Режим класса "АА" в усилителях "Technics"

Современные тенденции развития акустических излучателей (громкоговорителей) классов "Hi-Fi", "High End", "Домашний театр" предъявляют соответствующие повышенные требования и к звукоусилительной воспроизводящей аппаратуре. К сожалению, им не всегда отвечают даже аналоговые усилители, разработанные в последние годы. И вполне правомерно, что эта аппаратура нуждается в дальнейшем усовершенствовании. Вот как подошли к решению этой проблемы разработчики концерна Matsushita при пересмотре концепции построения усилителей мощности звуковой частоты, известных во всем мире под торговой маркой "Technics".

Стремление улучшить параметры усилителей мощности, критический анализ уже выпускаемой продукции привели конструкторов концерна к необходимости пересмотреть уже существующие до сего времени принципы проектирования УМЗЧ. Прежде всего обратили внимание на то, что выполнение некоторыми каскадами усилителей одновременно нескольких функций, хотя и минимизирует число используемых элементов, является в то же время причиной проявления разного рода искажений. Выявился и еще один важный момент в процессе создания конструкции: раньше при проведении тестовых испытаний больше внимания уделяли контролю выходного напряжения на нагрузке. Оказалось же, что одновременно следует контролировать и протекающий через нагрузку ток. В силу реактивного характера нагрузки поведение напряжения и тока, особенно в режимах переходных процессов, различно. Это продемонстрировано на эпюрах осциллограмм, приведенных на рис.1 (на примере коммутируемого синусоидального сигнала). Как видно из осциллограмм, они заметно различаются.

Рис.1 Следующая задача состояла в том, чтобы оценить степень различия (на реальных воспроизводимых сигналах) и предложить систему компенсации. Так появился режим усиления, который впоследствии был назван режимом "АА". Это название не следует отождествлять с выбором рабочей точки активного элемента, например транзистора.

Конструкторами был предложен вариант, основанный на применении двух источников, работающих на общую нагрузку. На рис. 2 представлен основной принцип усиления в его новой концепции. Как уже давно известно, наилучшими параметрами обладают усилители, работающие в режиме класса "А". Они имеют небольшие искажения, не требуют применения глубоких обратных связей, что, в свою очередь, благоприятно отражается на общей стабильности и качестве работы, особенно в моменты возникновения переходных процессов. Однако у этого режима есть один неприятный момент - работа с большими токами покоя и соответственно необходимость отвода значительного количества тепла от активных элементов. Поэтому, несмотря на достоинства такого режима, фирмы-изготовители аппаратуры воспроизведения отдают ему предпочтение не столь часто, и только в усилителях с небольшой выходной мощностью.

Рис.2 В противоположность режиму "А", режим усиления класса "В" имеет неплохие энергетические показатели, но из-за отсечек тока плеч двухтактного выходного каскада возникают те самые неприятные моменты переходных процессов, приводящие к появлению искажений сигнала.

Предлагаемый вариант усилителя режима "АА" (подчеркиваем - работы усилителя, а не класса усиления) как будто удачно сочетает достоинства обоих классов усиления при их одновременном управлении нагрузкой. В момент максимума сигнала нагрузкой управляет усилитель мощности А2, работающий в режиме усиления класса "В", а при минимальных сигналах управление нагрузкой берет на себя усилитель напряжения А1, работающий в режиме усиления класса "А". Таким образом сочетаются максимально достижимая мощность в пиках сигнала без влияния постоянной составляющей, с одной стороны, и высокая линейность при переключении плеч выходного каскада усилителя мощности - с другой.

Принимая во внимание, что величина входного импеданса усилителя мощности А2 тока весьма велика, можно провести анализ работы устройства. В состоянии покоя мост уравновешен. Предположим, что на неинвертирующем входе усилителя напряжения А1 появляется положительный полупериод входного сигнала. Изменение напряжения на выходе этого усилителя становится причиной нарушения баланса моста в течение времени увеличения напряжения в точке А, от которой сигнал одновременно подается на неинвертирующий вход усилителя А2. Усилитель А2 стремится к уравниванию величины напряжений в точках А и В, вызывая протекания токов соответствующих величин через плечи с резисторами R1 и R2, а также R3 и R4.

В этом случае ток I1, протекающий от усилителя А1, начнет уменьшаться, а когда напряжение на нагрузке возрастает, он вызывает уменьшение разницы напряжения между входами усилителя А1. Усилитель А1 управляет, таким образом, изменением потенциала точки А и одновременно отслеживает напряжение на звуковой головке ВА1. Если напряжение в точке А не имеет искажений, то и на звуковой головке их тоже не будет. Такова теория.

На практике все сложнее. Многоступенчатый усилитель А2 имеет несколько иной импульсный отклик по сравнению с упрощенным усилителем А1 при чрезвычайно малых токах. Это требует внесения в схему моста некоторых модификаций, которые смогут обеспечить его работу в широком диапазоне частот.

Рис.3 Схемотехническое решение сочетания двух усилителей и нагрузки представляет собой мостовое устройство, показанное на рис. 3. Это - фрагмент промышленной конструкции модели "Technics SE-A100" производства Японии. В левые части моста, через которые протекает ток нагрузки, включены резисторы с малыми сопротивлениями для снижения падения напряжения на них. Параллельное включение нескольких резисторов (R7, R8 и R9 - R12) преследует цель снижения их паразитной индуктивности. Подключение катушки L1 продиктовано необходимостью компенсации токов самоиндукции в широком диапазоне частот.

Рис.4 Переменный резистор R4 совместно с конденсатором СЗ служит для обеспечения фазовых коррекций на высоких частотах, а С4 и С5 - для устранения влияния постоянной составляющей.

Усилитель, работающий в режиме "АА", характеризуется чрезвычайно малыми нелинейными искажениями (типовое значение <0,005%), а также великолепными фазовыми характеристиками. На рис. 4 представлены вектограммы продуктов искажений для транзисторных усилителей обычного типа (вверху) и работающего в режиме "АА" (внизу).

По материалам журнала "Radioelektronic Audio-Hi-Fi-Video"

Примечание редакции журнала "Радио".
Редакции не удалось установить, какой из усилителей фирмы Technics в Польше носит название "SE-A100". На российском рынке одним из первых усилителей подобного типа был "SE-A1000". Он получил заслуженное признание любителей высококачественного воспроизведения, хотя его стоимость в то время была немалой (правда, все же меньше, чем ставшие "модными" ламповые усилители). Совершенствование предложенного метода (схемотехническое и технологическое) привело к появлению ряда других моделей - более дешевых, но вполне качественных. Из них следует отметить усилители Technics "SU-A600MK3" (без пульта дистанционного управления) и "SU-А700МКЗ", "SU-A800D", "SU-A900D" (с ДУ).

Источник: РАДИО N 5,1998

Дата размещения: 21-10-2002

Главная страница | Наш магазин | Форум | Ссылки | Книга жалоб