Глава 5. Разбираемся с усилителями

Подробности

Просмотров: 194

Аудиторская компания. Аудиторская фирма. Бухгалтерские услуги. Консалтинговая компания.

Следующий за головным устройством элемент аудиосистемы – усилитель мощности. Его основная задача – принять слабый линейный аудиосигнал, который формируется в головном устройстве, и подготовить его для подачи на акустику. Несмотря на то, что усилители уже встроены в большинство головных устройств, нас будут интересовать в основном все же внешние. Основная причина – относительно невысокая мощность первых. Тут может возникнуть вполне резонный на первый взгляд вопрос: мол, зачем вообще нужен более мощный усилитель, если громкости встроенного вполне хватает? Громкость, на самом деле, дело второстепенное, главное – более высокое качество звучания.

ЧЕМ ВНЕШНИЕ УСИЛИТЕЛИ ЛУЧШЕ ВСТРОЕННЫХ В ГОЛОВНЫЕ УСТРОЙСТВА?

Что представляет собой звук? Звук – это чередующиеся колебания воздуха, интенсивность которых постоянно меняется. Соответственно, и мощность сигнала, который усилитель выдает на динамики, тоже постоянно меняется. В обычном музыкальном сигнале всегда есть отдельные пики, которые могут превышать средний уровень мощности на десятки децибел, и наш слух к ним очень чувствителен.

 Встроенный усилитель головного устройства неплохо справляется с основной информативной частью сигнала, но, не имея большого запаса мощности, неизбежно сглаживает эти пики, как бы компрессирует сигнал. Это приводит к тому, что звучание получается «зажатым», тяжелым, в нем будто чего-то не хватает, хотя громкости вполне достаточно.

 Если же мы подключим акустические системы к более мощному внешнему усилителю, то пики сигнала уже не будут срезаться, а начнут воспроизводиться практически без искажений, и субъективно при той же самой громкости звучание будет более легким, открытым, естественным. Разница оказывается настолько существенной, что ее обычно замечает даже человек, далекий от музыки.

 Но есть и еще пара причин, зачем в машине нужен мощный усилитель. Например, автомобильная акустика, как правило, не блещет высокой чувствительностью, и чтобы заставить динамики петь с нужной громкостью, их требуется хорошенько «подкормить» ваттами. Плюс ко всему в автомобиле постоянно присутствует дорожный шум, который маскирует низкочастотную составляющую музыки, из-за чего, скажем, уровень баса в автомобиле обычно приходится немного завышать. А низкие частоты в музыке – это самый энергоемкий диапазон, и желание «чуть-чуть прибавить баску» на деле оборачивается необходимостью увеличивать подаваемую на акустику мощность в разы. Вот и получается, что внешний усилитель с достаточным запасом мощности – непременный атрибут качественной автомобильной системы.

Цель установки внешнего мощного усилителя – получение не столько более высокой громкости, сколько более качественного звучания.

 

ОТКУДА БЕРУТСЯ ПАРАМЕТРЫ УСИЛИТЕЛЕЙ?

Для начала давайте посмотрим, что из себя представляет выходной сигнал любого усилителя. В идеале по своей форме он должен быть точной копией входного, только, понятное дело, с большей амплитудой. Но усилитель – это не абстрактная математическая модель, а реальное устройство, так что на выходе он будет хоть немного, но все же отличаться, будет слегка искажен. Искажения – это одна из основных отправных точек при определении целого ряда параметров усилителей, в том числе, кстати, и выходной мощности.

 

ЧТО ТАКОЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ?

Суть нелинейных искажений заключается в появлении в выходном сигнале «лишних» составляющих (гармоник), которых не было во входном. Рассмотрим наглядный пример. Подадим на усилитель синусоидальный сигнал:

Синус – это сигнал с одной частотой, то есть его спектр будет состоять всего лишь из одной гармоники. Для примера возьмем синусоидальный сигнал с частотой 1 кГц. Спектрограмма такого сигнала будет выглядеть примерно вот так:

Это на входе усилителя. На выходе же, поскольку сигнал будет уже не идеально синусоидальным, его спектр изменится – уровень основной гармоники 

уменьшится, зато появятся появятся «лишние» гармоники с кратными частотами: вторая, третья, четвертая и т. д. Их так и называют – кратные гармоники:

На самом деле абсолютная величина коэффициента гармонических искажений далеко не в полной мере характеризует качество усилителя. Важен и харак- тер этих искажений. На- пример, некоторые уси- лители могут иметь КГИ порядка процента, тем не менее их звучание может воспринимается очень комфортно. А все дело в том, что в них в этом слу- чае доминируют четные гармоники, что как раз и придает усилителям теп- лоту и бархатистость зву- чания. Преобладание же нечетных гармоник (как на рисунке) делает звук жестким и резким, как бы «дробленым».

Теперь если мы сравним уровень кратных гармоник в процентном соотношении с уровнем основной, то получим коэффициент гармонических искажений, сокращенно КГИ, THD – total harmonic distortion. Иногда его называют просто коэффициентом нелинейных искажений, хотя это не совсем корректно, гармонические искажения – лишь один из видов нелинейных искажений. Чем больше усилитель изменит форму сигнала, тем более значительным будет уровень кратных гармоник и, соответственно, тем выше будет КГИ. К слову, иногда производители немного лукавят, учитывая при расчете не все, а только первые две-три гармоники. Если же вы встретите обозначение THD+N (THD+Noise), то оно означает, что при измерении учитывался еще и шум, который реальный усилитель тоже неизбежно вносит в сигнал.

Впрочем, синус – это удобный сигнал лишь для измерений, а усилитель предназначен для работы все же с широкополосным сигналом, в котором присутствует не одна частота, а целый спектр. И для того, чтобы охарактеризовать способность усилителя работать с многочастотными сигналами, существует еще одно понятие – интермодуляционные искажения.

Это тоже нелинейные искажения, и их суть, в общем-то, та же самая – появление в выходном сигнале нежелательных частотных составляющих. Только в этом случае они вызваны взаимодействием («перемножением») сигналов с разными частотами. Для того чтобы измерить интермодуляционные искажения, на вход усилителя подают сигнал, который имеет примерно вот такую форму:

Особенность этого сигнала в том, что в его спектре присутствуют только две частоты. На выходе же, кроме них, появятся еще и «лишние» составляющие, вызванные как раз интермодуляционными искажениями. К примеру, вот что мы можем получить на выходе, если на вход подадим сигнал с частотами 5 и 6 кГц:

Коэффициент интермодуляционных искажений показывает, какую часть от основных сигналов составляют «лишние» гармоники. К сожалению, он указывается достаточно редко, хотя на характер звучания интермодуляционные искажения оказывают очень даже существенное влияние.

 

ЧТО ТВОРИТСЯ У УСИЛИТЕЛЯ НА ВЫХОДЕ?

И так, на своих выходных клеммах усилитель создает некоторое переменное напряжение. К ним подключена нагрузка (акустическая система), и под действием этого переменного напряжения через нее течет ток.

Усилитель в каждый момент времени сообщает нагрузке какое-то количество энергии, и с этой его способностью как раз и связано понятие мощности. Мгновенная выходная мощность, то есть отдаваемая усилителем в каждый момент времени, определяется по формуле: 

Но вот незадача. Дело в том, что акустические системы – это все-таки сложная нагрузка, в которой есть индуктивная и емкостная составляющие (мы еще рассмотрим это подробнее, когда будем разбираться с акустикой). Для тех, кто забыл школьные уроки физики, напомню: в этом случае ток и напряжение могут и не совпадать по фазе.

Но это еще полбеды, гораздо хуже то, что все акустические системы имеют разные параметры. Так что же, на каждую из них усилитель будет выдавать мощность по-разному? Строго говоря, да. Нас это, понятное дело, устроить не может, поскольку мы должны все же как-то численно охарактеризовать его возможности, и лучше сделать это так, чтобы результат был однозначным. Давайте посмотрим, как это можно сделать.

Акустическая система – это сложная нагрузка для усили- теля, в которой присутствуют индуктивная и емкостная со- ставляющие. А это значит, что ток через нее и напряжение на ее клеммах не всегда будут совпадать по фазе. Заметьте, на графике есть участки, на ко- торых мощность отрицатель- ная. Это не ошибка, в эти мо- менты времени акустическая система возвращает часть энергии усилителю, динамик в эти моменты работает как раскрученный электродвига- тель, который в режиме тор- можения на время становится генератором.

Во-первых, с музыкальным сигналом дело иметь неудобно, поэтому определимся для начала с его формой. Самый простой и удобный для измерений – это синусоидальный сигнал.

Во-вторых, с понятием мгновенной мощности дело иметь тоже неудобно, поскольку она постоянно меняется, поэтому будем оперировать средним значением мощности. Для синусоидального сигнала, в отличие от какого-нибудь музыкального, это вполне предсказуемая и постоянная величина.

В-третьих, для измерений можно взять вместо акустической системы обычный резистор. Он не имеет ни индуктивности, ни емкости, поэтому ток через него и напряжение на нем всегда будут совпадать по фазе. Его обычно так и называют – резистивный эквивалент нагрузки. Например, если вы увидите в описании фразу «мощность, измеренная на нагрузке 4 Ом», то знайте, что она измерялась при подключении к выходным клеммам усилителя не какого-нибудь динамика, а обычного 4-омного резистора.

Теперь мы можем легко посчитать среднюю мощность, выдаваемую усилителем: 

где I и U – это среднеквадратические (Root Mean Square, RMS), значения тока и напряжения. Для нашего синусоидального сигнала они будут равны:     где Iпик и Uпик – пиковые значения тока и напряжения соответственно.

Физический смысл среднеквадратического значения силы переменного тока (его еще называют действующим, или эффективным) таков: это такое значение силы переменного тока, который произведет тот же самый тепловой или электродинамический эффект, что и то же значение постоянного тока. И аналогично для напряжения.

 

 Важно особо отметить, что термин «среднеквадратическое» применим только к напряжению или току. Часто можно слышать и о среднеквадратической мощности, хотя это на самом деле некорректно. Для мощности сокращение RMS имеет совсем другое значение – не Root Mean Square, а Rated Maximum Sinusoidal, и оно обозначает номинальную мощность, то есть это понятие тесно связывают с выполнением определенных условий при измерении.

Максимальная мощность, которую может выдать усилитель, измеряется обычно так. Подключают к усилителю нагрузку (опять же резистор с заданным сопротивлением), на вход подают синусоидальный сигнал и следят за тем, какой сигнал получается на выходе. Увеличивают уровень сигнала до тех пор, пока усилитель не упрется в потолок своих возможностей и не начнет ограничивать сигнал по амплитуде. В этот момент начинается резкий рост гармонических искажений:

Так вот ту самую среднюю выходную мощность, которую усилитель способен выдать в принципе (не важно, какие при этом будут искажения), обычно и принимают за максимальную.

 

СКОЛЬКО ВАТТ МОЖНО ПОЛУЧИТЬ ОТ УСИЛИТЕЛЯ С 12-ВОЛЬТОВЫМ ПИТАНИЕМ?

И так, давайте теперь посмотрим, какую же максимальную мощность мы сможем получить на выходе не какого-нибудь абстрактного, а именно автомобильного усилителя. Для этого вспомним закон Ома:   где U – это максимальная амплитуда напряжения на выходе усилителя, а R – это сопротивление нагрузки (резистора, который мы подключили к усилителю для измерений).

Что нам дает эта формула? А из нее мы можем сделать вывод, что максимальная мощность, которую может выдать усилитель, будет определяться двумя вещами – максимальным напряжением электрического сигнала, который он способен создать на своих выходных клеммах, и сопротивлением подключенной нагрузки.

нием 12 В (на самом деле чуть больше, но не будем буквоедствовать, сейчас нам важен лишь порядок цифр). Сигнал имеет две полуволны (диффузор динамика ведь нужно толкать и в плюс, и в минус относительно нулевого положения), значит, на каждую из них приходится по 6 В. Среднеквадратическое значение напряжения (RMS) синусоидального сигнала с такой амплитудой будет равно  

Это означает, что на нагрузке 4 Ом максимально возможная мощность составит всего лишь…    

Вот те раз… А как же те сотни ватт, которые способны выдать автомобильные усилители, скажем, на те же 4 Ом? Вранье? Никак нет, все правильно, просто любой внешний автомобильный усилитель содержит в себе блок питания, задача которого – преобразовать 12 В в 30, 50 или сколько там ему вообще их надо. И то, какую мощность усилитель может выдать «на гора», как раз и определяется этим напряжением. Но об устройстве усилителей, и их блоках питания в частности, мы еще поговорим чуть позже. А вот усилители головных устройств в большинстве своем не имеют блоков, повышающих напряжение питания, поэтому их мощность действительно невысока.

Мощные автомобильные усилители содержат в своем составе блоки питания, преобразующие 12-вольтовое напряжение бортовой сети в более высокое напряжение, от которого и питается, собственно, сам усилитель. Они позволяют обеспечить больший размах напряжения выходного сигнала, а значит, и большую выходную мощность.

Чтобы повысить ее, встроенные усилители делают мостовыми. Это означает, что на один динамик на самом деле работают сразу два усилителя, и чтобы организовать 4 выхода, в головном устройстве делают 8-канальный усилитель. При этом мощность каждого такого «двойного» канала учетверяется по сравнению с «одиночным». Про мостовое включение мы еще поговорим отдельно, так что пока просто примите это как факт. В общем, получается, что максимальная мощность синусоидального сигнала при питании 12 В реально может составить порядка 18 Вт.

	Указанные на головных устрой- ствах максимальные мощности порядка 40, 50 или 55 Вт – это не те мощности, которые встроенные усилители могут выдавать про- должительное время, а максимум, который они могут выдать лишь в короткие промежутки времени в пиках сигнала.

Но откуда же тогда берутся на лицевой панели магнитол надписи «4 по 45 Вт», «4 по 50 Вт», «4 по 55 Вт»?.. Обман? В общем-то, нет, хотя без лукавства, понятное дело, не обошлось. Дело в том, что встроенные в ГУ усилители, как правило, выполнены по схемам с вольтдобавкой (так называемый класс «Н»). В них предусмотрен конденсатор, который заряжается в моменты, когда сигнал не слишком мощный, и отдает накопленную энергию, когда должен быть пик сигнала (не путайте с буферными конденсаторами, которые просто «подпирают» 12-вольтовое питание). В эти самые короткие моменты времени, когда конденсатор заряжен, усилитель и бывает способен «стрельнуть» в нагрузку те самые 40 или 50 Вт. Конечно, запасаемой энергии все равно будет недостаточно, чтобы усилитель абсолютно точно и без искажений воспроизвел пики сигнала, но, как говорится, дело сделано – цифра получена. При этом, правда, скромно умалчивается о том, каким именно способом, но мы-то с вами эту хитрость теперь знаем.

Вообще в трактовке понятия максимальной мощности производители своевольничают довольно часто. Одни понимают под ней «нормальную», то есть среднюю, мощность, которую усилитель может выдать в принципе, а другие – ее пиковые значения. Разница в этих понятиях – ровно в два раза. Если же мы возьмем не синусоидальный, а вообще какой-нибудь шумовой или музыкальный сигнал, в котором пики сигнала могут превышать усредненные значения на десятки децибел, то получим и вовсе сногсшибательные цифры. Помните дешевые приемники на батарейках с несуразными значениями мощности PMPO (Peak Musical Power Output)? Вот это и есть как раз тот самый случай.

 

КАКУЮ НАГРУЗКУ МОЖНО ПОДКЛЮЧАТЬ К УСИЛИТЕЛЮ?

И так, если вы внимательно посмотрите на формулу мощности, приведенную чуть раньше, то увидите, что мощность, выдаваемая усилителем, зависит от двух вещей – от напряжения, которое он развивает на своих выходных клеммах, и от сопротивления подключенной к нему нагрузки. С напряжением вроде

как разобрались, теперь давайте рассмотрим, что получится, если мы будем менять сопротивление. Например, подключим вместо 4-омных акустических систем 2-омные. Нагрузка при этом будет «сопротивляться» вдвое меньше, и через нее потечет вдвое больший ток. А раз так, то и мощность, выдаваемая усилителем в нагрузку, тоже удвоится. Заманчиво, правда?

Но на практике уменьшать сопротивление нагрузки можно только до определенных пределов. Элементы усилителя имеют же не безграничные возможности, и если мы подключим акустику со слишком маленьким сопротивлением, то через них потечет слишком большой ток, и усилитель с большой вероятностью просто выйдет из строя. Поэтому в инструкциях обычно указывают минимальное сопротивление нагрузки, с которым усилитель может нормально работать. Обязательно обращайте на это внимание при выборе подходящей модели.

Современные автомобильные усилители обычно рассчитаны на подключение 4-омных динамиков, но, как правило, легко справляются и с 2-омными. Мощности, понятное дело, они тоже будут выдавать на них разные. Обратите внимание в инструкции на эту разницу, по ней в большинстве случаев можно примерно оценить потенциал усилителя. Хорошим показателем можно считать увеличение выдаваемой мощности при переходе с 4 Ом на 2 Ом на 60–80%. А вот если прирост составляет всего лишь 20–30%, то это значит, что усилитель работает на пределе своих возможностей, его энергетический запас невелик.

Будьте внимательны при подключении акустики к усилителю. Если для усилителя указано, что для него минимальное сопротивление нагрузки составляет, например, 4 Ом, то при подключении 2-омной акустики он запросто может выйти из строя. И напротив: при подключении акустики с большим сопротивлением усилитель будет чувствовать себя весьма комфортно, правда, его выходная мощность при этом пропорционально снизится.

ЧТО ТАКОЕ НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ?

Впрочем, что же мы все это о запасах, предельных значениях и максимальных мощностях. Нам же, в конце концов, музыку слушать. И желательно в хорошем качестве, а значит, с небольшими искажениями. Усилитель, как вы уже знаете, хорошо работает, только пока мощность выходного сигнала относительно невелика. А вот с ее увеличением КГИ начинает резко расти.

Поэтому, помимо максимальной мощности как таковой, было бы неплохо знать еще и мощность, при которой искажения еще не превысят разумных величин. Для этого подадим на усилитель все тот же синусоидальный сигнал и начнем повышать его уровень, следя за искажениями на выходе. Как только искажения достигнут допустимого предела, фиксируем эту мощность. Это и есть номинальная мощность усилителя, или Rated Maximum Sinusoidal, RMS.

Но что вообще такое «допустимый предел»? Вот возьмем такой наглядный пример: лежат в магазине на одной витрине две модели, и на обоих указано, что они имеют номинальную мощность, например, по 50 Вт на канал. Но для первого указано, что она развивается при искажениях 0,1%, а для второго – при 1%. Видите, в этой ситуации «допустимый предел» у каждого производителя оказался свой.

Для того чтобы сравнивать мощность усилителей между собой было все-таки возможно, время от времени вводились стандарты ее измерения. К этому приложили руку и ГОСТСТ, и IEC, и DIN, и еще черт знает кто… Один из последних – CEA-2006 – был опубликован в 2003 году Ассоциацией производителей бытовой электроники (Consumer Electronics Association). В нем четко прописан пункт, касающийся измерения параметров автомобильных усилителей. Согласно этому стандарту, номинальная мощность определяется при использовании источника питания 14,4 В (напряжение питания, кстати, тоже очень важное условие измерений), на нагрузке 4 Ом при коэффициенте гармонических искажений 1%. Так что если на коробке с усилителем стоит логотип CEA-2006, то можно быть уверенным, что выходная номинальная мощность измерена именно по этим критериям, даже если они не отмечены в описании как-то отдельно.

 

ЧТО ТАКОЕ ОТНОШЕНИЕ СИГНАЛ/ШУМ?

Собственных шумов не вносит разве что только идеальный усилитель. Но он существует, к сожалению, только в математических моделях и несбыточных мечтах разработчиков, а все реальные устройства так и норовят внести в сигнал какую-нибудь гадость. Для нас, понятное дело, чем этого шума будет меньше, тем лучше.

Но, вообще-то говоря, отдельно взятый шум как таковой нам не особо интересен. Гораздо важнее, будет он нам мешать слушать музыку или нет. Поэтому нам важна не его абсолютная величина, а то, насколько он велик по отношению к полезному сигналу. Ну а раз берем отношение, то и единицы измерения будут децибелы. В описаниях этот параметр так и называют – отношение сигнал/шум (Signal to Noise Ratio, SNR).

Возникает вопрос: по отношению к какому сигналу его измерять? В старых стандартах измерения проводились при выходном сигнале максимальной мощности. Но у этого метода есть как минимум один серьезный недостаток – неудобно сравнивать усилители с разными выходными мощностями. По новым же стандартам, скажем по тому же CEA-2006, SNR определяется при фиксированной мощности сигнала 1 Вт, и не важно, на какой при этом максимум усилитель способен вообще.

 

ЧТО ПОКАЗЫВАЕТ КОЭФФИЦИЕНТ ДЕМПФИРОВАНИЯ УСИЛИТЕЛЯ?

Вы уже знаете, что все измерения усилителей делаются на резистивном эквиваленте нагрузки. Но в реальной-то жизни мы подключаем к ним реальные динамики. А что представляет собой любой динамик? Это самая настоящая колебательная система, в которой диффузор и прикрепленная к нему звуковая катушка могут двигаться. Принцип работы – как у электродвигателя: через катушку, находящуюся в магнитном поле, течет ток, и возникает толкающее усилие.

И все бы хорошо, но все это двигающееся туда-сюда хозяйство обладает определенной массой, а это значит, что на какой-то определенной частоте может войти в резонанс. Эту частоту так и называют – частота собственного резонанса динамика – и обозначают как Fs. Что же произойдет, когда динамик будет работать на частотах, близких к резонансной? Вспомните, во что превращается электродвигатель, если его раскрутить, – он становится не чем иным, как генератором, который начинает сам вырабатывать электрический ток. Динамик ведет себя точно так же – когда он резонирует, то тоже сам вырабатывает ток. И если мы хотим, чтобы он движением своего диффузора как можно точнее повторял электрический сигнал, такое своевольничанье динамика нужно пресекать. Самый эффективный способ затормозить любой генератор – нагрузить его. Наш динамик нагружен на выходное сопротивление усилителя, а это значит, что оно должно быть как можно меньше – усилитель должен попросту закорачивать этот «генератор» и тем самым гасить резонансные колебания динамика.

Но как понять, хорошо ли усилитель с этим справляется? Можно, например, пойти «в лоб» – просто измерить выходное сопротивление усилителя. Чем оно будет меньше – тем лучше. Но лучше соотнести его с сопротивлением нагрузки (нагрузкой для усилителя является акустическая система), получив коэффициент демпфирования. Его еще называют демпинг-фактором (damping-factor).     

Чем выше будет этот коэффициент, тем, при прочих равных, лучше. Например, старыми стандартами (скажем, DIN 45500) определялось, что этот коэффициент должен быть хотя бы 20. Сейчас он во многом утратил свое значение, ведь современные усилители могут иметь коэффициент демпфирования уже порядка сотен.

 

КАК УСТРОЕН АВТОМОБИЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ?

И так, какие функции выполняют усилители и чем они характеризуются, мы уже немного разобрались. Теперь самое время остановиться на том, из чего они состоят и как работают. И начать лучше всего с питания.

 

ОТКУДА В УСИЛИТЕЛЕ БЕРЕТСЯ НУЖНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ?

Мы уже выяснили, что при 12-вольтовом питании получить от усилителя высокую выходную мощность физически невозможно, поэтому усилители содержат блоки, повышающие напряжение до необходимых значений. Давайте посмотрим, как они это делают.

Обычная бортовая сеть автомобиля представляет собой так называемую однополярную схему, питающуюся, соответственно, от однополярного источника питания – аккумулятора. Нет, клемм, конечно, у аккумулятора две, но одна из них (как правило, это «минус», хотя бывают и исключения) соединяется с «массой» автомобиля и берется за точку отсчета. Это означает, что относительно нее и будет измеряться потенциал остальной части проводки. А в этой самой остальной части 

потенциал имеет только одну полярность – положительную, те самые «+12 В». Вот и получается, что обычная схема автомобильной проводки – однополярная:

Усилитель же работает с симметричным сигналом (двигает диффузор динамика в обе стороны – и в плюс, и в минус), поэтому он должен питаться от двухполярного источника. У него тоже есть точка, относительно которой определяется потенциал остальных частей схемы, она называется «нулевой», или «средней», точкой. Одна часть схемы будет иметь положительную полярность относительно нее, а другая – отрицательную.

Задача блока питания – преобразовать однополярные 12 В в двухполярное питание. Делается это примерно по такой схеме.

Первым делом постоянное входное напряжение преобразуется в переменное. Этим занимается импульсный генератор (блок «1»), который «включает» и «выключает» питание с частотой в несколько десятков килогерц. Частоту, на которой он работает, называют частотой преобразования. Дальше этот переменный сигнал подается на трансформатор, который повышает его до нужной нам величины (как соотносится выходное напряжение с входным, задается конструкцией самого трансформатора). Выходная обмотка трансформатора состоит из двух половинок, что как раз и позволяет получить двухполярное питание. Дальше его остается снова выпрямить (блоки «2»), и питание для усилителя готово.

Блок питания обычно занимает значительную часть корпуса. Основной его элемент – трансформатор. В автомобильных усилителях применяют тороидальные трансформаторы (в форме бублика). Усилитель может содержать несколько блоков питания – каждый на свой канал или группу каналов. Нагрузка распределяется между ними, каждый работает в более щадящем режиме, а значит, обеспечивается более стабильное питание, без просадок напряжения. А стабильное питание усилителя – залог качественной звукопередачи. После повышающего трансформатора напряжение нужно не просто выпрямить, но и сгладить остаточные пульсации. Для этого служат конденсаторы, которые стоят после выпрямителя. Когда от усилителя требуется отдать большую мощность, вся нагрузка ложится на блок питания. Конденсаторы запасают энергию как раз для таких случаев, и если их емкости будет недостаточно, то это может приводить к просадкам питающего напряжения на пиках сигнала. Поэтому излюбленная тема для твика (доработки, или, если хотите, тюнинга) усилителей – это наращивание емкостей во вторичной цепи блока питания. Впрочем, увеличивать емкость по принципу «сколько влезет» тоже нельзя, поскольку при явном «переборе» может не «запуститься» уже сам импульсный генератор.

«Командой» к началу работы блока питания служит появле- ние напряжения на клемме усилителя «Remote». Он запу- скает импульсный генератор блока питания, и усилитель включается. Для того чтобы усилитель включался и вы- ключался вместе с головным устройством, к этой клемме подключается провод, идущий от одноименного выхода само- го головного устройства (стан- дартно этот провод синего цвета).

КАК УСИЛИТЕЛЬ УСИЛИВАЕТ СИГНАЛ?

Различных схем усиления сигнала на самом деле великое множество, так что мы не будем вдаваться в их подробности, а выделим только основное – сам принцип их работы. Для этого на время представим усилитель в виде... ну скажем... водопровода. Неожиданно, правда? Тем не менее аналогия налицо, и вы сейчас в этом убедитесь.

В такой системе двухполярный блок питания будет представлять собой не что иное, как два насоса (насос со стороны «+» будет как бы «накачивающим», а насос со стороны «–» как бы «откачивающим» ток относительно нулевой точки). Наша задача – пустить эти потоки через нагрузку усилителя. Для этого, понятное дело, нужны краны, которые будут управлять этими потоками.

Основные элементы практически любого усилителя – это транзисторы. Они и играют роль таких кранов – могут открываться, пропуская через себя большой поток, или закрываться, уменьшая его.

В автомобильных усилителях применяют схему с двумя «кранами» – так называемую двухтактную схему. Они по отношению друг к другу обратные, или, как еще говорят, комплементарные – когда один такой «кран» будет закрываться, другой в это время будет пропорционально ему открываться. Поток от «насосов» («+» и «–» блока питания) будет направляться «кранами» (транзисторы) через нагрузку то в одну, то в другую сторону. А управляет всем этим открытием-закрытием как раз входной сигнал, и получается, что мощный сигнал на выходе усилителя своей формой будет его повторять. Кстати, каждый из этих мощных «кранов» вполне может состоять и из нескольких включенных параллельно менее мощных транзисторов-«краников».

Принцип усиления сигнала заключается в управлении большими уровнями напряжения и тока в выходной цепи транзистора за счет небольшого изменения напряжения и тока во входной.

 

ЧТО ТАКОЕ КЛАССЫ УСИЛИТЕЛЕЙ А, В, АВ?

На самом деле просто открывать и закрывать транзисторы еще мало, ведь нам нужно, чтобы выходной сигнал повторял входной как можно точнее. Для этого необходимо, чтобы транзисторы («краны») открывались и закрывались по строго линейному закону, иными словами, строго пропорционально входному сигналу.

Но вот незадача, транзистор может так работать не во всем своем диапазоне. Например, если входной сигнал слишком маленький, то транзистор на него почти не реагирует, зато при достижении определенного уровня резко открывается. Какая уж тут линейность? Впрочем, дальше этого момента он реагирует на изменение управляющего сигнала вполне адекватно, почти что линейно, как раз так, как нам и нужно. Значит, для того чтобы искажений было как можно меньше, транзистор придется все время держать в слегка приоткрытом состоянии. Это называется «задать смещение» транзистора или «выбрать его рабочую точку».

 Когда рабочая точка находится примерно посередине между полностью открытым и полностью закрытым состояниями, то говорят, что усилитель работает в классе А. Такой класс усилителей обеспечивает очень маленькие искажения. Но самый главный его недостаток – высокий ток покоя (это ток, который течет через транзисторы, даже когда входного сигнала нет, ведь они же, получается, постоянно приоткрыты). Из-за этого такие усилители весьма прилично нагреваются, и их КПД составляет в лучшем случае около 20–30%.

Усилители, работающие в классе А, имеют самые низкие искажения, за что по праву заслужили репутацию аудиофильских. Но у них есть существенный недостаток – низкий КПД.

Давайте теперь посмотрим, что получится, если не держать транзисторы постоянно приоткрытыми, пусть в состоянии покоя они оба будут закрытыми. Поскольку транзисторы по отношению друг к другу обратные (комплементарные), то получится, что один из них будет усиливать только положительную полуволну сигнала, а другой – отрицательную, на нагрузке же эти «половинки» благополучно сложатся. Когда усилитель работает в таком режиме, то говорят, что это класс В.

Большое достоинство класса В в том, что через транзисторы не течет «бесполезный» ток, а значит, и КПД усилителя получается гораздо выше, чем у класса А. Но дело в том, что какие бы хорошие и качественные транзисторы мы ни выбрали, у них все равно будет присутствовать нелинейность в самом начале их открытия. А это значит, что в тот момент, когда один транзистор только закрывается, а второй только открывается, неизбежно появится искажение сигнала в виде «ступеньки»:

Когда уровень сигнала высокий, эта «ступенька» не выглядит такой уж большой, и если сильно не придираться, то на нее еще можно не обращать особого внимания. А вот на небольших уровнях сигнала она будет уже слишком заметна. Поэтому класс В в чистом виде в автомобильных усилителях все же не используется.

Усилители,  работающие в классе В, имеют относительно высокий КПД. Однако их недостаток – большие искажения, особенно сильно заметные на малых уровнях сигнала.

Так какой же режим лучше всего выбрать для усилителя? В классе А – маленькие искажения, но и КПД низкий, львиная доля мощности блока питания уходит в бесполезный нагрев. Класс В обеспечивает хороший КПД, но и искажения такие, что о высоком качестве воспроизведения особо говорить не приходится. Компромиссное решение – это смешанный режим, когда транзисторам обеспечивается лишь небольшое смещение, гораздо меньшее, чем в «чистом» классе А, но уже достаточное для того, чтобы избежать заметной «ступеньки» в выходном сигнале. При этом так и говорят – усилитель работает в классе АВ.

	На малых уровнях сигнала класс А обеспечивает самые маленькие искажения, а класс В, как раз за счет «ступеньки» в сигнале, – самые большие. Это так на- зываемая «проблема пер- вого ватта»). Класс АВ где-то между ними.

Выбирая рабочую точку транзисторов (ну или, иными словами, выбирая, насколько они будут приоткрыты при отсутствии входного сигнала), такой усилитель можно приблизить к классу А или В. В первом случае получится, что до достижения определенной мощности он будет работать в классе А, а на высоких уровнях как бы автоматически переходить в класс АВ. Это решение, кстати, довольно часто применяется в усилителях высокого класса (иногда в описаниях к таким усилителям можно встретить обозначение «класс Real AB»).

 

КАКИЕ ЕЩЕ ЕСТЬ КЛАССЫ УСИЛИТЕЛЕЙ?

Вообще-то, классы А, В и АВ – не единственные. Есть и другие, которые можно назвать «производными» от них, они представляют собой попытки совместить экономичность класса АВ с качеством класса А. Например, класс А+ – симбиоз усилителей класса В и класса А (выход первого является «нулевой» точкой для второго). Или класс Super A (Non Switching) – в таких усилителях есть специальная схема, которая не дает транзисторам полностью запираться (ведь основные искажения, как вы уже знаете, как раз из-за нелинейности в самый начальный момент их открытия).

А усилители класса G вообще представляют собой два каскада усиления, работающих каждый от своего источника питания, причем разного напряжения (на небольшой мощности работает каскад, питающийся от источника с небольшим напряжением, а на пиках к нему «подключается» второй, питающийся от источника с большим напряжением). Впрочем, все это довольно сложные схемы, которые и в домашней-то технике применяются все реже, а уж в автомобильных усилителях это, мягко говоря, и вовсе экзотика.

А вот зато усилители класса Н можно с уверенностью назвать чисто автомобильными – в этом классе делают усилители, встроенные в головные устрой

ства. В них нет никаких сложных блоков питания, преобразующих бортовые 12 В в двухполярное питание с большим напряжением (впрочем, встроенный в ГУ усилитель все равно питается от двухполярного напряжения, просто за среднюю точку для него принимается Uпит/2), поэтому мощность таких усилителей невелика. Этот класс – попытка в какой-то мере нивелировать основной недостаток маломощных усилителей – зажатость звучания.

На самом деле усилитель класса Н – это практически то же самое, что и обычный усилитель класса АВ. Только в нем есть так называемая «схема удвоения напряжения питания», основной элемент которой – конденсатор, накапливающий заряд, когда входной сигнал не очень большой. Реальный музыкальный сигнал – это вам не синус, на котором по стандарту измеряется мощность, для него характерны кратковременные пики. Так вот, как раз в моменты таких пиков этот самый конденсатор специальной схемой «добавляется» последовательно к питающему напряжению, и усилитель воспроизводит их с меньшими искажениями. Это на самом деле не особо сказывается на мощности усилителя, измеренной стандартно на синусоидальном сигнале, но на музыке звучание субъективно становится все же немного лучше.

 

В ЧЕМ ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ УСИЛИТЕЛЕЙ КЛАССА D?

Классы А, В, АВ и прочие их производные – это все традиционные классы усилителей, принципы построения у них схожие, разве что режимы работы транзисторов выбираются разные, да добавляются кое-какие примочки. Но есть и усилители, которые строятся изначально несколько иначе. Это импульсные усилители класса D (их, кстати, иногда называют цифровыми, хотя на самом деле технически это некорректно, в цифровую форму там ничего не переводится). Давайте в общих чертах разберемся с принципом их работы.

Первым делом обычный входной сигнал (непрерывный и с изменяющейся амплитудой) преобразуется в импульсный (амплитуда постоянная, но зато сигнал прерывается). Длительности импульсов и пауз между ними будут зависеть от амплитуды входного сигнала, например выше амплитуда входного сигнала – импульсы длиннее, ниже амплитуда – импульсы короче. Это называется широтно-импульсная модуляция (ШИМ ).

Теперь полученный импульсный сигнал нужно усилить, и делается это точно так же, как и в обычных усилителях. Тут, правда, может возникнуть вопрос: а зачем вообще было преобразовывать сигнал в импульсный, если его все равно приходится усиливать, как и в обычном усилителе? Оказывается, смысл есть. Дело в том, что транзисторы в этом случае будут работать совершенно по-другому – в так называемом ключевом режиме. Иными словами, они будут либо полностью открываться, либо полностью закрываться, без промежуточных вариантов. Потери на самих транзисторах в таком режиме минимальны, и КПД усилителя может вплотную приближаться к идеалу в 100% как ни у одного другого, построенного по «классической» схеме. К тому же для работы в ключевом режиме нет необходимости подбирать транзисторы с линейными характеристиками, и это еще один плюс класса D.

Однако ж подавать такой усиленный импульсный сигнал на акустические системы еще рано, прежде его нужно преобразовать его в обычную, аналоговую форму. Сделать это можно с помощью катушки индуктивности и конденсатора, которые вместе будут представлять собой LC-фильтр. Пропустив через него наш ШИМ -сигнал, на выходе мы получим усиленный сигнал, своей формой повторяющий входной.

Основное достоинство усилителей D-класса – высокий КПД. Однако есть и серьезный недостаток – частотный диапазон усилителя чаще всего бывает серьезно ограничен сверху. Именно это долгое время и было причиной применения данной технологии только в басовых моноблоках, рассчитанных исключительно на сабвуферное применение. Впрочем, с ее развитием и обычные, широкополосные усилители D-класса уже давно перестали быть экзотикой.

 

ЧТО ТАКОЕ МОСТОВОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ И ЧТО ОНО ДАЕТ?

Чуть раньше, когда мы рассматривали, из чего и как складывается мощность, то упомянули включение двух усилителей на одну нагрузку, которое называется мостовым. Теперь же, после того как мы рассмотрели общие принципы работы усилителей, можно остановиться на этом подробнее.

И так, возьмем обычный усилитель. Выход любого из его каналов всегда имеет пару контактов, к которым и подключается нагрузка. Причем если вы перелистаете назад несколько страничек и внимательно посмотрите на рисунок с двумя транзисторами, то наверняка заметите, что один из этих двух контактов – это так называемая «средняя точка» усилителя.

Фишка мостового включения заключается в том, что если мы возьмем два усилителя, подадим на них одинаковый сигнал, но сделаем так, чтобы на выходе они были «перевернуты» относительно друг друга (противофазны), то мы сможем подключить нашу нагрузку между «ненулевыми» клеммами, и полу

чится, что на нее будет подаваться сигнал с двойным размахом по напряжению. Вот как раз такое включение нагрузки и есть мостовое. Теперь давайте посмотрим, как это можно сделать.

При подключении к усилителю нагрузки мостом задействуется пара каналов. Например, если у вас четырехканальный усилитель, то одну пару каналов вы можете задействовать как обычно, под- ключив к ним фронтальную акустику, а ко второй паре кана- лов подключить мостом сабвуфер. Это, кстати, довольно распростра- ненный вариант использования четырехканальника.

Первый вариант называется параллельным мостовым включением. Для его осуществления один из усилителей должен быть инвертирующим, то есть он должен переворачивать фазу сигнала. По этому принципу делаются многоканальные усилители, допускающие мостовое включение.

Второй вариант – последовательное мостовое включение. Его иногда применяют для мощных одноканальных усилителей (моноблоков), позволяющих построить схему, при которой на один сабвуфер будет работать сразу два таких моноблока. Первый при этом будет ведущим (Master), а второй – ведомым (Slave).

Главная особенность любого мостового включения как по первому варианту подключения, так и по второму – это увеличение мощности, выдаваемой на нагрузку. Рассмотрим, как это получается. Возьмем такой пример: двухканальный усилитель работает на 4-омный сабвуфер, подключенный к одному из каналов. Предположим, что усилитель при этом способен выдать на него 50 Вт RMS.

Теперь подключаем этот же динамик не к одному, а к двум 50-ваттным каналам в мост. Что получаем? Размах напряжения на нем удваивается, а это значит, что через динамик течет и вдвое больший ток: 

Теперь вспомним, как это отразится на мощности:  

Напряжение удвоится, ток удвоится, значит, максимальная мощность на нагрузке при мостовом включении увеличится по сравнению с обычным включением уже вчетверо, теоретически она будет составлять уже целых 200 Вт! На практике конечно же все не так идеально – будет сказываться мощностной запас блока питания, потери в элементах и т. п., так что реально мощность увеличится немногим меньше.

При мостовом включении через нагрузку, а значит, и через выходные каскады усилителя течет вдвое больший ток. Это значит, что усилитель работает так, как если бы к каждому из каналов подключили нагрузку с вдвое меньшим сопротивлением. Например, если включить в мост 4-омную нагрузку, то каналы усилителя будут работать так же, как если бы к каждому из них подключили по 2 Ом. Поэтому если каналы усилителя рассчитаны, к примеру, на минимальную нагрузку 2 Ом, то мостом к ним можно подключать нагрузку не меньше, чем 4 Ом.

Есть у мостового включения и недостатки. Например, включенные мостом усилители теоретически должны быть абсолютно одинаковыми. В реальных же устройствах всегда существует некоторый разброс параметров. Из-за этого при мостовом включении уровень искажений неизбежно будет выше, чем в каждом из каналов в отдельности. Плюс ко всему складываются и выходные сопротивления усилителей, а это значит, что коэффициент демпфирования уменьшается вдвое.

 

ЧЕМ ДОПОЛНИТЕЛЬНО ОСНАЩАЮТСЯ АВТОМОБИЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ?

	Обычно регулятор чувстви- тельности управляет сразу парой каналов. Но в усилите- лях высокого класса часто встречается и раздельная регулировка.

И так, мы в общих чертах разобрались с тем, как автомобильные усилители выполняют свои прямые обязанности – усиливают сигнал. Но в них есть еще немало всяких регуляторов и переключателей, которые тоже для чего-то нужны. Давайте посмотрим, для чего же именно.

Про регулятор чувствительности (обозначается как «level» или «gain»), полагаю, говорить излишне, он работает прос-

то как регулятор громкости, только выставляется один раз при установке и настройке системы. Его оптимальным положением можно считать такое, при котором усилитель уже может обеспечить достаточную громкость, но при этом у него еще будет запас по мощности. В подавляющем большинстве случаев его можно ставить в пределах от одной трети до двух третей от максимума (например, в положение «11 часов»), и это будет оптимум. В общем-то, ничего особо сложного тут нет, так что идем дальше и смотрим, что у нас есть еще.

 

ДЛЯ ЧЕГО В УСИЛИТЕЛЯХ НУЖНЫ ФИЛЬТРЫ?

Рассмотрим наглядный пример – сабвуфер и фронтальные динамики работают каждый от своего усилителя. Для того чтобы саб играл только то, что ему положено (то есть самый низкий бас), и не лез петь фальцетом, из сигнала нужно убрать высокие и средние частоты. А небольшие фронтальные динамики, напротив, нужно избавить от необходимости тужиться самым низким басом, потому как их задача – чисто и красиво воспроизвести все то, что выше по диапазону. Значит, перед тем как усилить сигнал для сабвуфера, его нужно пропустить через ФНЧ (фильтр нижних частот), а сигнал для фронтальных динамиков – через ФВЧ (фильтр, соответственно, верхних частот).

В большинстве усилителей час- тоту среза фильтров можно ме- нять плавно. Если диапазон регулировки большой, то его иногда разбивают на два под- диапазона с помощью так на- зываемого «умножителя» час- тоты. Например, на приведен- ном фото фильтр нижних частот (LP Filter) можно настроить на частоту от 60 до 600 Гц, а нажав кнопку «х10» – на частоту от 600 Гц до 6 кГц. А можно и вовсе отключить ФНЧ кнопкой «Off/On», оставив толь- ко ФВЧ, частоту среза которого можно выбрать регулятором от 20 до 200 Гц.

И тут внимательный читатель может возразить, мол, зачем нужны фильтры в усилителях, если они уже есть в головных устройствах? Объяснение простое. Исторически так сложилось, что эти обязанности изначально взяли на себя именно усилители, а фильтры в ГУ появились гораздо позже. Но тем не менее фильтры усилителей все равно нельзя считать лишними, поскольку, во-первых, далеко не все модели «голов» имеют нужное оснащение, а во-вторых, даже если фильтры в них и есть, то они далеко не всегда имеют оптимальные параметры (например, у них чаще всего невысокая крутизна спада или частоты настройки могут быть не такими, какие нужно). Впрочем, если нужные фильтры есть и в «голове», и в усилителе, ничто не мешает использовать их и совместно.

 

ЧТО ТАКОЕ САБСОНИК И ЗАЧЕМ ОН НУЖЕН?

Когда мы имеем дело с басовыми моноблоками, то в них частенько можно увидеть так называемый подтональный фильтр, или сабсоник. Фактически это самый обычный ФВЧ, который имеет очень низкую частоту настройки. Задача сабсоника – оградить сабвуфер от слишком низких частот. Несмотря на кажущуюся, на первый взгляд, бесполезность (ведь саб вроде бы как раз и должен воспроизводить бас, зачем же подрезать самые низкие частоты), это весьма полезная штука.

Дело в том, что с понижением частоты ход диффузора у динамика неизменно увеличивается, и на сверхнизких частотах он может оказаться весьма приличным (думаю, вы не раз видели, как ходит ходуном диффузор сабвуфера). Но вся фишка в том, что в реальной музыке частот ниже 30 Гц практически нет. Даже тот бас, который мы воспринимаем как сочный, глубокий, «волосошевелительный» и «печенкосотрясающий», и тот лежит в области более высоких частот – от 40 Гц и выше. Сабсоник заметно ослабляет эти малоинформативные сверхнизкие частоты и тем самым избавляет сабвуфер от бесполезных неинформативных сотрясаний воздуха, которые к тому же грозят динамику выходом из строя.

При выборе усилителя обращайте внимание не только на наличие подтонального фильтра (сабсоника), но и на его крутизну. При прочих равных крутизна 18 дБ/октава и выше будет более предпочтительна, нежели, скажем, 12 и тем более 6 дБ/октава. Сабсоник с невысокой крутизной на практике может оказаться бесполезным, его эффект будет заметен только при относительно высокой частоте настройки.

 КАК РАБОТАЕТ BASS-BOOST?

Раз уж мы заговорили о сабах, можно упомянуть и еще один элемент оснащения, присущий исключительно автомобильному усилителю, – схема подъема низких частот, или bass-boost. По большому счету, для грамотно установленной и настроенной системы, ориентированной на максимально точное и натуральное воспроизведение, она не особо-то и нужна, но может оказаться весьма кстати, если вы не прочь иногда поддать баску посочнее.

Самые «вкусные» рокочущие нотки в электронной музыке находятся в частотном диапазоне 35-50 Гц.Именно поэтому иногда небольшой подъем в этой области может придать звучанию приятную басовитую сочность, те самые заветные «бр-р-р-р», которые многим так нравятся. Схема подъема баса работает очень просто – приподнимает горб на АЧХ с некой центральной частотой. Обычно эту частоту как раз и выбирают в районе самых «сочных» 40–50 Гц.

	Продвинутые схемы усиления низких частот дополнительно могут иметь выбор централь- ной частоты (Cent Freq) и ши- рины усиливаемой полосы частот (Q Factor).

Но есть и более интересные решения, совмещающие в себе сабсоник и бас-буст. Они основаны на свойствах самих фильтров. Например, фильтры одного и того же порядка (то есть имеющие одну и ту же крутизну спада АЧХ) можно сделать разными – одни будут плавно переходить от ровного участка АЧХ к наклонному, другие резко. А все потому, что у них разная добротность (обозначается буквой Q).

В схеме сабсоника, совмещен- ного с бас-бустом, регулятор усиления низких частот управ- ляет, по сути, добротностью фильтра.

Смысл этой величины такой: если добротность фильтра меньше, чем 0,707, то спад получается плавным и пологим. А вот если выше, то в области перегиба появляется небольшой горбик на АЧХ:

По сути, получается тот же самый бас-буст. На практике это решение имеет неоспоримое достоинство – можно спокойно добавлять «вкусного» баса, не особо рискуя перегрузить динамик чрезмерно низкими частотами. Яркий пример такого симбиоза – схема «Hawkins Bass Control» в усилителях Soundstream, хотя подобные решения встречаются, в общем-то, у многих производителей.

 

ЗАЧЕМ НУЖНЫ СЕЛЕКТОР ФАЗЫ И ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ?

Для того чтобы сабвуфер зву- чал цельно и слитно с мидба- совыми динамиками, нужно попробовать его включение с разной полярностью. Упрос- тить этот процесс позволяет переключатель (он же селек- тор) фазы, а с помощью фазо- вращателя можно произвести еще более тонкую и точную настройку.

Еще две интересные фишки, присущие исключительно автомобильным усилителям, – это селектор фазы и фазовращатель. Они применяются в основном в усилителях, подразумевающих их сабвуферное применение.

Сначала о том, что попроще, о селекторе. Для того чтобы понять, зачем он нужен, приведем такой пример. Предположим, вас не устраивает звучание саба, создается впечатление, что он играет как-то отдельно от музыки. Это вполне может оказаться следствием его несогласованной работы с мидбасовыми динамиками. Проблему часто удается решить, просто поменяв полярность включения сабвуфера – попробовав варианты с прямой («плюс к плюсу, минус к минусу») или обратной («плюс к минусу, минус к плюсу») полярностями. Это называется «перевернуть фазу на динамике». Как правило, этого бывает уже достаточно, чтобы более-менее прилично «срастить» звучание саба и фронтальных АСАС. Так вот переключатель фазы, он же селектор фазы, или инвертор фазы, делает то же самое. Если он есть, то для выбора наилучшего варианта не придется лезть к динамику, отсоединять от него провода и менять их местами, достаточно только щелкнуть этим переключателем.

А вот для более тонкой фазовой настройки предназначен фазовращатель. Суть его работы в том, что он не просто переворачивает фазу сигнала, а может сдвигать ее плавно, иными словами, немного задерживать сигнал по времени. Несмотря на аналогию с аудиопроцессором, фазовращатель работает все же иначе: процессор работает с цифровым сигналом, в фазовращателях же применяется чисто аналоговая обработка, основанная на свойствах фильтров, без преобразования в «цифру» (усилители со встроенными цифровыми процессорами в расчет не берем, таких по пальцам пересчитать).

 

ЧЕМ УПРАВЛЯЕТ ДИСТАНЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР?

Выносные блоки имеют, как правило, только одну регули- ровку, но могут быть и более содержательными. Например, иногда на них выносят регу- лировку фазовращателя, раз- личные индикаторы (например , включения, перегрузки) и т. п. Чаще всего такие проводные пульты предусматриваются в басовых моноблоках или мно- гоканальных усилителях, в ко- торых отдельные каналы пре- дусмотрены именно под под- ключение сабвуфера. Но такой регулятор не редкость и в двух- канальных моделях, ведь их тоже можно с успехом исполь- зовать для саба, например в мостовом включении, и даже в четырехканальниках (в этом случае ПДУ, как правило, ведает регулировкой только какой-либо одной пары каналов).

Если вы слушаете музыку самых разных жанров и направлений, то наверняка заметили, что все записи делаются совершенно по-разному. И первое, что обычно замечает еще неискушенный слушатель, – это количество баса. Скажем, в электронной музыке порой хочется «поддать пожарче», чтобы ощутить кайф от тактильности басового регистра, а вот когда вы слушаете какую-нибудь музыку с «живыми» инструментами, то избыток низких частот может уже мешать. Но каждый раз лезть, например, в меню головного устройства, с тем чтобы добавить или, наоборот, прибрать низкие частоты, не совсем удобно.

И тут делу может помочь выносной пульт дистанционного управления, которым оснащаются некоторые усилители. Он представляет собой небольшой блок с одной или несколькими «крутилками», который можно закрепить в любом удобном месте, например в нижней части торпедо или между сиденьями. В большинстве усилителей такой ПДУ ведает просто регулировкой уровня сигнала в канале, отведенном под сабвуфер, и дополняет регулятор чувствительности на самом корпусе. Но некоторые производители выносят на него не регулировку уровня, а регулировку бас-буста. Вряд ли можно однозначно говорить о том, что лучше, потому как все зависит от конкретной реализации этой функции.

В чем недостаток простой регулировки уровня? Предположим, вы оптимально настроили фильтр низких частот при определенной громкости саба. Теперь если вы будете делать его громче или тише, то получится, что его сопряжение с мидбасовыми динамиками тоже будет нарушаться. В области стыковки может появляться или горб, или провал на АЧХ, а в самых худших случаях весьма заметно может «уплывать» и фазовое согласование – сабвуфер начнет звучать как бы сам по себе, отдельно от музыки.

Впрочем, все не так страшно. Влияние изменения уровня саба на его согласование с мидбасами, как показывает практика, наиболее заметно, если ФНЧ в сабвуферном канале имеет низкий порядок (скажем, второй, с крутизной спада АЧХ 12 дБ/октава). Объяснение простое – с такими фильтрами область совместной работы мидбасовых динамиков и сабвуфера будет шире, и любое изменение на слух будет более заметным. К тому же сама точка их стыковки будет двигаться в гораздо более широких пределах, чем если бы фильтр имел более крутой наклон АЧХ. Поэтому если фильтр имеет, скажем, третий или четвертый порядок (крутизна спада АЧХ 18 и 24 дБ/октава соответственно), то оперативная регулировка уровня будет работать уже более корректно.

Преимущество же вынесения на отдельный регулятор бас-буста заключается в том, что бас-буст работает лишь в относительно узком частотном участке и почти не затрагивает области сопряжения саба с мидбасом. Но, с другой стороны, усиление лишь небольшой области частот, пусть даже самой «вкусной» и рокочущей, тоже нужно далеко не всегда, и актуальность такого ПДУ в общем случае ограничивается, пожалуй, только электронной музыкой.

При выборе усилителя смотрите не только на сам факт наличия дистанционного регулятора, но и обращайте внимание на то, что именно и как он регулирует.

 

ЗАЧЕМ НУЖЕН HIGH-LEVEL INPUT?

Внимание! Подключать усили- тель можно только по одному из способов – либо по линей- ным входам, либо по высоко- уровневым, но не по обоим сразу!

Некоторые усилители оснащаются так называемыми высокоуровневыми входами (High Level Input), мы о них уже упоминали, когда рассматривали возможности апгрейда штатных головных устройств. Их основное предназначение – подключение усилителя к головному устройству, у которого нет линейных выходов. Вместо них усилитель подключается к «колоночным» выходам.

Но что хорошего с того, если к дохлому и не блещущему качественным звуком усилителю головного устройства мы подключим еще один, внешний усилитель? Разве звук от этого станет лучше? Как это ни странно, но да, звучание действительно улучшится.

Все дело в том, что встроенный усилитель работает на динамики, которые всегда имеют невысокое сопротивление, обычно от 2 до 8 Ом. Следовательно, в его выходных каскадах протекают относительно приличные токи. Если же мы отсоединим от него динамики и подключим вместо них наш новый усилитель, высокоуровневые (high level) входы которого имеют уже гораздо большее сопротивление, то через выходные каскады встроенного будут течь уже гораздо меньшие токи. Усилителям штатного ГУ будет работаться намного «легче», и такое изменение режима их работы благотворно скажется и на качестве передаваемого ими сигнала.

Как это ни странно на первый взгляд, но штатный усилитель будет выдавать намного более качественный сигнал, если к нему подключить не динамики, а другой усилитель по высокоуровневым входам.