уязвимы в этих отношениях.


Роль источников питания в звуковой электронике и в частности в усилителях мощности все еще в значительной мере недооценивается, о них судят на основе упрощенных представлений. Одно из них то, что двойные источники питания лучше одиночных. На самом деле это не так. Причины появления двойных источников питания скорее экономические, чем технические. В отношении мощностей - небольшие стандартные трансформаторы дешевле больших. Это объясняется очень большими объемами выпуска. На уровне современной технологии можно создать такой одиночный источник питания, который обеспечит практически идеальную устойчивость, стабилизацию и разделение во всех звеньях схемы. Очевидно, что необходимо использовать прогрессивные методы проектирования. Основное преимущество одного большого трансформатора по сравнению с двумя небольшими состоит в следующем: если в один из каналов поступает большой импульсный сигнал, сдвоенный трансформатор сможет запитать только половину общей мощности, тогда как один трансформатор подаст основную часть мощности в тот канал, которому она больше всего требуется в данный момент. Это обеспечит более стабильное напряжение питания и большую динамику.


Паспортные данные мощных трансформаторов в звуковых усилителях, по-видимому, определяются совсем другими правилами по сравнению со стандартной теорией проектирования трансформаторов. Это можно понять, так как трансформаторы не работают с непрерывным стационарным сигналом (хотя иногда в современной музыке встречается много НЧ-гармоник, что требует практически такой же непрерывной мощности, как и стационарный сигнал!). Тем не менее всему есть предел: один продавец пытался уверить меня в том, что его усилитель выдаст 2000 Вт RMS при мостовом соединении на 2 Ом. Я узнал, что тороидальный трансформатор рассчитан на непрерывные 800 Вт RMS. Любопытно, что номинал мощности на этикетке трансформатора в этом изделии был затерт. Следует всегда помнить о том, что вечный двигатель не существует. Поэтому если на выходе вашей схемы 2000 Вт RMS, вам надо запитать ее немного большей величиной, чем 2000 Вт (и это при высокой температуре, когда для безопасной работы требуется снизить номинальные характеристики трансформаторов и других компонентов).


Еще один миф о том, что именно емкость источника питания имеет основное значение. Можно зачастую услышать заявления: "Из-за того, что емкость источника питания в усилителе Х составляет 40000 мкФ, у него басы лучше, чем у усилителя Y емкостью 20000 мкФ". На самом деле все совсем не так. Возьмем в качестве примера усилитель, вырабатывающий 100 Вт на нагрузке 4 Ом. Чтобы обеспечить все схемы усилителя током, достаточным для воспроизведения одиночного импульса длительностью 30 мс, требуется запас электролитической емкости в несколько сотен тысяч микрофарад! Такую большую емкость получить при доступных габаритах и с достаточной надежностью - невозможно (электролитические конденсаторы принадлежат к разряду наиболее критичных элементов в отношении ожидаемой долговечности). Кроме того, они были бы очень большими и дорогими; скажем просто - это невозможно. Более важными параметрами, по сравнению с емкостью, являются последовательно включенное электрическое сопротивление и максимальный ток пульсации конденсаторов (и тот, и другой параметр могут значительно отличаться у разных элементов, даже если у них одинаковое отношение емкость/напряжение), долговременная и кратковременная выходная мощность трансформатора, размер провода, тип соединителей, короче, результирующий общий импеданс источника питания. Чем ниже этот импеданс, тем лучше характеристики, так как источник питания сможет мгновенно реагировать без ограничений на потребность схем усилителя в токе. Только полная оценка во всех этих переменных сможет дать точную картину качества источника питания усилителя. Поражаешься тому, какие толстые кабели используют изготовители (они выглядят весьма впечатляюще), и при этом внутри (там, куда не доберется потребитель) маломерные трансформаторы, предельно плотная внутренняя разводка, маломощные соединители и предохранители по напряжению постоянного тока. Следует всегда помнить о том, что предохранитель - нелинейный элемент, значительно ухудшающий параметры.


"Слабый" источник питания, на первый взгляд, может показаться предпочтительней, поскольку изготовитель сможет объявить о большом "динамическом диапазоне", однако в действительности такой источник питания сможет выдавать необходимый ток только в течение нескольких миллисекунд. После того как он иссякнет, напряжение упадет и произойдет динамическое ограничение выходного каскада. Кроме того, следует иметь в виду, что характеристики передачи транзисторов зависят от частоты. Иссякающее напряжение изменит характеристики передачи и, следовательно, линейность усилителя. Это приведет к изменению характеристик и к соответствующему ухудшению качества звука при динамических сигналах. Чем меньше изменение напряжения источника питания при различных нагрузках, тем более линейно работает выходной каскад. По этой причине усилитель с хорошим значением "динамического диапазона" (headroom) и соответствующим "динамичным" или "неустойчивым" источником питания не может воспроизводить музыку с точной динамикой. Источник питания в усилителях мощности высшего класса должен быть "жестким", устойчивым, с низким импедансом, стабильным и с возможно большим запасом по непрерывному и пиковому току.


Чрезвычайно высокие требования к току в высокомощных усилителях диктуют особый подход к разводке, соединителям и топологии схемы, а также к выбору материалов. Линии, по которым проходит большая мощность, должны быть как можно шире, чтобы уменьшить сопротивление. Кроме того, передачу по току и сопротивление можно улучшить, применяя печатные платы с толстым слоем меднения (70 мкм или еще лучше 105 мкм) вместо обычных 35 мкм. Высокомощные соединения должны быть выполнены жесткой накруткой и запаяны либо, по крайней мере, иметь соответствующие разъемы, рассчитанные на высокие токи. Еще один важный момент - внутренний диаметр провода должен соответствовать максимальной токовой мощности усилителя. Стандартные выходные разъемы могут выдерживать до 16 А. При больших токах такие соединители уже никого не устроят. Всегда нужно использовать провода самого большого размера, которые годятся для соединения компонентов. Из-за нелинейности абсолютно не подходят плавкие предохранители для громкоговорителя. То же самое можно сказать и о лампах накаливания, включаемых последовательно с головками. Задолго до того, как лампочка засветится, сопротивление многократно возрастет, вводя нелинейность.


Еще одно требование, которое иногда недооценивают, - это устойчивость и импеданс сетевого питания, например, несмотря на то что обычное потребление сетевого тока усилителем FM 801 составляет 11 А при 240 В при непрерывном сигнале, для импульса длительностью 50 мс может потребоваться и 40 А (и это может повторяться многократно). Отсюда следует очевидный вывод, что параметры мощного усилителя могут ограничиваться вследствие предельных характеристик источника питания, соединителей, межблочных соединительных жгутов.


Схемы защиты должны оберегать не только усилитель от неправильного обращения и опасных рабочих условий, но и громкоговоритель от неисправной работы усилителя. В некоторых конструкциях для этих целей используют плавкие предохранители (постоянного тока) и/или предохранители для громкоговорителя (вспомним, что предохранители вносят нелинейность). Это совершенно неприемлемо. Плюсовое и минусовое смешения по постоянному току должны непрерывно быть под контролем, в том случае, если смешение усилителя начнет возрастать или уменьшаться по какой-либо причине, схема защиты должна мгновенно отключить выход на громкоговорители. В некоторых усилителях схемы защиты по постоянному току пропускают без отключения напряжения 15 и 20 В RMS. При таких схемах защиты и других схемах с задержками громкоговоритель может выйти из строя еще до того, как отключится усилитель. Если смещение по постоянному току в усилителе достигнет примерно 1 В, значит что-то работает не так, как нужно, и требуется немедленно выключить усилитель.


Защита от перегрева имеется практически во всех усилителях. В зависимости от типа системы охлаждения, температурный датчик устанавливают либо на тепловом радиаторе, либо непосредственно на корпусе мощного транзистора. Очень важно, чтобы схема защиты была быстродействующей. Некоторые конструкторы все еще верят, что мощные транзисторы могут выдерживать постоянные температуры 120 и 150° С (такие величины приводят некоторые изготовители полупроводниковых элементов в справочных листках), однако такие температуры сразу выведут их из строя. Срок жизни транзистора зависит в основном от числа температурных циклов, а внутри этих циклов - от разности температур. Это одна из причин, почему нельзя одобрить метод, при котором усилители охлаждают с запасом, так как, приняв сигнал, кристалл разогреется до высокой температуры с соответствующим большим перепадом температур. Поскольку характеристики передачи зависят от температуры, лучше смещать транзисторы таким образом, чтобы изменение температур между двумя состояниями, когда сигнала нет и когда полная нагрузка, было небольшим. Это обеспечит лучшую линейность усилителя (класс А). Для увеличения срока службы транзисторов температурная защита должна сработать в диапазоне 80° С. Это довольно умеренное требование с достаточным резервом для наихудших случаев.


Во многих усилителях на входе стоят фильтры с большой крутизной для защиты от ВЧ-неустойчивости, паразитной генерации и сверхнизких частот. Против такой защиты возразить трудно, однако она отрицательно влияет на фазовую и частотную характеристики. Поэтому такие фильтры должны быть линейно-фазовыми и не должны генерировать никаких выбросов при попадании в них ступенчатой функции или импульса. Широкоизвестные фильтры Баттерворта и прочие здесь не приемлемы из-за выбросов.


Инженер-звукотехник должен быть готов к появлению в системе опасных ВЧ-сигналов. Чаще всего их причиной служат компоненты, предшествующие усилителю мощности. Подходящим решением в этом случае может быть использование сфазированных ФВЧ совместно со схемой ВЧ-детектора и предупреждающего ВЧ-индикатора.


Одна из наиболее важных проблем - это защита от коротких замыканий. Даже в настоящее время в большинстве усилителей используют либо ограничение по напряжению или току, либо комбинацию этих двух видов защиты. Как мы уже видели, такие схемы могут сработать не только при появлении короткого замыкания или опасного импеданса, но из-за практически мгновенной реакции они могут среагировать и на обратную эдс, и на фазу громкоговорителя и т.п. Во многих случаях при срабатывании таких схем сигнал значительно искажается, иногда даже возникает генерация, что гибельно отражается на звучании, не говоря уже о том, что может явиться фатальным исходом для громкоговорителей.


Хорошо спроектированная схема защиты от коротких замыканий никоим образом не должна оказывать влияние на звуковой сигнал, а должна защищать выходной каскад от появляющихся коротких замыканий. Выполнить ее непросто, требуется совершенная схемотехника и знание методов анализа. Импульсная НЧ-помеха в момент включения становится особенно опасной для систем с двумя усилителями и электронными разделительными схемами. Поэтому в усилителе не должно быть импульсной НЧ-помехи в момент включения, для чего следует ввести в его схему задержку, срабатывающую при включении.


Если в усилителе есть вентилятор, его можно включать на полную скорость в случае специальных применений, но только не в студии записи. Для того чтобы держать температуру транзистора на оптимальном уровне, свести к минимуму накопление пыли и грязи, целесообразно иметь двухскоростной или с переменными скоростями вентилятор с легко заменяемым воздушным фильтром. Когда на платах накапливается пыль, при соответствующей влажности она может стать проводящей, что приведет к возникновению короткого замыкания. Дефекты могут иметь место даже в самих схемах зашиты. Для обеспечения минимума вероятности отказа необходимо, чтобы отдельная дублирующая схема защиты непрерывно проверяла работу обычных схем защиты. Для того чтобы инженер мог легко и быстро узнать об отказе или включении защиты, целесообразно вывести на переднюю панель усилителя индикаторы всех видов защиты. Они мгновенно привлекут внимание инженера, и он сможет соответственно среагировать.


Одним из наиболее важных моментов при рассмотрении усилителя мощности, предназначенного для профессиональной аппаратуры, является долговременная надежность. Чтобы суметь оценить потенциал определенного изделия в этом отношении, было бы полезно знать детали конструкции, качество электронных элементов и т.п. Неплохо также поднять крышку и хорошенько рассмотреть качество изготовления конструкции. Наибольший интерес при этом представляет размер трансформатора, площадь охлаждения, паяные соединения, материал, из которого сделаны разъемы, аккуратность выполнения монтажа, качество и типы элементов. Тщательный осмотр поможет собрать сведения о возможных недостатках. Если в системе защиты усилителя будет стоять плавкий предохранитель, это сразу же станет сигналом предупреждения. Следует проверить мощность на эмиттерных резисторах мощных транзисторов, а также посмотреть, сколько усилительных каскадов входит в состав усилителя. Помните о том, что чем больше каскадов, тем более линейно будет работать каждый каскад и тем меньше будет добавляться статических и динамических искажений. При этом надо иметь в виду, что схема не должна быть чересчур сложной без особой на то необходимости. Конструкции с мощными полевыми МОП-транзисторами, как правило, имеют заниженные требования на предоконечные каскады. При проверке выходной мощности не делайте окончательные выводы по числу выходных транзисторов: в одном корпусе может находиться как стандартный чип площадью 4 - 8 мм2, так и специально разработанный чип площадью 28 мм2. Поскольку ток, мощность и рассеяние зависят от размера кристалла, второй транзистор, очевидно, будет эквивалентен нескольким стандартным мощным транзисторам и при этом обладать большей надежностью. К тому же лучше использовать меньшее число более дорогих высокомощных элементов вместо большого количества дешевых. Чем меньше параллельных элементов стоит на выходе, тем меньше погрешность и тем точнее усилитель воспроизводит сигналы. Следует использовать транзисторы в металлических корпусах из-за их большей долговечности, в особенности в тех каскадах, где имеются значительные температурные процессы, а именно в преддрайверных, драйверных и оконечных.


Что касается реле - а они могут использоваться в пути сигнала или в схеме громкоговорителя, - нужно помнить о том, что со временем контакты сгорают и стареют. Это увеличивает сопротивление контактов реле, неблагоприятно отражаясь в свою очередь на импедансе источника питания, коэффициенте демпфирования и т.п. Хорошим решением является использование реле с большим числом мощных контактов. Могут быть полезны и специальные материалы для контактов. Например, в мощном усилителе FM 801 с его колоссальным выходным напряжением и током (100 В и 100 А) мы применяем восьмиконтактное реле с 16 А во всех контактах для наибольшей долговременной надежности. Все эти особенности кажутся несущественными, когда изделие оценивают и испытывают в первый раз (контакты реле еще совсем новые), однако со временем их значение возрастает. Качество всего лишь одного элемента может привести к тому, что одно изделие будет надежно работать в течение длительного периода, а другое - надо будет беспрестанно чинить. Даже если оно в точности повторяет схему первого усилителя, качество двух изделий может оказаться разным из-за комплектующих. Конечно, сверхмощные элементы стоят значительно дороже (они могут удвоить стоимость изделия), однако при долгом сроке службы деньги, потраченные на более качественные элементы, окупаются.


Ограниченный объем публикации не позволяет мне сделать более глубокое исследование в области конструирования усилителей мощности. Впрочем, в мои намерения такое исследование и не входило, я не стал подробно рассматривать все характеристики схем, входящих в усилитель, так как большинство читателей это и не интересует, они не конструкторы, а покупатели. Надеюсь, что мне удалось осветить некоторые важные вопросы. Не следует считать, что эти вопросы нужны только тем, кто не хочет купить систему, уступающую в чем-то другой, лучшей. Это не так, и в профессиональной звукотехнике нужно знать об этом. Понятно, что первый денежный вклад в профессиональное высококачественное изделие - велик. И все-таки если подумать о полной стоимости (меньшая амортизация вследствие большей надежности, долговременная стабильность, требующая меньшего числа ремонтов, большая вероятность долговременного срока службы, более высокая стоимость при перепродаже), то зачастую дорогое изделие оборачивается значительно меньшей полной стоимостью. Во многих категориях промышленных товаров решения о покупке принимают, исходя из таких практических соображений, а не из исходной стоимости. Может быть, на так называемом современном маркетинге моя идея не станет чересчур популярной, но если бы большинство изготовителей перестало гнаться за отношением себестоимости к продажной цене, а занялось бы улучшением качества, мы бы получили новое поколение изделий, отличающихся возросшим совершенством и надежностью.

Источник: Pinspot.RU

20 Марта 2006 /

Новинки прошедшего 2005 года среди концертного оборудования

Что нового из концертного оборудования представили производители в 2005 году.
читать...(736)

16 Января 2006 /

Технология концертного звукоусиления в наше время

Что изменилось за последние 30 лет? Какие новые технологии и материалы пришли в индустрию звукоусиления?
читать...(1676)

7 Января 2005 /

История и развитие линейных массивов. Часть третья

Последняя часть настоящего обзора посвящена линейным массивам третьего поколения, среди которых четко обозначились две группы. В первой использованы наукоемкие технологии: фокусировка звуковых волн с помощью образующих поверхностей второго порядка — гиперболических, параболических, тангенциальных. (В абсолютном большинстве предыдущих конструкторских решений для концентрации СЧ/НЧ использовались плоские поверхности). Массивы третьего поколения появились год-полтора назад и среди звукоинженеров быстро получили прозвище «масcивы-бабочки» за свою характерную форму. Вторая группа использует плоские ленточные изодинамические ВЧ-излучатели; в их конструкциях отсутствуют сложные волноводные структуры, свойственные предыдущим поколениям.
читать...(1259)

7 Января 2005 /

Мифы и тайны линейных массивов. Часть вторая

Все смешалось в этом мире — инаугурация президента США Дж. Буша в 2001 году озвучивалась английским линейным массивом Martin Audio, а концерт в честь 50-летия правления королевы Елизаветы II — американским Electro-Voice…
читать...(2380)

7 Января 2005 /

История и развитие линейных массивов. Часть первая

На рубеже XIX и XX столетий произошли глобальные изменения в науке и технике — чего стоит изобретение радио, автомобиля, открытие радиоактивности. На стыке тысячелетий непременно должно было произойти что-то революционное. Последовавшее бурное развитие цифровых технологий и телекоммуникаций, клонирование биообъектов и туристические полеты в космос подтвердили справедливость этих ожиданий. Можно ли было представить себе такое каких-нибудь лет 30 назад?
читать...(2731)

7 Января 2005 /

Настройка сценических мониторов

Вопрос о правильной настройке мониторов перед концертом задается очень часто, и это действительно очень важный вопрос, от решения которого зависит и настроение артистов, и ситуация на сцене, и, в конечном итоге, то, как пойдет весь концерт. При значительном разнообразии выпускаемого звукового оборудования, для предотвращения хаоса на сцене и в зале необходимо руководствоваться методикой, позволяющей эффективно организовать работу технического персонала, звукорежиссера и артистов.
читать...(1546)

29 Октября 2004 /

Новая серия PN-PNX от компании Renkus-Heinz

Фирма Renkus-Heinz (США), опираясь на свои запатентованные технологии и инновационные решения в области акустики, разработала новые акустические системы PN102/LA и PNX102/LA серии PN-PNX, которые являются основным элементом для создания так называемого малого линейного массива. Уникальные механические и акустические свойства систем позволяют конфигурировать линейный массив для самых разных площадок, от небольших и средних инсталляций до крупных. Высокие технические характеристики в сочетании с компактными размерами, простотой установки и исключительной надежностью данного линейного массива положили начало новой системе стандартов в области озвучания театров, спортивных комплексов, концертных залов и открытых площадок.
читать...(726)

29 Октября 2004 /

Акустическая система QSA-210 фирмы Qube Audio

Фирма Qube Audio (Италия), многолетний партнер фирмы Renkus-Heinz (США), разработала новую акуcтическую систему QSA-210, которая является основным элементом для создания, так называемого малого линейного массива. Высокие технические характеристики в сочетании с компактными размерами, простотой установки и исключительной надежностью позволяют применять данный линейный массив на различных культурно-массовых и спортивных объектах небольшого и среднего объема, а также в турах.
читать...(966)

29 Октября 2004 /

LUNARAY от компании OHM

Эта полнодиапазонная двухполосная акустическая система разработана для применения в театрах, концертных залах и мобильных инсталляциях. Воспроизведение высоких частот обеспечивает 1,75-дюймовый компрессионный драйвер с алюминиевой диафрагмой, нагруженный 1-дюймовым горном. НЧ/СЧ диапазон воспроизводит 8-дюймовый динамик, звуковая катушка которого имеет двухстороннюю обмотку при диаметре 1,75 дюйма. Встроенный пассивный кроссовер обеспечивает частоту разделения 900 Гц.
читать...(676)

...