Как работает усилитель звука

Звуковой усилительВы когда нибудь задумывались над тем, как работает звуковой усилитель? Если да, то эта статья будет вам интересной. Итак, в основу функционирования усилителей звуковых частот (20 Гц-20 кГц) заложен принцип увеличения амплитуды синусоидального сигнала на выходе устройства по отношению к аналогичному входному параметру (с сохранением его формы). В соответствии с особенностями обработки сигналов в этих электронных схемах все они делятся на следующие виды:

Микрофонные усилители

Предварительные усилительные устройства с элементами регулировки уровня и частотного спектра сигнала.
Усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ).

Работа микрофонных и предварительных усилителей оценивается по повышению амплитуды входного сигнала, а для УМЗЧ вводится понятие «усиление по мощности». Последнее означает одновременное повышение напряжения и увеличение тока в нагрузке с низким омическим сопротивлением.

Обратите внимание: В качестве такой нагрузки используется звуковой динамик, в котором электрический сигнал преобразуется в акустическое давление соответствующей частоты и амплитуды.

Рассмотрим каждую разновидность усилительных устройств более подробно.

Микрофонные усилители

Для микрофонных усилителей сигнал на входе составляет обычно не более 10-15-ти милливольт, что вынуждает разработчиков принимать определенные меры по защите входных цепей от паразитных наводок. Для этого в первых каскадах устройств используются усилительные элементы (транзисторы) с низким уровнем собственных шумов, а иногда при их проектировании применяются специальные схемные решения.

Благодаря этим приемам влияние внешних электромагнитных полей, проявляющееся в виде наводок, существенно снижается, а на выходе формируется напряжение необходимой амплитуды (порядка 150-200 мВ). Этого уровня обычно хватает для того, чтобы направить далее сигнал на обработку в предварительный усилитель.

Микрофонный усилитель

Предварительный усилитель

На вход этого устройства сигнал может поступать не только с микрофонной схемы, но и с любого другого формирователя напряжения звуковых частот с уровнем 150-200 мВ. Как правило, в схемы этих модулей вводятся дополнительные элементы обработки, позволяющие регулировать не только амплитуду выходного сигнала, но и его частную характеристику.

Дополнительная информация: Дело в том, что из-за особенностей построения электронных схем уровни сигналов с различными звуковыми частотами усиливаются неодинаково.

С целью выравнивания амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в устройство вводятся корректирующие цепочки на основе резисторов, емкостей и катушек индуктивности.

Функцию таких элементов в простейших схемах выполняют пассивные регуляторы – переменные резисторы с навешанными на них конденсаторами. В более сложных и дорогих усилителях применяются активные электронные компоненты (транзисторы или микросхемы).

Уровень сигнала на выходе предварительного усилителя (250-500 мВ) вполне достаточен для того, чтобы его можно было вывести на миниатюрные наушники или на вход УМЗЧ.

(вид платы предварительного усилителя)

Оконечный усилитель УМЗЧ

В устройствах повышения мощности звуковых частот уже усиленный сигнал подвергается дополнительной обработке, состоящей в увеличении тока в выходной нагрузке (в динамиках). Благодаря этому каскаду удается «раскачать» подвижную мембрану акустического преобразователя до требуемой амплитуды, обеспечив, таким образом, необходимое давление на барабанные перепонки слушателя.

Частотные характеристики УМЗЧ из-за малых реактивных потерь обычно не нуждаются в коррекции. Но, тем не менее, в них все же вводится цепочка обратной связи ООС, стабилизирующая работу всей схемы и выравнивающая ее АЧХ.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *