Усилители звука: обзор видов и секреты выбора

Большинство систем, предназначенных для воспроизведения звука, имеют специальное дополнительное устройство, называемое звуковым усилителем. С его помощью звук передается довольно громко, без посторонних электромагнитных помех и различных искажений. Усилители отличаются друг от друга своим конструктивом, а также имеют различные сферы применения и синхронизации с другой аудиотехникой.

Усилитель звуковой мощности может быть встроен в систему какого-либо прибора или являться отдельным самостоятельным устройством, имеющим свою панель управления.

Усилитель звука можно обнаружить в любом качественном оборудовании акустической системы. Это может быть магнитола для прослушивания музыки в автомобиле, музыкальный центр, домашний кинотеатр или обычный звуковой проигрыватель, телефон или ноутбук – словом, усилитель применим везде, где у аппаратуры предусмотрено наличие динамиков. Усилитель представляет собой устройство, которое работает от электрической сети и преобразует электросигнал, делая его более сильным по сравнению с изначальными параметрами благодаря увеличению мощности электрического тока.

Устройства для усиления звука подразделяются в зависимости от сферы их использования. Основными областями применения усилителей являются профессиональная и бытовая. Кроме того, усилители можно классифицировать исходя из их конструкционной схемы – существуют однотактные или двухтактные варианты. Например, однотактный усилитель работает в режиме линейного усиления, когда за время полного периода электроток проходит сквозь транзистор.

Задача бытового усилителя – придать звуку дополнительную мощность, довести звуковой сигнал до таких показателей диапазона, которые сможет слышать ухо обычного человека, то есть до 15-23 кГц. Подобное усиление звукопередачи оправдано тем, что с возрастом у человека снижается слуховая восприимчивость, и люди зрелого возраста воспринимают звуки на частоте не выше 16-18 кГц.

Промышленные усилители звука также имеют важное значение и широкое применение. Их применяют для информационных оповещений в зданиях и сооружениях, производственных цехах, на площадках открытого типа, а также в крупных торговых или зрелищных центрах.

Любой усилитель мощности звука обладает определенными характеристиками.

• Мощность выходящего звука – бывает номинальной, которая измеряется относительно установленного коэффициента искажений звука нелинейного порядка, или максимальной, то есть измеряемой относительно произвольно определяемого коэффициента.
• Коэффициент полезного действия – определяет параметр усиления звука относительно изначальной его мощности звучания.
• Диапазон частот – указывает, с какими частотными колебаниями может работать усиливающее устройство. Обычно он составляет от 20 до 22 кГц.
• Гармонические искажения – это коэффициент, определяющий часть искажений, которые присутствуют при передаче усиленного звука на эталонной частоте, равной 1 кГц. В норме искажения могут составлять от 0,001 до 0,1%.
• Соотношение звука и шума – показывает уровень того, насколько собственный шум звукоусилителя соотносится с передаваемым им усиленным звуком.
• Демпинг-фактор – отражает возможность усилителя купировать нежелательные помехи, возникающие в поле электрического напряжения, что в значительной мере может повлиять на качество звукопередачи.

Нередко у обывателей возникает вопрос, зачем нужен усилитель звука, если можно просто добавить громкость. Однако усилитель не только добавляет громкости, но еще он дает и мощность передаваемому звучанию. Различные устройства, служащие для передачи звука, не всегда могут передать его с высоким уровнем качества. Но если подключить эти устройства к усиливающей аппаратуре, исходящий звук в значительной мере изменит свои характеристики:

• звуковой сигнал на выходе становится более качественным, он защищен от воздействия искажений и различных помех;
• появляется возможность транслировать звук в несколько раз громче и мощнее по сравнению с его исходным состоянием.

Рассмотрим, как устроен обычный усилитель, который работает для усиления звука в аудиоколонках.

• Важной деталью является система входа, к которой присоединяют источник звука. Между источником и усилителем входное напряжение, как правило, бывает различным.
• Трансформатор – он преобразует мощность входящего в усилитель электротока в величину с высокими показателями.
• Выходной каскад – он состоит из транзисторов, которые выполняют задачу преобразования высокого напряжения электротока, поступающего от блока питания. От выходного каскада преобразованный сигнал передается на выводящее звук устройство.
• Регулировка настроек – этот блок можно встретить только в усилителях автономного типа. С помощью регулировки можно выбирать уровень качества передаваемого звукового сигнала.

Далее будет приведена схема работы усилителя мощности звука у обычного типового устройства.

• Электрический ток от электросети или автомобильной системы электропитания, обеспечиваемой аккумулятором, поступая в трансформатор, преобразуется до параметров постоянного тока.
• Преобразованный и усиленный звуковой сигнал, не меняя длину звуковых волн, поступает на выходное устройство, откуда и происходит звучание в более качественном и мощном виде. Обычно такая трансляция выполняется аудиоколонками.

Усиливающее устройство, применяемое для бытовой аппаратуры, например, компьютера или магнитофона, также через входную систему получает сигнал от подключенного источника звука, преобразует его с увеличением мощности амплитуды колебательных волн и передает звук на выходное устройство.

Современная аудиотехника оснащена усилителем звука – будь то аппарат, передающий цифровой процессорный сигнал или беспроводной гаджет, работа которого осуществляется с Bluetooth, в них можно обнаружить как моноусилитель, так и стереомодель. Усиливающее звук устройство может выглядеть как мини-усилитель, применяемый в аппаратах с небольшими габаритами, а, например, в смартфоне имеется встроенный микроусилитель. Сказать, что большой усилитель лучше, чем маленький, было бы неправильным.

Варианты усилителей мощности звука подразделяются с учетом сферы их применения.

• Усилители звука для автомобильной аудиосистемы – предназначены для повышения мощности динамиков и сабвуфера. Подразделяются на устройства, имеющие от 1 до 6 каналов. Одноканальный вариант работает с устройствами высокой мощности. Двухканальный вариант работает с аудиосистемой, имеющей раздельные каналы, образующие стереозвук. Трехканальные устройства имеют возможность подключения к сабвуферу и двум колонкам. Наиболее распространен усилитель с четырьмя каналами, куда можно подключить сразу 4 динамика или 3 динамика и сабвуфер. Усилители с 5 и 6 каналами также дают возможность маневра в подключении нескольких звуковых устройств, значительно экономя свободное пространство, но они более дорогие по стоимости.

• Усилители для бытовой аудиотехники – отдельные усилители в домашнем применении встречаются редко, так как любая медийная техника уже имеет их во встроенном варианте. По этой причине применение дополнительного усилителя в быту нужно не для повышения мощности звука, а для устранения возможных помех при его передаче. Подобная опция выполняется за счет специального блока, который управляет тембром, усиливая или, наоборот, уменьшая высокие и низкие частоты звучания.

• Концертный усилитель – это профессиональный тип оборудования, предназначенный для синхронизации с музыкальными инструментами, имеющими подключение к электросети. Устройство такого усилителя включает в себя еще и динамики, блок различных спецэффектов, а также блок управления тембром звучания.

• Студийный усилитель – также относится к профессиональному типу оборудования, задачей которого является небольшое усиление звука и максимальное повышение его качества. У студийного усилителя есть масса отличий по сравнению с бытовым. Они заключаются в более высоком диапазоне чувствительности, достигающем до 100 000 Гц, каналы регулируются раздельно, а вместо блока регулировки тембра у студийного усилителя имеется микшерный пульт. Студийное оборудование намного мощнее и рассчитано на большие нагрузки по длительности использования, имеет защиту от скачков электрического напряжения, обладает более надежными и качественными разъемами и так далее.

Устройства, усиливающие звук, помимо своего назначения, подразделяются также и по уровню мощности.

Под уровнем мощности понимают суммарный показатель выходного сигнала, который учитывается за один цикл работы прибора в зависимости от его схемы устройства.

Условно классы мощности звукоусилителя подразделяют на несколько групп.

Наиболее качественные – классы А, В, АВ, С. Такие устройства способны обеспечить наиболее чистый и свободный от помех аналоговый звук. В конструкции устройства лежит транзисторный или ламповый метод преобразования звука. Такая аппаратура используется в бытовой и профессиональной сферах.

Наиболее качественное преобразование звука осуществляется только при помощи лампового усилителя класса А. Эти приборы являются дорогостоящими, и цены на них могут достигать несколько миллионов рублей. Усилители лампового типа имеют возможность абсолютно точно копировать вид входного звука и выводить его без каких-либо искажений, но со значительной долей усиления.

Устройства для малогабаритных приборов – классы D, E, F и T. В этих усилителях применяются цифровые схемы, а также задействованы модуляции пульсирующего включения и выключения.

Наиболее распространены усилители класса D, которые в отличие от аналоговых видов входной сигнал получают не в виде синусоиды, а как прямоугольный импульс. Амплитуда импульсов постоянна, а их длительность зависит от входного сигнала. Прибор работает на частоте от 10 до 100 000 Гц. Формирующиеся импульсы звука усиливаются с помощью транзисторов, а исходящий звук проходит фильтрацию низких частот.

Усилитель для автомобильной аппаратуры – класс H. Такая техника применяется в условиях с ограниченным уровнем электронапряжения. Конструктив устройства включает в себя усилитель AB-класса. Коэффициент полезного действия такого усилителя составляет 83-85%, и его считают маломощным, но при этом показатель искажения звука составляет всего 0,1%.

Чтобы выбрать модель усилителя, следует учитывать не только винтажные параметры его внешнего вида и свойств, но и ориентироваться на отзывы профессионалов в сфере акустики. Усилители могут быть довольно больших размеров, а также встречаются компактные модели. Встроенные приборы имеют весьма миниатюрный вид, но бывает и просто портативный вариант, применяемый в условиях автомобиля.

В качестве примера рассмотрим некоторые современные модели.

• Denon PMA-520AE – надежная двухканальная модель, выходная мощность которой составляет по 70 Вт на 1 канал. Транзисторный интегральный усилитель работает в частотах от 5 до 100 кГц. Коэффициент искажений равен 0,02%. Стоимость 18 000-20 000 руб.

• Pioneer A-30 – интегральный двухканальный транзисторный усилитель, класс АС. Мощность на канал 70 Вт. Работает в диапазоне частот от 5 до 100 кГц. Стоимость 25 000-28 000 руб.

• Marantz PM5005 – интегральный транзисторный двухканальный усилитель, мощностью 40 Вт на каждый канал. Работает в диапазоне частот от 10 до 20 кГц. Коэффициент искажений равен 0,01%. Стоимость 25 000-30 000 руб.

• Onkyo A-9150 – интегральный транзисторный усилитель, двухканальный, класс АС. Мощность каждого канала составляет 60 Вт. Работает в диапазоне частот от 10 до 100 кГц. Коэффициент искажений равен 0,08%. Стоимость 45 000-60 000 руб.

• Yamaha A-S801 – интегральный транзисторный усилитель, двухканальный. Мощность на каждый канал составляет 100 Вт. Работает в диапазоне частот от 20 до 200 кГц. Конденсаторы имеют мощность 12 мкФ. Стоимость 55 000-60 500 руб.

Чтобы выбрать подходящую модель для активной акустики звука, будь это миниатюрный автомобильный усилитель или крупногабаритное устройство для напольной концертной аппаратуры, существуют определенные параметры, на которые следует обращать внимание.

• Перед покупкой усилителя прежде всего нужно выбрать акустическую аппаратуру и только потом, ориентируясь на ее параметры, подбирать усиливающее звук устройство. Оба устройства должны синхронизироваться друг с другом на мощности и частоте рабочего диапазона.
• Выбирая усиливающее звук устройство, нужно принимать во внимание ту площадь помещения или открытого пространства, на которой ему предстоит работать.
• Для долговечной работы усиливающей звук аппаратуры специалисты рекомендуют выбирать ее с запасом мощности относительно той, что вам требуется. Это делают для того, чтобы не использовать усилитель на пределе его возможностей.
• Аппаратура высокого качества обладает уровнем искажения звука в пределах, не превышающих 3%. Чем ниже этот показатель – тем качественнее усилитель.
• Уровень показателя сигнал/шум у усиливающего устройства должен быть максимально высоким – он дает представление о чистоте звучания при максимальной опции громкости.
• Усилители работают в различных частотных диапазонах, но лучшим будет тот прибор, что может функционировать на частотах от 16 до 100 кГц. В этом диапазоне качество звучания человеческое ухо воспринимает лучше всего.

О том, как работает усилитель звука, вы можете узнать ниже.