УНИВЕРСАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ СИГНАЛОВ ЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ

Область техники
Полезная модель относится к звукоусилительной технике, в частности к усилителям мощности сигналов звуковой частоты, выполненных по монолитной, дискретной или смешанной технологиям.
Цель полезной модели - улучшение качественных показателей звуковоспроизведения в помещениях большого объема.
для чего
Поставленная цель достигается обеспечением более равномерного распределения звукового давления в помещениях большого объема при декодировании комплексных сигналов, в качестве нагрузки усилителя мощности используются восемь громкоговорителей, четыре из которых попарно началами своих звуковых катушек подключены к неинвертирующим выходам обоих каналов, другие выводы катушек в каждой паре громкоговорителей подключены один к общему проводу, другой - к свободному выводу громкоговорителя из другой пары, а четыре других громкоговорителя попарно концами своих звуковых катушек подключены к инвертирующим выходам каналов, другие выводы катушек в каждой паре громкоговорителей подключены один к общему проводу, другой - к свободному выводу громкоговорителя из другой пары.
Описание аналога
Известно усилительное устройство, содержащее два идентичных канала усиления, каждый из которых образован первым усилителем канала, вход которого является входом канала, а выход - неинвертирующим выходом канала, при этом усилитель мощности нагружен на четыре громкоговорителя, которые попарно началами своих звуковых катушек подключены к выходам каналов, другие выводы катушек в каждой паре громкоговорителей подключены один к общему проводу, другой - к свободному выводу громкоговорителя из другой пары [1, с. 209, рис. 7.5].
Указанный вариант подключения нагрузки, состоящей из четырех громкоговорителей, реализует так называемый декодер «Псевдоквадрафонии». При этом на входы двухканального устройства подаются два комплексных сигнала, в которых суммарно-разностным образом закодированы сигналы четырех каналов звукопередачи: левого, правого, центрального и окружения. Подключение указанным способом к двум выходам устройства четырех громкоговорителей позволяет разложить комплексные сигналы на четыре первоначальные составляющие.
Однако известное устройство имеет только два выхода, сигналы которых синфазны друг другу, что ограничивает число вариантов подключения громкоговорителей, а значит, не исчерпывает пользовательских потребностей при современном разнообразии комплектаций нагрузок звуковоспроизводящих профессиональных и бытовых систем.
Описание прототипа
Известно усилительное устройство, содержащее два идентичных канала усиления, на входе каждого из каналов расположен фазоинвертор, вход которого образует вход канала усиления, к неинвертирующему выходу фазоинвертора подключен вход первого усилителя канала, а к инвертирующему - вход второго усилителя канала, идентичного первому, причем выход первого усилителя каждого из каналов образует неинвертирующий выход канала усиления, а выход второго усилителя образует инвертирующий выход канала усиления, при этом усилитель нагружен на четыре громкоговорителя, два из которых образуют пару и началами своих звуковых катушек подключены к объединенным неинвертитрующим выходам каналов, два других громкоговорителя образуют другую пару и концами своих звуковых катушек подключены к объединенным инвертирующим выходам каналов, другие выводы катушек в каждой паре громкоговорителей подключены один к общему проводу, другой - к свободному выводу громкоговорителя из другой пары [2].
Известное устройство-прототип обладает двумя выходами в каждом канале усиления, сигналы которых противофазны друг другу. Указанный вариант подключения нагрузки, состоящей из четырех громкоговорителей, реализует декодер «Псевдоквадрафонии» с удвоенной мощностью сигнала в каждом громкоговорителе.
Критика прототипа
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится то, что указанный вариант подключения четырех громкоговорителей к выходам усилителя мощности имеет ограниченное применение, т.к. предназначен для эксплуатации в помещениях небольшого объема или в замкнутом пространстве салона автомобиля.
Сущность полезной модели
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в улучшении качественных показателей звуковоспроизведения в помещениях большого объема.
Указанная задача решается за счет достижения при осуществлении полезной модели технического результата, который заключается в обеспечении более равномерного распределения звукового давления в помещениях большого объема при декодировании комплексных сигналов.
Указанный технический результат достигается тем, что в качестве нагрузки усилителя мощности используются восемь громкоговорителей, четыре из которых попарно началами своих звуковых катушек подключены к неинвертирующим выходам обоих каналов, другие выводы катушек в каждой паре громкоговорителей подключены один к общему проводу, другой - к свободному выводу громкоговорителя из другой пары, а четыре других громкоговорителя попарно концами своих звуковых катушек подключены к инвертирующим выходам каналов, другие выводы катушек в каждой паре громкоговорителей подключены один к общему проводу, другой - к свободному выводу громкоговорителя из другой пары.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленной полезной модели, а определение из числа выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков, позволило определить совокупность существенных по отношению к техническому результату признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованию «новизна».
Перечень фигур чертежей
На чертеже представлена структурная схема усилителя с подключенной громкоговорительной нагрузкой, реализующего двухканальное усиление при подключении к выходам каналов восьми громкоговорителей по схеме декодера «Псевдоквадрафонии». На схеме чертежа приняты следующие обозначения: 1 - первый канал усиления; 2 - вход первого канала усиления; 3 - фазоинвертор первого канала усиления; 4 - первый усилитель первого канала усиления; 5 - второй усилитель первого канала усиления; 6 - неинвертирующий выход первого канала усиления; 7 - инвертирующий выход первого канала усиления; 8 - второй канал усиления; 9 - вход второго канала усиления; 10 - фазоинвертор второго канала усиления; 11 - первый усилитель второго канала усиления; 12 - второй усилитель второго канала усиления; 13 - неинвертирующий выход второго канала усиления; 14 - инвертирующий выход второго канала усиления. На чертеже представлены восемь громкоговорителей с указанием начал и концов звуковых катушек, подключенных к выходам каналов усилителя.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.
На чертеже представлена структура предлагаемого устройства, обладающего универсальностью в отношении подключения нагрузки в двухканальном режиме усиления. Усилитель содержит два полностью идентичных друг другу канала: первый канал 1 и второй канал 8. Каждый канал имеет свой вход (2 или 9), фазоинвертор (3 или 10), первый усилитель канала (4 или 11), второй усилитель канала, идентичный первому (5 или 12), и два выхода: неинвертирующий выход (6 или 13) и инвертирующий (7 или 14).
В качестве нагрузки усилителя используются восемь громкоговорителей, реализующих схему подключения в виде так называемого декодера «Псевдоквадрафонии», который при подаче на вход каждого из каналов одного из двух комплексных сигналов раскладывает их на первоначальные составляющие сигналы - компоненты четырехканальной квадрафонии. При этом в схеме используется объединение однотипных выходов каналов усиления: неинвертирующих и инвертирующих, что обеспечивает правильность разложения комплексных сигналов.
Подключение громкоговорителя к инвертирующему выходу канала концом своей звуковой катушки обеспечивает синфазность его работы с громкоговорителем, подключенным к неинвертирующему выходу того же канала началом своей катушки. На практике правильность фазировки звуковых катушек громкоговорителей, воспроизводящих тождественные сигналы, подтверждается субъективно по достижению неискаженного воспроизведения низкочастотных составляющих сигнала.
Использование предложенного варианта нагрузки, реализующего декодер «Псевдоквадрафонии» и использующего восемь громкоговорителей, позволит добиться более равномерного распределения звукового давления в помещении прослушивания за счет подбора адекватного помещению расположения этих громкоговорителей по периметру помещения большого объема, чем улучшить качество звуковой картины четырехканальной системы звукопередачи.
Таким образом, вышеуказанные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующих условий:
- устройство, воплощающие заявленную полезную модель при ее осуществлении, предназначено для использования в усилителях сигналов звуковой частоты и, в частности, в усилителях низкой частоты в монолитном исполнении и в усилителях мощности в дискретном исполнении и выполненных по смешанной технологии;
- для заявленной полезной модели в том виде, как она охарактеризована в формуле полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- устройство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение указанного технического результата.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованию «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Литература
1. Шихатов А.И. Концертный зал на колесах. - М.: МДК Пресс, 2000. - 272 с.: ил. (рис. 7.5, с. 209 - прототип).
2. Патент РФ на полезную модель № 164 500 (RU 164 500 U1). МПК НО3 F 3/181 (2006.01). Заявка №2015151781/08, 02.12.2015. Опубл. 10.09.2016, Бюл. № 25.