شرح فئات مكبر الصوت: الفئة A، B، AB، D، G، H وكيفية الاختيار الصحيح

إن وضع مضخم صوت بقوة 500 واط في الخزانة يفرض قرارًا واحدًا بالمواصفات قبل أي شيء آخر: فئة مكبر الصوت التي ستقود مرحلة الإخراج. يحدد هذا الاختيار الفردي كتلة المشتت الحراري، ووزن مصدر الطاقة، وحجم العلبة، ومقدار الإرتفاع المتبقي قبل أن يصبح التشويه مسموعًا. الاستنتاج العملي لمنشئي الأنظمة: تهيمن الفئة D على تصميمات وحدات الصوت الاحترافية الجديدة لأنها تحول 85-95 بالمائة من طاقة الإمداد إلى إشارة. تظل الفئة أ.ب هي المرجع التناظري للصوت الشفاف والخدمة المتوقعة. توفر الفئة G والفئة H مسارًا متوسطًا للمراحل الخطية عالية الطاقة التي تحتاج إلى حرارة أقل. إن الفئتين (أ) و (ب) مهمتان بشكل رئيسي كمفاهيم اليوم، ولكن سلوك زاوية التوصيل يفسر كل فئة تلت ذلك.

ما الذي يحدد فئة مكبر للصوت؟

يتم تحديد كل فئة من فئات مكبر الصوت من خلال زاوية التوصيل لأجهزة الإخراج الخاصة بها - أي جزء من كل دورة إدخال يتم خلالها تمرير الترانزستورات للتيار. الجهاز الذي يصل إلى 360 درجة يظل قيد التشغيل بشكل مستمر؛ الجهاز الذي يصل إلى 180 درجة يعالج فقط نصف الشكل الموجي. تحدد زاوية التوصيل سقف الكفاءة النظرية، لأن جهاز التوصيل الذي لا يساهم في الإشارة لا يزال يبدد الطاقة. كما يتنبأ بتشويه توقيع المرحلة.

تغطي الفئات أدناه كل ما سيواجهه مصمم النظام الصوتي. تظهر الفئة C كمرجع فقط: التشغيل تحت 180 درجة يرفع الكفاءة إلى أكثر من 70 بالمائة، لكنه يسطح الإخراج بشكل سيئ للغاية بحيث يقتصر على أجهزة إرسال الترددات الراديوية بدلا من الصوت. قيم الكفاءة هي نطاقات عملية مذكورة في مراجع الإلكترونيات الراسخة وأوراق بيانات الوحدة؛ تعتمد الأرقام الدقيقة على جهد الإمداد والحمل ومستوى التشغيل.

الفئة أ: الخطية بتكلفة تشغيل عالية

تتم مراحل إخراج الفئة (أ) لـ 360 درجة كاملة. يبقى الجهاز الفردي، أو الزوج الذي يعمل في وضع أحادي الطرف، في منطقته النشطة حتى في حالة عدم وجود إشارة إدخال. وهذا يجعل الفئة (أ) هي الطوبولوجيا الأكثر خطية بين العائلات التناظرية: لا توجد عملية تسليم بين الأجهزة، لذا فإن التشوه المتقاطع غائب بحكم التعريف. والثمن هو تبديد الخمول هائلة. تتراوح كفاءة الفئة A العملية أحادية الطرف بين 20 و30 بالمائة، لذا يتخلص مكبر الصوت بقدرة 100 واط من 200 إلى 300 واط كحرارة. تنمو المشتتات الحرارية، وتنمو المحولات، وتصبح تكاليف التشغيل دائمة. في وحدات الصوت الاحترافية، توجد مراحل إخراج الفئة A الكاملة فقط على مستوى مكبر الصوت؛ ضمن مضخمات القدرة، تبقى الفئة A كمنطقة انحياز للإشارة الصغيرة في مرحلة إدخال الفئة AB.

الفئة ب: أصل الدفع والسحب

تقسم الفئة B شكل الموجة إلى نصفين: أحدهما يدفع نصف الدورة الموجبة والآخر يسحب نصف الدورة السالبة، بحيث يوصل كل جهاز 180 درجة بالضبط. ترتفع الكفاءة النظرية إلى 78.5 بالمائة، لكن الانتقال عند نقطة الصفر يؤدي إلى تشويه متقاطع عندما لا يكون أي من الجهازين مسيطرًا بشكل كامل. لا توجد مرحلة خطيرة لإخراج الصوت تعمل في الفئة B النقية لأن الانقطاع يكون مسموعًا عند مستويات الإشارة المنخفضة. يضيف المصممون تيارًا متحيزًا صغيرًا بحيث يظل كلا الجهازين قيد التشغيل قليلاً عند معبر الصفر، وهذا التعديل هو ما يحدد الفئة AB.

الفئة AB: العمود الفقري التناظري

تضيف الفئة AB انحيازًا هادئًا متحكمًا فيه إلى هيكل الدفع والسحب. يقوم كلا جهازي الإخراج بإجراء القليل عند نقطة العبور الصفرية، مما يؤدي إلى إزالة درجة التقاطع، ثم يتراجعان نحو القطع مع نمو الإشارة. وتتراوح الكفاءة بين 50 و65 بالمائة في التصميمات الصوتية العملية. لا تزال وحدة الفئة AB بقدرة 600 واط تنتج ما بين 200 إلى 300 واط عند قيادتها بقوة، لذا تظل المشتتات الحرارية ذات الزعانف العميقة والهواء القسري أحيانًا جزءًا من التصميم.

يختار المهندسون الفئة AB عندما يكون السلوك اللوني هو الأولوية ويكون حجم العلبة مسموحًا به. العلاقة بين تيار الانحياز والتشوه والحمل الحراري حساسة للغاية لدرجة أن المصنعين يعايرونها على مدار سنوات من تحسين الإنتاج. وهذا هو السبب أيضًا وراء قضاء المهندسين وقتًا في مرحلة الإخراج بقدر ما يقضونه في برامج التشغيل، لأن مساهمة وحدة مكبر الصوت في جودة الصوت من الأسهل سماعها بدلاً من قياسها.

الفئة د: التبديل من أجل الكفاءة

تتخلى الفئة D عن نموذج زاوية التوصيل تمامًا. تتناوب ترانزستورات الخرج بين التشبع الكامل والقطع الكامل عند تردد حامل أعلى بكثير من نطاق الصوت، عادة من 400 كيلو هرتز إلى 1 ميجا هرتز، وتتحرك الإشارة الصوتية في دورة التشغيل لشكل الموجة الناتج المشكل بعرض النبض. يقوم مرشح LC بإعادة بناء نطاق الصوت عند الإخراج. نظرًا لأن المفتاح المشبع لا يسقط أي جهد تقريبًا، ولا يمرر مفتاح القطع أي تيار تقريبًا، فإن الكفاءة النظرية تقترب من 100 بالمائة؛ توفر الوحدات الحقيقية 85 إلى 95 بالمائة.

إن العواقب المترتبة على تصميم مكبرات الصوت فورية. تحافظ مرحلة الفئة D بقدرة 500 واط على المشتتات الحرارية صغيرة بما يكفي لهيكل مصبوب، في حين تحتاج مرحلة الفئة AB المكافئة إلى ملف تعريف مقذوف ثقيل ومحول أكبر. تعمل ردود الفعل الحديثة بعد التصفية على تصحيح آليات التشويه لتصميمات التبديل المبكرة، وتجتاز وحدات الفئة D المنفذة جيدًا مقارنات استماع عمياء مقابل مكبرات الصوت التناظرية الجيدة.

يكمن الجهد الهندسي الحقيقي في مرشح الإخراج، وسلوك EMI، وإدارة الوقت الميت لمرحلة التبديل. عادةً ما يقوم الموردون المتخصصون في هذا المجال بإقران قلب التبديل مع واجهة أمامية رنانة أو مصححة بعامل الطاقة بدلاً من التعامل مع الفلتر كفكرة لاحقة.

وحدة مضخم الصوت النشطة EON522SUB مع مصدر الرنين LLC تجمع وحدة مضخم الصوت فئة D بقدرة 500 واط هذه بين مصدر رنين LLC بقدرة 800 واط مع التحميل الزائد والدائرة القصيرة والحماية الحرارية، مما يجعلها مناسبة عملية لتطبيقات الجهير عالية الكفاءة التي تمت مناقشتها في النص المحيط. عرض المنتج →

الفئة G والفئة H: قضبان الإمداد الأكثر ذكاءً

تحتفظ الفئة G والفئة H بمرحلة الإخراج الخطية لمضخم AB ولكن يتم تغذيتها بسكة إمداد تتكيف مع الإشارة. تحتفظ الفئة G باثنين أو أكثر من القضبان الثابتة، وتتحول إلى السكة الأعلى فقط عندما تتطلب قمم الإشارة ذلك. تقوم الفئة H بتعديل جهد السكة بشكل مستمر، وتتبع غلاف الإشارة ببضعة فولتات من الإرتفاع. تظل أجهزة الإخراج خطية في كلتا الحالتين، وبالتالي فإن ملف التشوه يشبه الفئة AB، ولكن متوسط ​​الجهد عبر الأجهزة أقل. وهذا يقلل من الحرارة المهدرة ويدفع الكفاءة إلى نطاق 65-80 بالمائة.

تنتقل التكلفة إلى مصدر الطاقة: محولات متعددة القضبان مع منطق التبديل للفئة G، أو منظمات التتبع السريع للفئة H. تناسب هذه الفئات مضخم الصوت ووحدات صفيف الخط، حيث تعني الموسيقى ذات عامل القمة العالية أن السكة الأعلى نشطة فقط للقمم القصيرة. يعد نهج الفئة H خيارًا شائعًا للحاويات ثنائية التضخيم المزودة بإمداد محول خطي، ولهذا السبب يدرج موردو الوحدات هذه المجموعة كتكوين قياسي.

مقارنة فئات مكبر للصوت في الوحدات الحقيقية

لا يتم اتخاذ القرار الطبقي بمعزل عن الآخرين؛ يتفاعل مع مصدر الطاقة والعلبة ودورة العمل لبرنامج الموسيقى. يوضح الرسم البياني أدناه سبب جاذبية الفئة D في الأنظمة المحمولة والمدمجة.

تحافظ الفئة D على كفاءة عالية في معظم نطاق الإخراج الخاص بها، بينما تنهار كفاءة الفئة AB عند مستويات الاستماع المنخفضة. قد يصل متوسط ​​إنتاج 50 واط من وحدة فئة AB بقدرة 500 واط إلى حوالي 25-30 بالمائة من الكفاءة؛ نفس الحالة تحافظ على وحدة الفئة D أعلى من 75 بالمائة. خلال موسم الرحلات، يظهر هذا الاختلاف في تكلفة الكهرباء، وحرارة الحامل، وعدد مرات تفعيل الحماية الحرارية.

فهم ما تحتويه وحدة مضخم الطاقة النشط يساعد المشترين على تطبيق هذه المصفوفة بشكل صحيح. يصف خطاب الفصل مرحلة الطاقة فقط؛ يحدد تصميم العرض وطوبولوجيا التغذية الراجعة ودوائر الحماية الموثوقية في العالم الحقيقي. على سبيل المثال، تجمع وحدة مضخم الصوت بين حاجز عالي الجهد مع تحديد الإخراج للبقاء على قيد الحياة في برنامج الجهير المستمر، لذلك يجب تقييم اختيار الفئة وميزات الحماية كنظام واحد.

وحدة مضخم الصوت EON180S 2092 BTL للصوت الاحترافي تتميز وحدة مضخم الصوت هذه بمخرج BTL بقدرة 650 وات من الفئة D ومصدر تحويل بقدرة 800 وات، وتتضمن دوائر واقية مناسبة لوظيفة الجهير المستمرة، بما يتماشى مع اعتبارات فئة مكبر الصوت الموضحة أعلاه. عرض المنتج →

تشريح وحدة مضخم الطاقة

يُظهر المقطع العرضي للوحدة الحديثة كيفية تفاعل الفصل مع كل شيء من حوله. تقبل مرحلة الإدخال الإشارات المتوازنة أو المعالجة بواسطة DSP، وتقوم مرحلة السائق بتشكيل التبديل أو التحكم الخطي، وتتبع مرحلة الإخراج الفئة المختارة، ويحدد مصدر الطاقة سقف الكفاءة. يوضح الرسم البياني متساوي القياس أدناه الترتيب النموذجي لهذه الكتل في وحدة قائمة بذاتها.

الأسئلة المتداولة حول فئات مكبر الصوت