오디오 전력 증폭기의 원리 및 분류 분석
전력 증폭기의 기능은 오디오 소스 또는 프리 앰프에서 나오는 약한 신호를 증폭하여 스피커를 눌러 소리를 재생하는 것입니다. 좋은 사운드 시스템 앰프는 중요한 역할을 합니다. 그래서 아래에는 제가 여러분과 공유할 오디오 앰프의 원리와 분류 분석을 참고용으로 읽어보시기 바랍니다.
1. 순수 클래스 A 파워 앰프
오디오 분야에서 사람들은 항상 클래스 A 파워 앰프의 위치를 고수해 왔습니다. 클래스 A 앰프는 충실도가 높고 가장 신선하고 투명한 사운드를 제공하는 것으로 간주됩니다. 그러나 Class A 전력 증폭기의 낮은 효율과 높은 손실은 극복할 수 없는 본질적인 문제입니다. 클래스 A 전력 증폭기(Class A)라고도 알려진 순수 클래스 A 전력 증폭기는 완전한 선형 증폭 증폭기입니다. 순수 클래스 A 전력 증폭기가 작동할 때 트랜지스터의 양극 및 음극 채널은 신호 유무에 관계없이 일반적으로 열린 상태에 있습니다. 이는 열로 더 많은 전력이 소비되지만 왜곡률은 매우 낮다는 것을 의미합니다. . 순수 클래스 A 파워 앰프는 자동차 오디오 애플리케이션에서 상대적으로 드뭅니다. 이 유형의 파워 앰프는 미국 JET CITY 고급 시리즈에서만 사용할 수 있습니다. 이는 순수 클래스 A 전력 증폭기의 효율성이 매우 낮기 때문입니다. 일반적으로 20~30%에 불과하지만 오디오 애호가들은 사운드 성능에 대해 이야기합니다.
2. 클래스 B 전력 증폭기
클래스 B 전력 증폭기(Class B)라고도 하는 클래스 B 전력 증폭기는 선형 증폭기라고도 하지만 작동 원리는 완전히 순수 클래스 A 파워앰프와는 다릅니다. 클래스 B 전력 증폭기가 작동할 때 신호 입력이 없으면 일반적으로 트랜지스터의 양극 및 음극 채널이 닫힙니다. 즉, 양극 위상 신호가 오면 양극 위상 채널만 작동하고 음극 위상은 작동합니다. 채널이 닫혀 있고 두 채널이 완전히 닫혀 있어 동시에 작동하지 않으므로 신호가 없는 부분에서는 전력 손실이 전혀 없습니다. 그러나 포지티브 채널과 네거티브 채널을 켜고 끌 때 특히 낮은 레벨에서 크로스오버 왜곡이 발생하는 경우가 많습니다. 따라서 클래스 B 전력 증폭기는 실제 응용 분야에서는 실제로 초기에 충실한 전력 증폭기가 아닙니다. 자동차 오디오 증폭기는 상대적으로 효율성이 높기 때문에 클래스 B 증폭기입니다. 클래스 B 전력 증폭기의 효율성이 크게 향상되었지만 실제 효율성은 약 50%에 불과합니다. 자동차 전력 증폭기, 노트북 오디오 시스템 및 전문 초고전력 전력 증폭기와 같은 소형 휴대용 오디오 장비에서는 여전히 효율성이 낮습니다. 낮고 불만족스럽습니다. 따라서 초효율적인 Class D 전력 증폭기는 녹색 혁명의 추세에 부합하기 때문에 모든 면에서 주목을 받고 있습니다.
집적회로 기술의 발전으로 인해 원래 개별 부품으로 만들어졌던 매우 복잡한 변조 회로는 이제 더 이상 기술적으로나 가격 측면에서 문제가 되지 않습니다. 또한 최근 몇 년간 디지털 오디오 기술이 발전하면서 사람들은 클래스 D 전력 증폭기가 디지털 오디오와 많은 유사점을 가지고 있다는 사실을 발견했으며 이는 클래스 D 전력 증폭기의 개발 이점을 더욱 입증했습니다.
3. 클래스 A 및 B 전력 증폭기
클래스 A 및 B 전력 증폭기는 클래스 AB 전력 증폭기(클래스 AB)라고도 합니다. 클래스 B 전력 증폭기 설계. 신호가 없거나 신호가 매우 작은 경우 트랜지스터의 양극 및 음극 채널이 모두 열려 있습니다. 이때 약간의 전력 손실이 있지만 클래스 A 전력 증폭기만큼 심각하지는 않습니다. 신호가 양수일 때 음수 채널은 신호가 강해질 때까지 항상 열려 있지만 신호가 강해지면 음수 채널은 닫힙니다. 신호가 음수이면 양수 채널과 음수 채널이 정확히 반대 방향으로 작동합니다. 클래스 AB 전력 증폭기의 단점은 약간의 크로스오버 왜곡이 발생한다는 것입니다. 그러나 효율성 비율과 충실도에 비해 클래스 A 및 클래스 B 전력 증폭기보다 우수하며 클래스 AB 전력 증폭기도 가장 널리 사용됩니다. TOPP PRO 및 TRX 시리즈와 같은 디자인은 모두 AB 디자인을 채택합니다.
4. 디지털 전력 증폭기
클래스 D 전력 증폭기는 증폭 소자가 스위칭 상태에 있는 증폭 모드입니다. 신호 입력이 없으면 앰프는 차단 상태가 되어 전력을 소비하지 않습니다. 작동 시 입력 신호로 인해 트랜지스터가 포화 상태가 됩니다. 트랜지스터는 전원 공급 장치와 부하를 직접 연결하는 켜진 스위치와 같습니다. 이상적인 트랜지스터는 포화 전압 강하가 없기 때문에 전력을 소비하지 않습니다. 실제로 트랜지스터는 항상 포화 전압 강하가 적고 약간의 전력을 소비합니다. 이 전력 소비는 진공관의 특성에만 관련될 뿐 신호 출력의 크기와는 관련이 없으므로 초고전력 애플리케이션에 특히 유용합니다.
이상적인 상황에서:
클래스 D 증폭기의 효율은 100%,
클래스 AB 증폭기의 효율은 78.5%,
클래스 A 또는 B 앰프의 효율은 25% 또는 50%에 불과합니다(부하 모드에 따라 다름).
D급 전력증폭기는 실제로 스위칭 기능만 갖고 있다. 초기에는 릴레이나 모터 등 액츄에이터의 제어회로를 스위칭하는 용도로만 사용됐다. 그러나 디지털 오디오 기술이 심화됨에 따라 스위칭 기능(즉, 디지털 신호를 생성하는 기능)에 대한 연구가 계속 심화되면서 이를 Hi-Fi 오디오 증폭 장치에 활용하는 방안이 점차 명확해지고 있습니다. 1960년대에 디자이너들은 오디오 증폭을 위한 클래스 D 증폭기 기술을 연구하기 시작했습니다. 1970년대에 Bose는 클래스 D 자동차 증폭기를 생산하기 시작했습니다. 한편, 자동차 배터리 전원 공급 장치는 더 높은 효율을 요구하는 반면, 대형 방열판 구조의 전력 증폭기를 수용하기에는 공간이 너무 작습니다. 두 회사 모두 증폭을 위한 클래스 D와 같은 효율적인 증폭기를 갖고 싶어합니다. 오디오 신호. 주요 단계 중 하나는 오디오 신호의 변조입니다.
파워 앰프의 작동 원리는 실제로 매우 간단합니다. 오디오 소스에서 재생되는 다양한 사운드 신호를 증폭하여 스피커를 눌러 사운드를 생성하는 것입니다. 기술적인 관점에서 볼 때, 전력 증폭기는 교류를 직류로 변환한 다음 오디오 소스에서 재생되는 사운드 신호에 따라 다양한 크기의 전류를 스피커로 전송하는 전류 변조기와 같습니다. 스피커가 해당 신호를 방출하도록 사운드의 크기와 해당 주파수. 전력, 임피던스, 왜곡, 역학, 다양한 사용 범위, 제어 및 조정 기능을 고려하여 앰프마다 내부 신호 처리, 회로 설계 및 생산 프로세스가 다릅니다. 현재 오디오 소비 요구에 따라 민간 오디오의 전력 증폭기는 기본적으로 순수 음악 전력 증폭기와 홈 시어터 AV 전력 증폭기라는 두 가지 범주로 분류됩니다.
5. 순수한 음악 증폭기
순수한 음악 증폭기의 디자인은 가장 낮은 신호 왜곡을 강조하여 사람들의 요구를 충족시키기 위해 음악의 장면, 세부 사항, 연주 및 녹음 기술을 충실하게 보여줍니다. 음악 감상을 위한 최고의 요구 사항은 사람들이 흔히 하이파이(Hi-Fi, High Fidelity)라고 부르는 것입니다. 디자인과 생산 측면에서 순수 음악 앰프에 대한 요구 사항은 매우 엄격합니다. 순수한 음악용 파워 앰프의 품질은 기술적인 지표에 의해 전적으로 결정되는 것이 아닙니다. 단순히 표시된 출력, 넓은 주파수 응답 및 낮은 왜곡만으로 볼 수는 없으며, 대신 설계 및 생산 과정과 음악 해상도에 특별한 주의를 기울여야 합니다. . 예를 들어 기술 사양이 그다지 높지 않은 진공관 앰프는 많은 트랜지스터 앰프보다 소리가 더 좋습니다.
6. AV 전력 증폭기
일반적으로 전력 증폭기 부분과 신호 처리 부분이 포함됩니다. 전력 증폭기 부분은 채널이 몇 개 더 추가된다는 점, 즉 여러 전력 증폭기가 함께 결합된다는 점을 제외하면 기존 전력 증폭기와 원칙적으로 다르지 않습니다. 신호 제어 및 처리 부분에는 신호의 오디오 및 비디오 선택이 포함됩니다. 신호 디코딩 처리 및 신호 처리 음장 처리, 라디오, 모니터링 및 기타 기능
일반적으로 고품질 AV 전력 증폭기는 먼저 영화 및 TV 프로그램의 신호 처리에서 더 나은 음장 복원 기능을 갖추어야 합니다. , 높은 채널 분리 및 좋은 분위기 렌더링은 과장될 수 없습니다. 둘째, 파워 앰프 부분의 음질 성능, 특히 메인 채널의 음질은 더 나은 순수한 음악에 최대한 가까워야 합니다. 증폭기.
7. 전력 증폭기의 분류
전력 증폭기는 일반적으로 전단 전력 증폭기, 후단 전력 증폭기 및 결합형 전력 증폭기로 구분됩니다. 프리 스테이지와 포스트 스테이지 앰프를 통합한 기계입니다. 전면 스테이지는 처음에 신호를 증폭하고 볼륨을 조정하는 데 사용되며 후면 스테이지는 스피커를 구동하기 위해 전면 스테이지의 신호를 증폭하는 데 사용됩니다.
프리앰프도 액티브형과 패시브형 두 가지로 나뉜다. 액티브 프리앰프는 신호를 증폭하기 위해 전력을 사용하는 반면, 패시브 프리앰프는 볼륨 조절 기능만 가지고 있습니다. 솔직히 말하면, 음원과 후속단의 내부 저항이 매우 다르기 때문에 오늘날 성공적인 패시브 프리앰프는 많지 않습니다. 볼륨 조절 외에도 액티브 프리앰프를 예비 앰프로 사용하여 음원과 후속 스테이지 사이의 내부 저항을 줄일 수 있습니다. 그것은 버퍼로 사용될 수 있습니다.
뒷단은 앞단에서 스피커로 전달되는 신호를 증폭시켜 스피커를 밀어낼 만큼 강해야 한다. 소위 강력하다고 해서 소리가 클수록 강력하다는 의미는 아닙니다. 큰 장면에서 세부 사항을 잃지 않고 전체 오케스트라를 지원할 수 있어야 합니다.
전면 스테이지와 후면 스테이지를 결합하는 것보다 분리하는 것이 더 좋습니다. 각 스테이지에는 더 많은 공간이 있어 더 정밀하게 제작할 수 있기 때문입니다. 둘 사이의 간섭이 적고 더 많은 세부 사항이 표현되었으며, 전면 및 후면 스테이지를 분리하면 매니아에게 더 많은 추진 엔진 선택권과 더 많은 즐길거리가 제공됩니다.