В области аудиоусилителей есть простое правило: идеи часто уступят практичности. Самый чистый и точный класс усилителей класса «А» — это красиво, но неэффективно, как мощный двигатель, который работает на полных оборотах даже когда машина стоит на светофоре. Он выделяет много тепла и потребляет много энергии, и его точность стоит очень дорого.
В этом месте на сцену выходит усилитель класса «АВ», который превосходен в сочетании двух миров. Он работает почти как чистый «А» при тихом звуке или паузах, обеспечивая чёткость в самых важных и малых сигналах. Когда музыка требует мощности и громкости, он плавно переключается в более экономичный режим, похожий на класс «B», чтобы без лишних затрат энергии отдать всю динамику и напор.
Именно благодаря этой разумной гибридной стратегии класс «АВ» стал самым распространенным во всем мире. Когда дело доходит до домашних кинотеатров и Hi-Fi-систем, а также профессиональной аппаратуры, требования к качеству звука, надежности и разумной цене всегда существуют. Когда баланс между качеством и здравым смыслом правит миром, это не абстрактная теория; это практическая инженерия, проверенная временем.
Усилители класса АВ используются как в бытовой, так и в профессиональной технике, потому что они хорошо сочетают качество, эффективность и простоту. Они не включают свои транзисторы полностью, как в классе А, но не выключают их полностью, как в классе В. В результате они почти не греются, потребляют меньше энергии и производят звук теплый и четкий без заметных искажений.
Принцип работы
Поскольку мы уже знаем, как работают усилители класса А, мы можем легко сделать вывод, что этот режим является гибридом класса А и класса В. Прежде всего, давайте вспомним логику, которую использовал производитель усилителя класса А, чтобы использовать один активный элемент для воспроизведения как положительной, так и отрицательной полуволн.
«Если одна лампа или один транзистор с нулевым смещением способен воспроизвести только одну полуволну сигнала, почему бы не добавить в схему еще один активный элемент, разместив его зеркально, чтобы воспроизвести другую полуволну?» — спрашивали создатели усилителей класса В.
Это полностью логично, поскольку при таком раскладе оба транзистора имеют нулевое смещение. Один транзистор работает, когда на входе усилителя есть положительная полуволна. Когда приходит время воспроизводить отрицательную полуволну, первый транзистор полностью закрывается и вместо него в работу включается второй. Это движение было названо «push-pull» на английском языке, или «тяни-толкай», что очень хорошо описывает то, что происходит.
Усилитель класса В будет вдвое мощнее усилителя класса А, собранного на таких же транзисторах, потому что в классе А обе полуволны воспроизводятся одним активным элементом, в то время как у усилителя класса В на каждую волну приxодится полный рабочий диапазон транзистора или лампы. Это наиболее явное преимущество класса В в сравнении с классом А.
Нулевые токи смещения — второй важный плюс класса В. Когда сигнал на входе равен нулю, токи, протекающие через транзисторы, также равны нулю, что означает, что нет ненужного расхода энергии, и схема имеет гораздо большую энергоэффективность, чем схема класса A.
Тем не менее, основной недостаток усилителя класса В заключается в том, что момент включения транзистора в работу после полностью закрытого состояния сопровождается небольшой задержкой. В результате, когда звуковой сигнал доходит до нулевой точки, когда один транзистор уже закрылся, второй транзистор не успевает мгновенно подхватить эстафету, что приводит к небольшим временным задержкам в этой переходной точке.
На практике это проявляется в плохой передаче микродинамики и в том, что усилитель особенно не любит тихую музыку. Кроме того, несмотря на то, что в прошлом были успешные проекты класса В, такие как знаменитый Quad 405, проблемы с этим режимом работы продолжают существовать. Тот же 405-й обладал не только энергичным и мускулистым звучанием, но и явно обладал способностью создавать звуковую картину масштабно и крупными мазками.
Инженеры придумали хитрость, чтобы сохранить все преимущества класса В и решить проблему переходных процессов. Они включили два транзистора со смещением, как это делает класс А, но величина смещения была значительно меньше, чтобы покрыть только моменты, когда транзистор приближается к закрытию, выводя переходные процессы из рабочей зоны.
Это дало усилителю класса АB еще один очень полезный эффект: он работает в режиме А при малой амплитуде сигнала, укладывающейся в пределы смещения тока покоя, и он переходит в режим АВ, только когда амплитуда выходит за пределы величины смещения, выбранной производителем.
Плюсы
Рассматривать достоинства и недостатки класса АВ имеет смысл на фоне двух исходных технологий. Класс АВ однозначно и существенно выигрывает у класса А по энергоэффективности. Его реальный КПД достигает 70–80%, если конечно производитель не сильно увлекся поднятием тока покоя. С точки зрения звучания класс АВ превосходит класс А в те моменты, когда сигнал достигает высокой амплитуды или требуется высокая мощность. В то же время на малых уровнях громкости класс АВ обычному классу А не уступает, по крайней мере в теории. В сравнении с классом В, класс АВ куда лучше ведет себя на малых громкостях и способен отрабатывать самые тихие и деликатные моменты в музыке, но при этом сохраняет практически ту же мощь и силу на больших динамических всплесках.
Усилители класса АB куда менее капризны при выборе для акустики, потому что они не требуют высокой чувствительности и легче уживаются со сложными кроссоверами, используемыми в многополосных колонках. Вполне логично сказать, что большинство пассивных акустических систем, выпускаемых сегодня на рынке, рассчитаны на работу со среднестатистическим транзисторным усилителем класса АВ.
Минусы
Чтобы увидеть объективные недостатки класса АВ, мы должны сравнить его с еще более совершенными техническими классами G, H и D, о которых мы поговорим позже. Единственное, что можно включить в список претензий, это субъективные отзывы экспертов класса А, которые, в целом, считают, что класс АВ звучит менее тщательно, тщательно и тщательно. Чтобы оценить обоснованность этих замечаний, мы рассмотр
Особенности
Подбор пар транзисторов, работающих в одном канале усиления, является одной из практичных проблем для усилителей класса В и АВ. Если два транзистора расположены зеркально в схеме, они должны быть полностью идентичны друг другу. В противном случае сигналы положительной и отрицательной полуволн будут воспроизводиться несимметрично, что повысит общий уровень искажений.
В реальной жизни абсолютная идентичность — это абстрактное понятие, поэтому лучше всего рассуждать о степени похожести или, говоря технически, о пределах допустимых отклонений транзисторов от заданных характеристик. Чем больше похожесть двух транзисторов друг на друга, тем меньше уровень искажений и тем лучше их взаимодействие приближается к классу А, когда две полуволны воспроизводят один транзистор.
Мы должны признать, что при прочих равных условиях один такой же транзистор класса А будет звучать чуть лучше и чуть чище, чем пара транзисторов класса АB, потому что мы понимаем, что различия между двумя транзисторами в паре все же будут иметь место, даже при самом строгом отборе параметров..
Когда дело доходит до большой амплитуды сигнала и нагрузки, требующей большой мощности, ситуация совсем иная. Усилители класса А требуют более мощного и сложного блока питания из-за высокого КПД класса А. Любители однотактников должны признать, что класс АВ абсолютно лучше.
Кроме того, разработчики могут гораздо свободнее экспериментировать с блоками питания, изменяя характер и динамику звучания, подбирая рабочие характеристики трансформатора и конденсатора. Например, можно установить трансформатор с многократным запасом мощности, чтобы он оставался в правильном режиме работы на пиках сигнала, или использовать улучшенные конденсаторы, которые могут быстро отдавать большой ток.
Другая проблема заключается в том, что транзисторы в классе А выделяют большое количество тепла, что может повлиять на качество их работы, особенно при увеличении нагрузки. В классе АВ транзисторы греются меньше, поэтому они быстрее работают и менее подвержены перегреву, что снижает качество звучания при работе усилителя на высокой громкости.
Практика
Мощный двухблочный усилитель Atoll серии Signature, состоящий из усилителя мощности AM200 и предварительного усилителя PR300, был создан, чтобы защитить честь усилителей класса АВ в сравнительном прослушивании. В полном соответствии с теоретическими выкладками, изложенными выше, выстроен интересующий нас усилитель мощности.
Разработчики реализовали потенциал схемотехники класса АВ и создали 120 Вт выходной мощности на канал, что достаточно для большинства акустических систем, за исключением самых низкочувствительных и просто огромных моделей. Производитель подчеркивает использование подобранных пар транзисторов с последующей подстройкой схемы вручную для снижения общего уровня искажений в усилителе.
Усилитель сконструирован по схеме полного двойного моно, поэтому каждый канал усиления имеет свой собственный блок питания. Общая мощность блока питания 670 ВА покрывает потребности усилителя мощностью 120 Вт с большим запасом, а конденсаторы емкостью 62 000 мкФ обеспечат дополнительную подпитку на пиках сигнала.
Звук
Внyшительная мощность и отличная энергооснащенность усилителя предсказуемо привели к тому, что звучание было легким и непринужденным при работе с любой акустикой и практически на любых уровнях громкости. Если вы выкрутите ручку громкости посильнее, можно услышать небольшую компрессию, а бас словно отодвинулся на задний план. Это были очевидные признаки того, что НЧ-динамики усилителя только начал
В то же время на малых и средних уровнях громкости Atoll AM200 Signature показывал себя наилучшим образом. Середина была выразительна, детальность превосходна, а сцена — четко очерчена, с хорошо ощутимой глубиной и шириной. При прямом сравнении с усилителями класса А последние давали чуть более свободную и безграничную сцену и чуть тоньше отрабатывали мелкие детали в тихой камерной музыке.
Характер, свойственный классу АВ, наиболее ярко проявлялся у Atoll AM200 Signature на динамичной рок-музыке. Он выдавал очень собранный, быстрый и четкий бас, хорошо справляясь с резкими перепадами громкости и крупными штрихами. На джазе и классической музыке, требующих сочетать динамичность и мощь со способностью воспроизводить тонкие оттенки и нюансы, усилитель вел себя чуть менее уверенно. Казалось, что он слегка упрощает звучание, укрупняя музыкальные образы и уводя внимание от тонких оттенков к основной мелодической линии.
Однако все это можно заметить лишь в прямом сравнении с гораздо более дорогими представителями других классов. По общему впечатлению Atoll AM200 Signature был скорее всеяден и универсален. Являясь примером грамотной реализации класса АВ, когда разработчики приложили массу усилий чтобы минимизировать слабые места и максимально раскрыть потенциал данной схемотехники, он вполне конкурентен на фоне лучших представителей других классов.
Таким образом, класс «АВ» — это разумный и проверенный компромисс между двумя мирами: чистотой звука класса «А» и высокой эффективностью класса «В». Инженеры просто не позволяли транзисторам закрываться полностью в режиме покоя, что устраняет основной недостаток — искажения в точке пересечения сигналов.
Следовательно, мы получаем усилитель класса «А», который не раскаляет комнату, как класс «А», и не коверкает звук на малой громкости, как ранние классы «В». Он работает стабильно, обладает большим запасом мощности и при этом остается относительно недорогим в производстве и по цене.
Поэтомy он и стал таким популярным. Практичность действительно правит миром. Схема класса «АВ» логично является правильным выбором, когда нужно обеспечить большинство слушателей честным, качественным звуком без дополнительных расходов и тепловых проблем. Это надежный инструмент, который десятилетиями успешно выполнял свою главную задачу — делать музыку громче, сохраняя ее суть.
