Гукаўзмацняльнік

Узмацняльнік ні́зкай частаты́ (УНЧ) або ўзмацняльнік магу́тнасці гу́кавай частаты́ (УМГЧ) — электронная прылада (электронны ўзмацняльнік), прызначаная для ўзмацнення электрычных ваганняў, адпаведных адчуваемаму чалавекам гукавому дыяпазону частот. Гукаўзмацняльнік павінен ўзмацняць сігнал ў дыяпазоне частот ад 20 да 20 000 Гц па ўзроўню −3 дБ.ГОСТ 24388-88 Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия.Войшвилло Г. В. Усилители низкой частоты на электронных лампах. — М.: Связьиздат, 1959 г.Малинин Р. М. Усилители низкой частоты. Массовая радиобиблиотека, вып. 183. 1953 г.Будинский Я. — Усилители низкой частоты на транзисторах. — М.: Связьиздат, 1963 г.Адаменко М. В. Секреты ламповых усилителей низкой частоты. — М.: НТ Пресс, 2007, — 384 с. Можа вырабляцца як самастойнае ўсталяванне, або ў складзе іншых прылад — тэлевізараў, музыкальных цэнтраў, актыўных акустычных сістэм, радыёпрыёмнікаў, радыёперадатчыкаў, радыёстанцый і г. д.

 Схематэхніка і ўжыванне 
справа|міні|250x250пкс|Лямпавы ўзмацняльнік гукавой частаты для стэрэанавушнікаў
міні|225x225пкс|Узмацняльнік магутнасці асобным блокам, прызначаны для ўсталявання ў аўтамабіль
міні|300x300пкс|Папярэдні ўзмацняльнік Technics
Узмацняльнікі нізкай частаты найбольш шырока ўжываюцца для ўзмацнення сігналаў, нясучых гукавую інфармацыю, тады яны называюцца таксама ўзмацняльнікамі гукавой частаты. УНЧ таксама ўжываюцца для ўзмацнення сігналу ў іншых сферах: у вымяральнай тэхніцы і дэфектаскапіі; ў аўтаматыцы, тэлемеханіцы і аналагавай вылічальнай тэхніцы; ў іншых галінах электронікі.

Узмацняльнік гукавых частот звычайна складаецца з папярэдняга ўзмацняльніка (ПУ) і ўзмацняльніка магутнасці (УМ). Папярэдні ўзмацняльнік прызначаны для павышэння магутнасці і напружання і давядзення іх да велічынь, неабходных для функцыявання канчатковага ўзмацняльніка магутнасці. Папярэдні ўзмацняльнік часта змяшчае ў сябе рэгулятары гучнасці, тэмбру або эквалайзер, часам можа быць канструктыўна выраблены як асобнае ўсталяванне. Узмацняльнік магутнасці павінен аддаваць у ланцуг нагрузкі (спажыўца) зададзеную магутнасць электрычных ваганняў. Яго нагрузкай могуць з’яўляцца прылады ўзнаўлення гуку: акустычныя сістэмы (калонкі), навушнікі; радыётрансляцыйная сетка або мадулятар радыёперадатчыка. Узмацняльнік нізкіх частот з’яўляецца неад’емнай часткай усёй гукаўзнаўляльнай, гуказапіснай і радыётрансляцыйнай апаратуры. Узмацняльнікі нізкіх частот шырока ўжываюць у сферы аўтагука і аўтаакустыкі.

 Класіфікацыя 

 Па схеме выхаднога каскада 

 аднатактавы выхадны каскад
 двухтактавы выхадны каскад

 Па рэжыму работы выхаднога каскада 
справа|міні|150x150пкс|Куты адсечкі паўхвалі сігналу ў розных рэжымах
У залежнасці ад рэжыму працы выхаднога каскада ўзмацняльнікі падзяляюцца на:

 схема, ці рэжым «A» — рэжым, у якім кожная актыўная прылада (лямпа ці транзістар) выхаднога каскада заўжды працуе на лінейным адрэзку сваёй перадаткавай характарыстыкі. Пры ўзнаўленні гарманічных сігналаў кут адсечкі актыўнай прылады роўны 360°: прылада ніколі не закрыецца і ніколі не пераходзіць у рэжым насычэння або абмежавання току. Усе лінейныя аднатактавыя ўзмацняльнікі працуюць у рэжыме А.
 схема «AB» — рэжым работы двухтактавага каскада, прамежкавы паміж рэжымамі А і В. Кут адсечкі кожнага актыўнага прыбора значана большы за 180°, але менш 360°.
 схема «B» — рэжым работы двухтактавага каскада, ў якім кожная актыўная прылада з мінімальнымі скажэннямі ўзнаўляе сігнал адной палярнасці (альбо толькі станоўчыя, альбо толькі адмоўныя значэнні ўваходнага напружання). Пры ўзнаўленні гарманічных сігналаў кут адсечкі актыўнай прылады роўны 180° ці троху перавышае гэтае значэнне. Для памяншэння нелінейных скажэнняў пры пераходзе сігналу цераз нуль выхадныя лямпы ці транзістары працуюць з невялікімі, але не нулявымі такамі супакою. Усталёўванне нулявога тока супакою пераводзіць каскад з рэжыму B у рэжым С: кут адсечкі змяншаецца да менш за 180°, пры пераходзе цераз нуль абодва пляча двухтактавай схемы знаходзяцца ў адсечцы.

злева|міні|Структурная схема ўзмацняльніка класа D. Уваходны гукавы сігнал і сігнал дадатковага генератара пілападобнага напружання падаюцца на дыферынцыйны ўзмацняльнік (кампаратар (С), фарміруючы ШІМ прамавугольнае ваганне, далей ўзмацняемае сілавымі ключамі і падаваемае на гучнагаварыцель цераз LC-фільтр ніжніх частот. Частата пілападобнага сігналу выбіраецца замнога больш самай верхняй частаты ў спектры гукавога сігналу.

 клас «D» — рэжым каскада, ў якім актыўная прылада працуе ў ключавым рэжыме. Кіруючая схема пераўтварае уваходны аналагавы сігнал у паслядоўнасць імпульсаў прамадуляваных па шырыні (ШІМ), кіруючых магутнымі выхаднымі ключамі. Выхадны LC-фільтр, падлучаны паміж ключамі і нагрузкай, асярэджвае імпульсны сігнал ад ключоў, аднаўляючы гукавы сігнал.

Рэжыму А ўласцівыя найлепшая лінейнасць пры найбольшых стратах энергіі, рэжыму D — найменшыя страты пры здавальняючай лінейнасці. Ўдасканальванне базавых схем у рэжымах А, AB, B і D спарадзіла цэлы шэраг новых «схем», ад «схемы АА» да «схемы Z». Адны з іх, напрыклад, канструктыўна падобныя узмацняльнікі гукавых частот «схемы S» і «схемы АА», падрабязна апісаныя ў літаратуры, іншыя («схема W», «схема Z») вядомыя толькі па рэкламе вытворцаў.

 Па канструктыўных прыкметах 
справа|міні|150x150пкс|ІМС для ўжывання ва ўзмацняльніках магутнасці
Па тыпу актыўных элементаў у канструкцыі ўзмацняльніка:

 лямпавыя — на электронных лямпах. Складалі аснову ўсяго парка ЎНЧ да 70-х гадоў. У 60-х гадах выпускаліся лямпавыя ўзмацняльнікі вельмі вялікай магутнасці (да дзясяткаў кілават). Зараз ўжываюцца ў якасці інструментальных узмацняльнікаў і ў якасці гукаўзнаўляльных узмацняльнікаў. Складаюць большую частку апаратуры класа HI-END (см. артыкул Лямпавы гук). Таксама займаюць вялікую частку рынку прафесійнай і паўпрафесійнай гітарнай узмацняльнай апаратуры.
 транзістарныя — на біпалярных ці палявых транзістарах. Такая канструкцыя апошняга каскада ўзмацняльніка з’яўляецца дастаткова папулярнай, дзякуючы сваёй прастаце і магчымасці дасягнення вялікай выхадной магутнасці. Ў апошні час актыўна выцясняецца ўзмацняльнікамі на базе інтэгральных мікрасхем.
 інтэгральныя — на інтэгральных мікрасхемах (ІМС). Існуюць мікрасхемы, якія змяшчаюць на адным крышталі як папярэднія ўзмацняльнікі, так і канцавыя ўзмацняльнікі магутнасці, пабудаваныя па розных схемах. З пераваг — мінімальная колькасць асобных элементаў і, адпаведна, малыя габарыты.
 гібрыдныя — частка каскадаў на паўправадніковых элементах, рэшта — на электронных лямпах. Часам гібрыднымі таксама называюць ўзмацняльнікі, якія часткова сабраны на інтэгральных мікрасхемах, а часткова на транзістарах або электронных лямпах.
 на магнітных узмацняльніках. У якасці ўзмацняльнікаў гукавых частот вялікай магутнасці прапанаваліся, як альтэрнатыва электроннымі лямпам у 30 — 50 гады амерыканскімі і нямецкімі інжынерамі.J.J.Suozzy, E.T.Hooper. An All Magnetic Audio-Amplifier System. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics, vol.74, 1955, p.297-301. Зараз лічацца «забытай» тэхналогіяй.Trinkaus, George, "The Magnetic Amplifier: A Lost Technology of the 1950s, " Nuts & Volts, February 2006, pp. 68-71.
 мікратэлефонныя (англ. carbon amplifier). Такі ўзмацняльнік уяўляе сабой спалучэнне электрамагнітнага дынаміка і вугальнага мікрафона, з’яднаных агульнай мембранай. У мінуўшчыне ўзмацняльнікі гэтага тыпа знаходзілі ўжыванне ў слыхавых апаратах.
 пнеўматычныя (en: compressed air gramophone). У такім узмацняльніку крыніца ваганняў (напрыклад, маламагутны гучнагаварыцель, грамафонная іголка) рухае мадулятар інтэнсіўнасці плыні паветра ад кампрэсара, за конт чаго адбываецца ўзмацненне амплітуды ваганняў па магутнасці.

 Па будове дапасавання выхаднога каскада з нагрузкай 
справа|міні|150x150пкс|Трансфарматарнае дапасаванне з нагрузкай
Па будове дапасавання выхаднога каскада з нагрузкай узмацняльнікі можна падзяліць на два асноўных тыпа:

 трансфарматарныя — у асноўным такая схема дапасавання ўжываецца ў лямпавых узмацняльніках. Абумоўлена гэта неабходнасцю дапасавання вялікага выхаднога супраціўлення лямпы з малым супраціўленнем нагрузкі, а таксама неабходнасцю гальванічнай развязкі выхадных лямп і нагрузкі. Некаторыя транзістарныя ўзмацняльнікі (напрыклад, трансляцыйныя ўзмацняльнікі, што абслугоўваюць сетку абаненцкіх гучнагаварыцеляў — гл. Правадное вяшчанне), двухтактавыя ўзмацняльнікі шэрагу радыёпрыёмнікаў на германіевых транзістарах, некаторыя Hi-End гукавыя ўзмацняльнікі) таксама маюць трансфарматарнае дапасаванне з нагрузкай.
 бестрансфарматарныя — з-за таннасці, малой вагі і шырокай паласы частот бестрансфарматарныя ўзмацняльнікі атрымалі найбольшае распаўсюджанне. Бестрансфарматарныя двухтактавыя схемы лёгка рэалізоўваюцца на транзістарах. Абумоўлена гэта нізкім выхадным супраціўленнем транзістараў у схеме эмітэрнага (вытокавага) паўторніка, магчымасцю ўжывання кампліментарных пар транзістараў. Магутныя бестрансфарматарныя УМГЧ спажываюць двухпалярнае сілкаванне, і дазваляюць подлучаць акустычныя сістэмы (АС) непасрэдна да выхаду ўзмацняльніка без раздзяляльнага кандэнсатара. Такія схемы павінны мець сістэму абароны АС ад аварыйнага з’яўлення пастаяннага напружання на выхадзе УМГЧ (напрыклад, з-за прабою аднаго з выхадных транзістараў або знікнення аднаго з сілкуючых напружанняў). На лямпах бестрансфарматарныя схемы рэалізаваць больш складана. Такія схемы працуюць на высакаомную нагрузку, альбо з’яўляюцца дыферэнцыяльнымі схемамі з павялічанай колькасцю паралельна працуючых выхадных лямп.

 Па тыпу дапасавання выхаднога каскада з нагрузкай 

 дапасаванне па напружанню — выхадное супраціўленне ЎМ замнога менш амічнага супраціўлення нагрузкі. Зараз з’яўляецца найбольш распаўсюджаным. Дазваляе перадаць у нагрузку форму напружання з мінімальнымі скажэннямі і атрымаць добрую АЧХ. УМГЧ добра глушаць рэзананс нізкачастотных гучнагаварыцеляў і добра працуюць з пасіўнымі раздзяляльнымі фільтрамі шматпалосных акустычных сістэм, разлічанымі на крыніцу сігналу з нулявым выхадным супраціўленнем.
 дапасаванне па магутнасці — выхадное супраціўленне ЎМ роўнае ці блізка да супраціўлення нагрузкі. Дазваляе перадаць у нагрузку максімум магутнасці ад узмацняльніка, з-за чаго раней было вельмі распаўсюджаным у маламоцных простых прыладах. Цяпер з’яўляецца асноўным тыпам для работы на лінію з вядомым хвалевым супраціўленнем (напрыклад, LAN), і часам ужываецца ў выхадных каскадах лямпавых узмацняльнікаў. У параўнанні з папярэднім тыпам, дазваляе лепш выкарыстаць ўзмацняльны прыбор па магутнасці (патрабуе меншы лік узмацняльных каскадаў, што важна для лямпавых узмацняльнікаў) аднак пагаршае АЧХ і недастаткова глушыць рэзананс акустычнай сістэмы, ў выніку чаго форма сігналу скажаецца.
 дапасаванне па току — выхадное супраціўленне УМ замнога больш супраціўлення нагрузкі. У аснове такога дапасавання — следства з закону Лорэнца, згодна якому гукавы ціск прапарцыянальны току ў шпулі дынаміка. Дазваляе на два парадку паменшыць інтэрмадуляцыйныя скажэнні ў гучнагаварыцелі і іх групавы час затрымкі. Такое дапасаванне слаба глушыць рэзананс нізкачастотных гучнагаварыцеляў і блага працуе з пасіўнымі раздзяляльнымі фільтрамі шматпалосных акустычных сістэм, якія звычайна разлічаны на крыніцу сігналу з нулявым выхадным супраціўленнем. Зараз сустракаецца рэдка.

 Гл. таксама 
 Электронны ўзмацняльнік
 Аперацыйны ўзмацняльнік

 Крыніцы 

 Спасылкі 
 Схемы розных узмацняльнікаў серыйнай вытворчасці
 Збор схем розных УНЧ для вырабу сваімі рукамі
 Папулярныя радыёлюбіцельскія схемы ўзмацняльнікаў гукавых частот

Катэгорыя:Радыё
Катэгорыя:Радыётэхніка
Катэгорыя:Гуказапіс
Катэгорыя:Электроніка