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Hasta hace poco, la lucha por la eficiencia de los amplificadores y la calidad del sonido iba en dos direcciones. Los amplificadores analógicos proporcionaron una mejor calidad de sonido al mismo tiempo que una disminución en la eficiencia, los amplificadores digitales proporcionaron una alta eficiencia con una baja calidad de señal.

Al mismo tiempo, estos problemas pueden resolverse combinando métodos de procesamiento de señales digitales y analógicos, y muchos años de desarrollo se han visto coronados por el éxito. A juzgar por los materiales de Tripath Technology, sus amplificadores Clase T combinan alta eficiencia con una calidad de sonido audiófila.

La revista ya ha escrito sobre las principales clases de amplificadores de audio. Amplificadores de clase económica. B caracterizado por una distorsión significativa de la señal de bajo nivel ("primer vatio"), amplificadores de clase audiófilo A increíblemente glotón. Soluciones de clase de compromiso AB no resuelve completamente ninguno de los problemas.

Clase de amplificadorEficiencia teóricaEficiencia realLa distorsión mínima se produce:
A 50% 15 ... 30% a baja potencia
AB depende del modo 40 ... 50% a potencia media
B 78% 50 ... 60% a potencia media

En el mejor de los casos, sólo la mitad de la potencia consumida por el amplificador va a la carga. El resto calienta los transistores de la etapa de salida. Para aumentar la eficiencia de los amplificadores analógicos se han propuesto muchas soluciones técnicas, que se pueden resumir en tres grupos:

1. Funcionamiento paralelo en una carga común de una cascada de clase de baja potencia A y clase poderosa B (Clase Súper A).

2. Trabajar en la carga total de cascadas con diferentes voltajes de suministro (clase G).

3. Control de la tensión de alimentación de la etapa de salida (clase H).

Sin embargo, la complejidad del diseño no justificó los ahorros y los amplificadores de este tipo no se generalizaron ni siquiera en los electrodomésticos. En el sector del automóvil la situación es aún peor:

  • el bajo voltaje de suministro aumenta las pérdidas en la etapa de salida de los amplificadores integrados de las unidades principales;

  • Las fuentes de alimentación para amplificadores externos afectan a casi todas sus características, especialmente a bajas frecuencias de conversión (típicas de los modelos económicos).

Amplificadores de clase D - realización de ideas de diseño de la era “digital”. Su característica principal es el uso de modulación de ancho de pulso (PWM, también conocida como PWM - modulación de ancho de pulso) en lugar de amplificación. A diferencia de los amplificadores analógicos, donde la señal de salida es una copia "ampliada" de la señal de entrada, la señal de salida de los amplificadores de clase D representa pulsos rectangulares. Su amplitud es constante, pero su duración (“ancho”) varía según la amplitud de la señal analógica que ingresa a la entrada del amplificador.

La frecuencia de pulsación (frecuencia de muestreo) es constante y, según las necesidades del amplificador, oscila entre varias decenas y cientos de kilohercios. Después de la formación, los pulsos son amplificados por transistores terminales que funcionan en modo de conmutación. La conversión de una señal de pulso a analógica se produce en un filtro de paso bajo en la salida del amplificador o directamente en la carga.

La principal ventaja de los amplificadores de esta clase es su alta eficiencia (en las mejores muestras, hasta el 95%). Esto se explica por el hecho de que la amplitud de los pulsos es casi igual a la tensión de alimentación y las pérdidas de potencia en los transistores de salida son mínimas. La distorsión aumenta a medida que aumenta la frecuencia de la señal y disminuye la frecuencia de muestreo. La potencia de salida también depende indirectamente de la frecuencia de muestreo: a medida que aumenta la frecuencia, disminuye la inductancia de las bobinas y disminuyen las pérdidas en el filtro de salida.

Al igual que los amplificadores analógicos, los amplificadores de conmutación se dividen en subclases. AD и BDY sus ventajas y desventajas también son similares. Amplificadores en clase AD en ausencia de una señal de entrada, la etapa de salida continúa funcionando, entregando pulsos multipolares de la misma duración a la carga. Esto mejora la calidad de la transmisión de señales débiles, pero reduce significativamente la eficiencia y genera una serie de problemas técnicos.

En particular, hay que lidiar con la llamada corriente pasante, que se produce cuando los transistores de salida conmutan simultáneamente. Para eliminar la corriente de paso en la etapa de salida, se introduce un tiempo muerto entre el cierre de un transistor y la apertura del otro.

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Las aplicaciones prácticas se encuentran en los amplificadores de clase BD, de diseño más sencillo, cuya etapa de salida, en ausencia de señal, genera impulsos de muy corta duración o está en reposo. Sin embargo, en amplificadores de este tipo, la principal desventaja del método es más pronunciada: la dependencia del nivel de distorsiones no lineales de la frecuencia de muestreo y la frecuencia de la señal. Además, la distorsión aumenta al transmitir señales de bajo nivel.

Creación de un amplificador de clase de banda ancha de alta calidad. D requiere una complejidad de diseño significativa. Por lo tanto, en los sistemas de audio de automóviles, estos amplificadores hasta ahora se utilizan solo en subwoofers; en este caso, un nivel de distorsión no lineal de hasta varios por ciento es bastante aceptable.

Amplificadores en clase T La calidad del sonido se ha mejorado en un orden de magnitud manteniendo una alta eficiencia. Esto es especialmente cierto cuando se crean amplificadores de potencia para unidades principales. Tripath Technology produce amplificadores integrados con una potencia de 10 y 20 W para equipos de audio portátiles y unidades principales, así como microcircuitos para crear amplificadores de mayor potencia, hasta 300 W.

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Los gráficos muestran que los amplificadores de clase T En términos de rendimiento, no son inferiores a los mejores ejemplos de amplificadores analógicos. El nivel de distorsión es mínimo y prácticamente no hay armónicos más altos en el espectro de la señal de salida. Como resultado, la reproducción de la señal musical se vuelve más natural.

La principal diferencia entre los nuevos amplificadores analógicos y los digitales tradicionales es el bajo nivel de distorsión de intermodulación, menor que la distorsión armónica.

Para amplificadores de clase AB, por ejemplo, el coeficiente de distorsión de intermodulación excede significativamente (a veces varias decenas de veces) el coeficiente de distorsión armónica; para amplificadores de clase A estas cantidades son del mismo orden. Los amplificadores integrados en este indicador son algo inferiores a sus homólogos de clase "grande" T, pero los microcircuitos tradicionales no resisten en absoluto la competencia. Por tanto, no es de extrañar que en la última exposición celebrada en Las Vegas se presentara una gran cantidad de nuevos tipos de grabadoras y amplificadores de radio.

¿Cuál es el secreto del método? Usando tecnología patentada Procesamiento de energía digital(TM). En los materiales de la empresa se dedica mucho texto a esta tecnología, pero, por razones obvias, hay muy poca información útil. El secreto contiene no sólo los detalles, sino también el principio mismo del procesamiento de señales. Si dejamos de lado la retórica, entonces todo se reduce a dos procesos interconectados: "predicción" (procesamiento predictivo) y "transformación adaptativa" (procesamiento adaptativo de acondicionamiento de señales). Intentemos descubrir "cómo se fortalecen aquí".

Los sacerdotes y adivinos han estado haciendo predicciones desde tiempos inmemoriales, con distintos grados de éxito. En nuestro caso, puedes conocer el nivel de la señal de sonido de dos formas:

  • Cálculo. Se monitorea la tasa de cambio de la señal (derivada) y en base a esto se calcula el valor de la señal en el siguiente momento. Se puede implementar tanto en versión analógica como digital. El procesador de sonido puede utilizar modelos matemáticos basados ​​en datos estadísticos.
  • Измерение. La señal ingresa al procesamiento a través de una línea de retardo digital, que permite medir previamente su amplitud. Se requiere un ADC de alta precisión.

A juzgar por el hecho de que el rango dinámico incluso de los amplificadores integrados supera los 100 dB, la amplitud de la señal se calcula con precisión. ¿Por qué necesitas saberlo? Amplificadores en clase T No existe una frecuencia de muestreo fija: cambia continuamente en un ancho de banda de hasta 1,5 MHz de acuerdo con el algoritmo de "conversión adaptativa". Los datos iniciales son la amplitud de la señal y la velocidad de su cambio. Aumentar la frecuencia de muestreo mejora la calidad del sonido y simplifica el diseño del filtro de salida.

Sobre la esencia del algoritmo de procesamiento sólo podemos adivinar. Además de lo anterior, la conversión adaptativa también puede incluir retroalimentación negativa interna, digital o analógica. En base a esto, se puede suponer que la base Procesamiento de energía digital(TM) Se utiliza una de las variedades de modulación delta. Se diferencia del ancho de pulso tradicional en que no es el valor absoluto de la señal lo que se transmite, sino su cambio en relación con el estado anterior (de ahí el "delta" en el nombre).

La retroalimentación negativa forma parte genéticamente, y la “predicción” también tiene lugar...

Tripath Technology produce microchips directamente. Se produce una cantidad significativa de componentes diferentes, incluidos módulos amplificadores prefabricados. Todas las funciones de procesamiento de señales se concentran en un solo chip con un mínimo de componentes externos. Los amplificadores de baja y media potencia se fabrican con un diseño integrado. En los amplificadores de alta potencia, la etapa de salida está formada por componentes discretos. El filtro LC de salida se monta por separado en todos los casos.

Y para ilustrar lo dicho, he aquí algunos números:

amplificadores integradosTA2020-020TA2022
Potencia máxima con carga de 4 Ohmios a un Kg determinado, % 23W (10%) 100W (1%)
Potencia nominal con carga de 4 Ohm a Kg=0,1% 12 W 90 W
Coeficiente armónico 0,03% (10W) 0,015% (70W)
Distorsión de intermodulación 0,18% (1W) 0,1% (25W)
KPD 81 ... 88% 87 ... 92%
fuente de alimentación +12…14,4 V +/-31V

 

Controladores (+ transistores externos)TA0102ATA0103ATA0104A
Potencia máxima a carga de 4 Ohm a Kg=1% 170 W 300 W 750 W
Potencia nominal con carga de 4 Ohm a Kg=0,1% 150 W 250 W 500 W
Distorsión de intermodulación 0,03% 0,03% 0,02%
KPD 88-90% 90 ... 92% 85-90%
fuente de alimentación +/-45V +/-54V +/-75V

Publicación: www.bluesmobil.com/shikhman

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