جودة صوت مكبر الصوت من الفئة D: ما يجب على مشتري OEM التحقق منه قبل الإنتاج الضخم

تتصرف وحدة مكبر الصوت من الفئة D بقوة 500 واط ووحدة الفئة AB ذات الطاقة المماثلة في نفس مكبر الصوت مقاس 12 بوصة بشكل مختلف تمامًا حتى قبل أن يبدأ أي شخص في الحديث عن الصوت. تصبح لوحة الفئة D دافئة بعد ساعتين من مادة البرنامج؛ تكون لوحة الفئة AB ساخنة عند اللمس، كما تستنزف البطارية الموجودة خلفها بشكل أسرع بشكل ملحوظ. عادةً ما يتم طرح مسألة جودة الصوت من الفئة D لاحقًا، بمجرد قياس الوحدة بشكل صحيح - وعند هذه النقطة، تقلصت معظم الشكاوى القديمة بالفعل إلى قائمة أقصر بكثير.

تلك القائمة الأقصر هي موضوع هذه المقالة. إنه مكتوب للمهندسين وفرق الشراء التي تختار وحدات مكبر الصوت لمكبرات الصوت التي تعمل بالطاقة ومصفوفات الخطوط ومكبرات الصوت الفرعية والأنظمة المحمولة - الأشخاص الذين يحتاجون إلى فصل أجزاء "صوت الفئة D" التي تعد مقايضات تصميمية حقيقية عن الأجزاء التي تم توريثها ببساطة منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

الإجابة المختصرة على جودة الصوت من الفئة D

تتميز وحدة الفئة D المصممة جيدًا بالشفافية بدرجة كافية بحيث يصعب تمييزها داخل مكبر صوت حديث يعمل بالطاقة عن وحدة فئة AB جيدة بنفس القوة. كما أنه أفضل بشكل ملموس في الأشياء التي يتم الحكم على مكبر الصوت عليها في عمليات النشر الحقيقية: الاستقرار الحراري، واتساق الإخراج تحت الحمل، والأداء طويل الأمد عند مستوى الصوت العالي.

الاختلافات المتبقية ليست ناجمة عن الحرف D. إنها تأتي من أربعة قرارات تصميمية:

• تردد التبديل ومرشح الإخراج المبني حوله.
• طوبولوجيا مصدر الطاقة، وتحديدًا ما إذا كانت الوحدة تستخدم تصحيح عامل الطاقة ومرحلة الرنين ذات المسؤولية المحدودة.
• سلسلة الإشارة أمام مكبر الصوت، بما في ذلك DSP وEQ والحد.
• التصميم الحراري وتخطيط اللوحة.

والنتيجة العملية هي أن مقارنة "الفئة D مقابل الفئة AB" على مستوى الكتالوج لا تخبرك بأي شيء تقريبًا. قارن بين مصدر الطاقة والفلتر وDSP، وستجد أن سؤال جودة الصوت يجيب على نفسه إلى حد كبير.

لماذا اكتسبت الفئة D سمعة سيئة للصوت

لقد كان هذا الانتقاد مبررًا مرة واحدة، ومن الجدير معرفة السبب بالضبط، لأن أنماط الفشل نفسها لا تزال تظهر في الوحدات غير المكلفة اليوم.

• لفة مرشح الإخراج. تم تبديل الوحدات المبكرة عند 50-150 كيلو هرتز تقريبًا، مما أجبر مرشح الإخراج على البدء في القطع أقل بكثير من 20 كيلو هرتز. وكانت النتيجة نهاية علوية متدحرجة وصفها المستمعون بأنها مملة أو منغلقة.
• تشويه الوقت الميت. يؤدي الفاصل الزمني للتقطيع الذي يمنع الإطلاق في مرحلة الإخراج إلى حدوث خطأ غير خطي. وبدون تعويض، يقع هذا الخطأ في الصوت الثلاثي، وهو بالضبط المكان الذي تكون فيه الأذن أكثر حساسية له.
• رفض العرض الضعيف في التصميمات ذات الحلقة المفتوحة. مع عدم وجود حلقة تغذية مرتدة، يظهر تموج على سكة الإمداد مباشرة عند الخرج، ويتحول ترهل السكة تحت الحمل إلى ضغط مسموع.
• EMI من تخطيط التبديل الإهمال. الضوضاء المقترنة بمرحلة المضخم وكابلات الإدخال، تنتج هسهسة وطنين لا علاقة له بمسار الصوت نفسه.

كل مشكلة من هذه المشاكل لها إجابة هندسية معروفة: ترددات التحويل الأعلى، وتعويض الوقت الميت، وتعديل الحلقة المغلقة، وتخطيط EMI المنضبط. ما يهم المشتري ليس ما إذا كانت الفئة D يمكن أن تبدو جيدة أم لا - فمن الواضح أنها تستطيع ذلك - ولكن ما إذا كانت الوحدة المحددة التي أمامك قد طبقت تلك الإجابات.

الأشياء الأربعة التي تحدد فعليًا جودة الصوت من الفئة D

تبديل التردد ومرشح الإخراج

يحدد تردد التبديل مقدار المساحة التي يجب أن يعمل فيها مرشح الإخراج. عادةً ما يتم تبديل وحدات الفئة الاحترافية D في مكان ما بين 300 كيلو هرتز و1 ميجا هرتز. كلما زاد تردد التبديل، كلما ارتفعت زاوية الفلتر، مما يحافظ على نظافة سلوك الطور والسعة حتى 20 كيلو هرتز وما بعدها. التكلفة هي خسارة تحويل أكبر وتصميم EMI أكثر تطلبًا.

بالنسبة لمشروع تصنيع المعدات الأصلية، تكون الاختبارات العملية واضحة ومباشرة:

• ما هو تردد التبديل الذي تحدده الوحدة؟
• أين تقع زاوية مرشح الإخراج بالنسبة إلى 20 كيلو هرتز؟
• هل يمكن للمورد توفير منحنى استجابة مقاس 20 هرتز - 20 كيلو هرتز بدلاً من مطالبة مطبوعة "± 3 ديسيبل"؟

طوبولوجيا مصدر الطاقة: PFC, LLC ولماذا تظهر في أوراق البيانات

تقوم مرحلة الإخراج من الفئة D بسحب التيار في تبديل النبضات، وبالتالي فإن مكبر الصوت مقيد بجودة السكة التي تغذيه. هناك ميزتان للتوريد تستحقان المعرفة بالاسم.

تصحيح معامل القدرة (PFC) يحافظ على استقرار الوحدة عبر نطاق واسع من جهد التيار الكهربائي، وهو أمر مهم بالنسبة للمنتجات المصدرة إلى الأسواق حيث لا يتم تنظيم الشبكة بشكل صارم.

الرنين LLC هي طوبولوجيا التبديل الناعمة. فهو يقلل من فقدان التبديل والتداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، وينتج تموجًا أنظف للإخراج، ويحافظ على الكفاءة بشكل جيد تحت الحمل الثقيل. من الناحية العملية، فإن نفس مرحلة الفئة D التي يتم تغذيتها بواسطة مصدر ارتداد أساسي ومصدر رنين LLC لن تتصرف مثل نفس مكبر الصوت - يظهر الفرق أولاً في التحكم في الصوت الجهير وفي كيفية بقاء النظام أثناء المقاطع الصاخبة.

EON520: LP400W HP100W PFC LLC وحدة مضخم الطاقة ذات الجهد العريض من الفئة D ● مصدر طاقة تحويلي عالي الكفاءة مع PFC LLC الرنين: 800 وات ● دخل واسع النطاق ذاتي التكيف: 100 فولت - 240 فولت ● مضخم طاقة متوسط ومنخفض التردد: CLASS D 40... عرض المنتج →

الوحدات التي تجمع بين كلا النهجين - على سبيل المثال، تصميم رنين PFC plus LLC مصنف LP 400 W / HP 100 W مع مدخلات ذات جهد عريض - موجودة خصيصًا للحفاظ على جودة الإخراج ثابتة عندما يتحرك مصدر التيار الكهربائي.

DSP وسلسلة الإشارة أمام مكبر الصوت

بحلول الوقت الذي يصل فيه مكبر الصوت المزود بالطاقة إلى المستمع، يكون الصوت هو نتاج معالج الإشارة الرقمية ومكبر الصوت معًا، وليس مكبر الصوت وحده. هذا هو السبب في أن وحدات DSP المبنية على شريحة ADAU1701 شائعة جدًا في مكبرات الصوت النشطة: التقاطع، والمعادل، والتبديل المحدد والمسبق جميعها تعيش في جهاز واحد.

تترجم ثلاثة سلوكيات DSP مباشرة إلى جودة صوت محسوسة من الفئة D:

• الحد. يعمل المحدد الذي تم ضبطه بشكل صحيح على إبقاء مكبر الصوت بعيدًا عن القطع الثابت، مما يقلل من تشويه الصوت الجهير عند مستوى الصوت العالي مقارنةً بوحدة تعتمد على الحماية الخاصة بمكبر الصوت.
• منطق الحماية تعمل الحماية الحرارية ومكبر الصوت التي تعمل على خفض الإخراج بدلاً من قطعه بشكل مفاجئ على تجنب التسربات المسموعة التي تجعل المنتج يبدو غير موثوق به.
• الإعدادات المسبقة المتطابقة مع الخزانة. تكون أوضاع EQ المضبوطة مسبقًا مفيدة فقط عندما يتم ضبطها لتناسب برنامج التشغيل والحاوية المحددة، ولا يتم نسخها من تصميم مرجعي.

DSP1903: 4 أوضاع EQ مخصصة معدة مسبقًا، مكبر صوت مصفوف خطي 2.1CH ADAU1701 قائم على وظيفة DSP ● تم تصميمه على أساس نظام الصوت ADAU1701. استخدم برنامج sigma studio DSP لتكوين معلمات معالجة الإشارة. ● يمكن اختيار أربعة أوضاع مخصصة معدة مسبقًا والتي... عرض المنتج →

تعد الواجهة الأمامية DSP متعددة القنوات التي توفر العديد من أوضاع EQ المخصصة المعدة مسبقًا مثالًا نموذجيًا: تظل مرحلة مكبر الصوت متطابقة، لكن السلوك النغمي لمكبر الصوت النهائي يتغير تمامًا.

التصميم الحراري وتخطيط اللوحة

تولد الفئة D حرارة أقل بكثير من الفئة AB، لكنها لا تزال تولد الحرارة. ستبدو الوحدة التي تدخل حالة التراجع الحراري بعد عشرين دقيقة ناعمة ومضغوطة بغض النظر عن مدى جودة قياساتها.

ما يجب التحقق منه:

• تتوافق منطقة المبدد الحراري ومسار تدفق الهواء مع العلبة الحقيقية.
• تم تعيين عتبات الحماية بهامش كافٍ بحيث لا تؤدي مادة البرنامج العادية إلى تفعيلها أبدًا.
• بيانات النسخ الناتجة عن اختبار التحميل الكامل طويل الأمد، وليس مجرد تشغيل قصير على المقعد.

وهذا أيضًا جزء من التقييم الذي لا يمكن إجراؤه من ورقة البيانات. يمكن للمورد الذي يقوم بتشغيل خطوط SMT وخطوط التجميع وغرفة اختبار الصوت الخاصة به إنتاج سجلات الاحتراق ونتائج اختبار حمل المعاوقة؛ شركة تجارية عادة لا تستطيع ذلك. إعداد التصنيع خلف الوحدة يستحق الزيارة في الموقع قبل الالتزام بعملية الإنتاج.

الفئة D والفئة AB والفئة H جنبًا إلى جنب

نادرًا ما يتعلق الاختيار بالفصل الذي يبدو أفضل في عزلة. يتعلق الأمر بما يناسب الغلاف الحراري للمنتج وميزانية البطارية والوزن المستهدف ونقطة السعر.

إن فجوة الكفاءة ليست رقمًا تسويقيًا - إنها السبب وراء إمكانية تشغيل مكبر صوت يعمل بالبطارية لمدة أمسية كاملة، والسبب في أن خزانة مصفوفة الخطوط يمكنها حمل المزيد من القنوات في صندوق أصغر. إذا كنت تريد شرحًا أعمق لكيفية تنفيذ هذه المقايضات في المنتجات الحقيقية، فهذه المقارنة كفاءة الفئة D والفئة AB وجودة الصوت يغطي نفس الأرض من منظور التصميم.

المواصفات تستحق الكتابة في اتفاقية الشراء

تميل صفحات كتالوج الوحدات النمطية إلى إدراج الطاقة والمقاومة وعدد قليل من الميزات. إذا كانت جودة الصوت متطلبًا تعاقديًا، فاطلب منها بدلاً من ذلك:

1. THD N عند القدرة المقدرة وعند 1 وات. الرقم 1 W هو الذي يكشف عن أرضية الضوضاء الخاملة وسلوك التقاطع.
2. تم قياس استجابة التردد عند أطراف السماعات ، وليس عند إدخال الخط، لأن مرشح الإخراج والحمل يتفاعلان.
3. مقاومة الخرج أو عامل التخميد عبر 20 هرتز - 20 كيلو هرتز. هذا هو ما يفصل الوحدة ذات الجهير الضيق عن الوحدة التي تبدو فضفاضة.
4. طوبولوجيا إمدادات الطاقة وتبديل التردد. PFC موجود أم لا، LLC رنين أو صعب التبديل.
5. عتبات الحماية وسلوك التعافي. اطلب نقاط تفعيل فعلية، وليس مجرد تأكيد وجود الحماية.
6. بيانات الاختبار الحراري عند التحميل الكامل خلال ساعة واحدة على الأقل.

يمكن للموردين الذين يقومون بتصميم وبناء الوحدات النمطية الخاصة بهم عادةً الإجابة على هذه الأسئلة ببيانات الاختبار. لا يستطيع الموردون الذين يعيدون البيع ذلك، ويظهر هذا الاختلاف في الميدان بعد فترة طويلة من الموافقة على العينة.

حيث تكون وحدات الفئة D هي الأكثر منطقية

توقفت الفئة D عن كونها حلاً وسطًا في كل تطبيق حيث تكون الكفاءة والحجم أكثر أهمية من الإرتفاع الحراري المطلق، وتستمر هذه القائمة في النمو.

• مكبرات صوت محمولة تعمل بالبطارية. الكفاءة هي قيد التصميم بأكمله. ستحتاج وحدة الفئة AB إلى حزمة بطارية أكبر بكثير لنفس وقت التشغيل.
• أنظمة صفيف الخط النشط. تتلاءم الوحدات متعددة القنوات المزودة بإمدادات الرنين LLC مع تكوينات القنوات 2.1 و2.2 التي تستخدمها هذه الأنظمة، ويتيح إخراج الحرارة المنخفضة للمصممين تجميع المزيد من القنوات في خزانة أصغر.
• مكبرات الصوت بالطاقة. توفر مراحل إخراج BTL من الفئة D طاقة عالية في أحمال منخفضة المعاوقة دون كتلة المبدد الحراري التي يتطلبها التصميم الخطي. توضح وحدة مضخم الصوت المخصصة المصنفة LP 1500 وات إلى 8 أوم كيف تبدو أجهزة الإنتاج.
• مكبرات الصوت العمود والصوت المثبت. الحرارة المنخفضة تعني أنه يمكن إغلاق مكبر الصوت داخل العلبة بدون تهوية إضافية.

EON521 1500:LP 1500W/8ohm Pro Audio BTL وحدة مضخم الطاقة `LLC رنين عالي الكفاءة وموثوقية عالية تحويل التيار الكهربائي: 1800 واط `مضخم طاقة BTL: فئة D 1500 واط - 8 أوم `مشعاع ألومنيوم على شكل حرف U، طاقة ثابتة... عرض المنتج →

قائمة مرجعية للتقييم العملي لمشروع إنتاجي

قبل تجميد وحدة من الفئة D في قائمة مواد الإنتاج، قم بتشغيلها من خلال نفس التسلسل في كل مرة:

1. قم بتأكيد الطاقة المقدرة عند مقاومة الحمل الفعلية لمكبر الصوت الخاص بك، وليس المعاوقة المستخدمة في المواصفات الرئيسية.
2. قم بقياس استجابة التردد عند أطراف السماعات مع توصيل الحمل الحقيقي.
3. قم بتشغيل عملية حرق الطاقة الكاملة لمدة ساعة واحدة وتسجيل درجة حرارة المبدد الحراري إلى جانب أي نشاط حماية.
4. قم بتشغيل مواد البرنامج ذات المحتوى الثقيل منخفض التردد على مستوى عالٍ واستمع خصيصًا للضغط والضخ المحدد.
5. تحقق من الضوضاء الخاملة مع قصر المدخلات؛ هذا هو المكان الذي يتم فيه كشف الوحدات غير المكلفة.
6. تحقق من السلوك عند الطرف المنخفض لنطاق جهد التيار الكهربائي إذا كان المنتج يتم شحنه إلى الأسواق ذات الإمداد غير المستقر.
7. تأكد من أنه يمكن تخصيص أوضاع EQ وعتبات الحماية المحددة مسبقًا لخزانتك. يعد التخصيص جزءًا طبيعيًا من أعمال الوحدة ، وليس استثناءً، ومن غير المرجح أن يدعم المورد الذي لن يقوم بضبط الإعداد المسبق المنتج بعد الإطلاق.

الأسئلة المتداولة