شرح مكبرات الصوت من الفئة: كيفية اختيار الفئة AB أو D أو H لتصميم السماعات

يوجد عرضان على مكتبك لنفس لوحة مضخم الصوت التي تعمل بقدرة 2 × 500 واط. تم إنشاء الأول حول مرحلة من الفئة أ.ب مع مبدد حراري بحجم كتاب ورقي الغلاف تقريبًا. والثاني يستخدم مرحلة من الفئة D على لوحة أكبر بالكاد من الهاتف. كلاهما صادقان بشأن تصنيف القوة. واحد منهم فقط سوف يناسب الخزانة التي قمت بتجهيزها بالفعل، وواحد فقط سوف يجتاز الاختبار الحراري في حاوية خشبية مغلقة عند درجة حرارة محيطة 40 درجة مئوية.

هذا هو القرار الحقيقي وراء عبارة "مكبرات الصوت من الدرجة". تصف فئة مكبر الصوت كيفية توصيل أجهزة الإخراج للتيار عبر دورة إشارة واحدة. يحدد هذا الاختيار الفردي مقدار الحرارة التي يجب عليك إزالتها، ونوع مصدر الطاقة الذي يجب عليك شراؤه، ومقدار التصفية والحماية التي تحتاجها اللوحة، ومقدار الألومنيوم الذي يدخل في الهيكل. فهو لا يقرر من تلقاء نفسه ما إذا كان المنتج يبدو جيدًا أم لا.

ما تصفه تسمية الفصل بالفعل

يأتي اسم الفئة من خاصية فيزيائية واحدة: المدة التي تظل فيها أجهزة الإخراج موصلة أثناء دورة واحدة من الإشارة الصوتية. الفئة (أ) تجعلهم يجرون طوال الوقت. تقسم الفئة B الدورة بين جهازين، يتعامل كل منهما مع النصف. تحافظ الفئة AB على كلا الجهازين مفتوحين قليلاً عند معبر الصفر بحيث يكون التسليم سلسًا. تتخلى الفئة D عن الفكرة الخطية تمامًا وتقوم بتبديل أجهزة الإخراج عند بضع مئات من الكيلوهرتز، مما يؤدي إلى تشفير الصوت كعرض نبضي. تحافظ الفئة H على مرحلة صوتية خطية ولكنها تجعل سكة الإمداد تصعد لأعلى ولأسفل لتتبع غلاف الإشارة.

كل شيء آخر يتبع من ذلك. المرحلة التي تستمر طوال الوقت تهدر جزءًا كبيرًا من إمداداتها كحرارة. لا تفقد مرحلة التبديل شيئًا تقريبًا في الأجهزة ولكنها تدفع مشكلة التصميم إلى مرشح الإخراج ومحرك البوابة وميزانية التداخل الكهرومغناطيسي. تعمل المرحلة التي تحرك قضبانها على تقليل الجهد عبر أجهزة الإخراج، وهو بالضبط مصدر الحرارة في المضخم الخطي.

ما لا يخبرك به الملصق هو جودة البناء. تشترك وحدة الفئة D سيئة التصميم والأخرى المصممة بعناية في نفس الاسم ويمكن أن تختلف بمقدار 15 درجة مئوية في درجة حرارة المبدد الحراري عند نفس مستوى الإخراج.

الكفاءة والحرارة والتشويه جنبا إلى جنب

تشير مراجع التصميم المنشورة إلى نطاقات كفاءة واسعة، لأن العدد الحقيقي يعتمد على مستوى الإخراج ومقاومة الحمل وتصميم العرض. الأرقام أدناه هي النطاقات التي يستخدمها المهندسون عادةً عند مقارنة الهياكل عند أو بالقرب من المخرجات الكاملة المقدرة.

الفئة AB: الخطية التي تدفع ثمنها في الحرارة

توجد الفئة AB لإزالة درجة التقاطع من الفئة B دون دفع التكلفة الكاملة للفئة A. ويحافظ تيار متحيز صغير على توصيل جهازي الإخراج حول نقطة التقاطع الصفرية، وبالتالي يظل التسليم بينهما سلسًا. يوجد تيار هادئ نموذجي في وحدة الصوت الاحترافية بعشرات المللي أمبير لكل زوج من الأجهزة، وهو ما يكفي لإبقاء الشق خارج النطاق المسموع ولكنه صغير بما يكفي بحيث لا ينضج مكبر الصوت في وضع الخمول.

التجارة هي أن الحرارة مستمرة. تسحب وحدة 400 واط من الفئة AB تيارًا ذا معنى حتى مع عدم وجود إشارة، ويجب أن يكون حجم المبدد الحراري مناسبًا لأسوأ الحالات: ضوضاء وردية بقوة ثُمن لمدة ساعة في حامل ذي تدفق هواء ضعيف. ولهذا السبب تميل الوحدات التناظرية إلى حمل مبددات حرارة كبيرة مقذوفة وأقواس من الألومنيوم على شكل حرف U وأحيانًا مروحة. غالبًا ما يفتقد المشترون الذين يقارنون فقط القوة الكهربائية الموجودة على الملصق هذا الأمر، ثم يكتشفون أن نفس 400 واط في وحدة الفئة D تحتاج إلى جزء صغير من المعدن.

الجانب الإيجابي مفهوم جيدًا: لا توجد بقايا تبديل، ولا يتفاعل مرشح الإخراج مع الحمل، وإمدادات بسيطة تعتمد على المحولات، وسلوك يعرف الفنيون الميدانيون بالفعل كيفية خدمته.

الفئة د: تعتمد الكفاءة على العرض الذي تقوم بإقرانه به

تقوم وحدات الفئة D بالتبديل عند بضع مئات من الكيلو هرتز وتعيد بناء الصوت من خلال مرشح إخراج LC. تقضي الأجهزة معظم وقتها إما في حالة التشغيل الكامل أو إيقاف التشغيل بالكامل، لذا فإن خسائر التوصيل صغيرة ويكون عنوان الكفاءة حقيقيًا. ما يخفيه العنوان هو أن الميزة لا تحمل سوى قوة قريبة من التصنيف. في مستويات الاستماع في الخلفية، يهيمن فقدان التبديل ومحرك البوابة وتنخفض الكفاءة بشكل حاد، وهو أمر مهم بالنسبة للمنتجات التي تعمل بالبطاريات أكثر من المنتجات التي تعمل بالتيار الكهربائي.

بقية التصميم يحمل نفس الوزن. الوقت الميت القصير جدًا يتسبب في إطلاق النار؛ طويل جدًا ويرتفع التشويه عند الإنتاج المنخفض. يجب أن يظل مرشح الخرج ثابتًا عبر الحمل الفعلي، وليس المقاوم الوهمي الموجود على الطاولة. ويجب أن يستمر العرض: مرحلة الفئة D المقترنة بسكة ناعمة غير منظمة سوف تتدلى على عابري الجهير وتتراجع عن الفائدة. هذا هو السبب في أن الإمدادات الرنانة ذات المسؤولية المحدودة والواجهات الأمامية المصححة بعامل الطاقة أصبحت قياسية في الوحدات الجادة.

وحدة مضخم الطاقة النشطة EON522SUB يقرن مصدر رنين بقدرة 800 واط LLC مع مرحلة جهير من الفئة D بقدرة 500 واط، مما يعالج ترهل السكة وتحويل الضوضاء في مكبرات الصوت الفرعية التي تعمل بالطاقة. عرض المنتج →

كمثال على النمط، وحدة نمطية مثل EON522D-2092 تجمع بين مرحلة تمرير منخفض بقدرة 500 واط ومرحلة تمرير عالي بقدرة 200 واط من الفئة D مع مصدر رنين LLC، وهو المزيج الذي يحافظ على ترهل السكة وضوضاء التبديل تحت السيطرة في حاوية 2.1.

الفئة H: تبديل السكك الحديدية لأعلى نطاق الطاقة

تحافظ الفئة H على مرحلة إخراج خطية ولكنها تمنحها أكثر من سكة إمداد واحدة. عندما يتجاوز غلاف الإشارة العتبة، يتحول مكبر الصوت إلى حاجز أعلى؛ عندما يتراجع، يسقط السكة مرة أخرى. وبالتالي فإن أجهزة الإخراج لا ترى سوى بضعة فولتات عبرها بدلاً من السكة الكاملة، ولا يتم توليد الحرارة التي كانت ستذهب إلى المبدد الحراري أبدًا. ومن الناحية العملية، توفر وحدة الفئة H قوة تصميم أكبر بكثير من الفئة AB وبنفس عمق الهيكل.

هذه الكفاءة ليست مجانية. تضيف دوائر تبديل السكك الحديدية الأجزاء والتكلفة، ويمكن أن ينتج عن التحول مصنوعات يدوية إذا تم اختيار عتبات المقارنة بشكل سيء، ويحتاج المحول إلى نقرات متعددة. كما أنه يجعل توثيق الخدمة أكثر أهمية، لأن الفني الذي يتعامل مع الوحدة مثل لوحة AB عادية سوف يخطئ في تشخيص خطأ السكة على أنه فشل في جهاز الإخراج.

وحدة مضخم الطاقة AMP400H 7294 فئة H يجمع بين مرحلة منخفضة/متوسطة بقدرة 400 واط من الفئة H مع مرحلة عالية التردد بقدرة 100 واط من الفئة AB ومبرد ألومنيوم على شكل حرف U للحصول على خرج ثابت. عرض المنتج →

عادةً ما يتم تخصيص الوحدات في هذه الفئة، مثل AMP400H-7294 المزودة بمشعاع ألومنيوم على شكل حرف U، لمضخم الصوت ومصفوفة الخط حيث يُتوقع إخراج عالٍ مستمر لساعات بدلاً من دقائق.

ما يتغير اختيار الفئة بشكل أكبر في حزمة الوحدة النمطية

مرحلة القوة عبارة عن لوحة واحدة في سلسلة، ويمتد القرار الطبقي عبر بقية السلسلة. تحتاج مرحلة الفئة D ذات المحدد السريع إلى وحدة preamp يمكنها تغذيتها بإشارة نظيفة جيدة الحجم؛ سوف تتصرف مرحلة الفئة AB مع 20 ديسيبل من الإرتفاع بشكل مختلف مع نفس المصدر. تتغير بنية الكسب وسلوك المقطع وحدود الحماية وحتى اختيار تناقص الحجم مع الهيكل.

وحدة DSP1903 ADAU1701 DSP لأنظمة 2.1 وحدة DSP المستندة إلى ADAU1701 مع أربعة أوضاع EQ محددة مسبقًا، وBluetooth، وXLR I/O، مناسبة لمطابقة سلوك المحدد في أنظمة صفيف الخط 2.1. عرض المنتج →

من الناحية العملية، هذا هو المكان الذي يكسب فيه الموردون المعياريون بقاءهم. وحدة DSP مثل DSP1903، المبنية على ADAU1701 وتحمل أربعة أوضاع EQ محددة مسبقًا لنظام صفيف 2.1 خط، يجب أن تكون مطابقة للسلوك المحدد لأي مرحلة طاقة تقع تحتها. إذا تم تحديد الاثنين بشكل مستقل، فسيقوم النظام إما بالقص مبكرًا أو الحماية متأخرًا. لدينا شرح تفصيلي لمقايضات التصميم A وAB وD وH يتعمق في كيفية تعيين تلك العتبات.

مطابقة الفئة للمنتج الذي تقوم ببنائه

تنقسم معظم مشاريع المتحدثين القوية إلى عدد قليل من الأنماط، وكل واحد منها يضيق نطاق اختيار الفصل الدراسي بسرعة:

• أنظمة المصفوفات الخطية والأعمدة. الوزن وكثافة الحامل هي التي تقرر. الفئة D ذات مصدر الرنين هي الفئة الافتراضية، مع تخصيص الفئة H للوحدات النمطية التي يجب أن تعمل بمخرجات عالية جدًا لفترات طويلة.
• مكبرات الصوت. طاقة مستمرة عالية في حمل منخفض المقاومة. تتعامل الفئة D مع العرض القوي مع هذا الأمر بشكل أفضل؛ عادةً ما يكون العرض، وليس مكبر الصوت، هو الجزء المحدود.
• مكبرات صوت محمولة تعمل بالبطارية. تعتبر الكفاءة عند التحميل الجزئي أكثر أهمية من رقم الذروة. الفئة D هي الخيار الواقعي الوحيد، وتستحق خسائر الخمول نفس القدر من الاهتمام مثل الحد الأقصى للإنتاج.
• خلاطات تعمل بالطاقة وصناديق تناظرية حساسة للتكلفة. تعمل الفئة AB المزودة بمحول خطي على إبقاء فاتورة المواد بسيطة وقصة الخدمة مألوفة، على حساب المبدد الحراري الأكبر.
• مكبرات صوت فرعية عالية الطاقة. تصميم من الفئة H أو تصميم من الفئة D للسكك الحديدية العالية، اعتمادًا على ما إذا كان فريق التصميم يفضل السلوك الخطي أو الحد الأدنى من الوزن.

ما يجب التحقق منه مع مورد الوحدة قبل الالتزام

القوة الكهربائية في ورقة البيانات هي الرقم الأقل فائدة في المحادثة. هذه هي النقاط التي تفصل بين التصميم الذي يستمر في الاستخدام الميداني والتصميم الذي يعود:

1. الكفاءة ودرجة حرارة العلبة عند طاقة ثُمن، وليس فقط عند الخرج الكامل المقدر، ويتم قياسها في الهواء الساكن في البيئة المحيطة المقصودة.
2. التشوه عند 1 وات و10 وات، حيث يوجد فعليًا التقاطع والتبديل.
3. سلوك الحماية: ما يحدث عند حدوث قصر في الإخراج، أو حمل غير متطابق، أو تراجع العرض، وما إذا كانت الوحدة تتعافى من تلقاء نفسها.
4. متطلبات التوريد، بما في ذلك ما إذا كان تصحيح عامل الطاقة ضروريًا للأسواق التي تشحن إليها.
5. EMI والضوضاء الخاملة، خاصة بالنسبة لوحدات الفئة D التي تغذي محركات الضغط عالية الكفاءة.
6. الاتساق بين النموذج الأولي والإنتاج الضخم، وهو سؤال تصنيعي بقدر ما هو سؤال هندسي.

بالنسبة للمشترين الذين يحتاجون إلى تكوين غير قياسي، فإن التسلسل المعقول هو تسوية الفئة وطوبولوجيا العرض أولاً، ثم الانتقال إلى الوحدة من خلال تطوير مخصص للحصول على بنية الربح والموصلات والسلوك المحدد مسبقًا. يعد تغيير الفصل بعد تجميد الخزانة ومصدر الطاقة أمرًا مكلفًا.

الأسئلة المتداولة حول مكبرات الصوت الصفية