アルファベットの新しい文字。オーディオの芸術

アルファベットの新しい文字

オーディオの芸術

最近まで、アンプの効率と音質をめぐる闘いは XNUMX つの方向にありました。アナログアンプは効率が低下すると同時に音質が向上しましたが、デジタルアンプは信号品質が低くても高効率が得られました。

同時に、これらの問題はデジタル信号処理方法とアナログ信号処理方法を併用することで解決でき、長年にわたる開発が成功を収めています。 Tripath Technology によると、そのクラス T アンプは高効率とオーディオファンの音質を兼ね備えています。

この雑誌はすでにオーディオ周波数アンプの主要なクラスについて書いています。エコノミークラスのアンプ B 顕著な低レベル信号歪み (「ファーストワット」) が特徴的な、オーディオマニアクラスのアンプ A 信じられないほど貪欲です。妥協クラスのソリューション AB どの問題も完全に解決するわけではありません。

アンプクラス	理論効率	実質効率	最小限の歪みが発生します。
A	視聴者の３８%が	15〜30％	低電力で
AB	モードによって異なります	40〜50％	平均的なパワーで
B	視聴者の３８%が	50〜60％	平均的なパワーで

せいぜい、アンプが消費する電力の半分だけが負荷に送られます。残りは出力段のトランジスタを加熱します。アナログアンプの効率を向上させるために、次の XNUMX つのグループに要約できる多くの技術的ソリューションが提案されています。

1. 低電力クラスのカスケードの総負荷に対する並列動作 A 強力なクラス B （クラス スーパーA).

2. 異なる電源電圧 (クラス) を持つカスケードの総負荷を処理します。 G).

3. 出力段の電源電圧の制御（クラス H).

しかし、設計の複雑さが節約に見合わず、このタイプのアンプは家電製品にも広く使用されませんでした。自動車分野では、状況はさらに悪化しています。

供給電圧が低いと、ヘッドユニットの内蔵アンプの出力段での損失が増加します。
外部アンプの電源は、特に低い変換周波数 (低価格モデルに典型的) において、アンプのほぼすべての特性に影響を与えます。

クラスアンプ D - 「デジタル」時代のデザインアイデアの実現。その主な特徴は、増幅の代わりにパルス幅変調 (PWM、別名 PWM - パルス幅変調) を使用することです。出力信号が入力信号の「拡大された」コピーであるアナログアンプとは異なり、このクラスのアンプの出力信号は D は方形パルスです。それらの振幅は一定で、持続時間 (「幅」) はアンプの入力に入るアナログ信号の振幅に応じて変化します。

パルス周波数 (サンプリング周波数) は一定で、アンプの要件に応じて数十 kHz から数百 kHz の範囲になります。形成後、パルスはキーモードで動作する終端トランジスタによって増幅されます。パルス信号のアナログへの変換は、アンプの出力のローパスフィルターまたは負荷で直接行われます。

このクラスのアンプの主な利点は、効率が高いことです (最良のサンプルでは最大 95%)。これは、パルスの振幅が電源電圧にほぼ等しく、出力トランジスタでの電力損失が最小限であるという事実によって説明されます。信号周波数が増加し、サンプリング周波数が減少すると、歪みは増加します。出力電力はサンプリングレートにも間接的に依存します。周波数が増加すると、コイルのインダクタンスが減少し、出力フィルタの損失が減少します。

アナログアンプと同様に、スイッチングアンプはサブクラスに分類されます。 AD и BD、メリットとデメリットも同様です。インクラスアンプ AD 入力信号がない場合、出力段は動作を続け、同じ持続時間のパルスを負荷に発行します。これにより、微弱な信号の伝送品質を向上させることが可能になりますが、効率が大幅に低下し、多くの技術的問題が発生します。

特に、出力トランジスタが同時にスイッチングされるときに発生する、いわゆる貫通電流に対処する必要があります。出力段の貫通電流を排除するために、XNUMX つのトランジスタが閉じてから別のトランジスタが開くまでの間にデッドタイムが導入されます。

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実際の用途は、設計がより単純な BD クラスのアンプにあり、その出力段は、信号がない場合に非常に短い持続時間のパルスを生成するか、停止しています。ただし、このタイプのアンプでは、この方法の主な欠点が最も顕著になります。それは、非線形歪みのレベルがサンプリング周波数と信号周波数に依存することです。また、低レベルの信号を伝送すると歪みが大きくなります。

高品質な広帯域クラスアンプの作成 D かなりの複雑な設計が必要になります。したがって、カーオーディオシステムでは、このようなアンプは依然としてサブウーファーでのみ使用されています。この場合、数パーセントまでの非線形歪みのレベルは十分に許容されます。

インクラスアンプ T 高効率を維持しながら、音質は一桁向上しました。これは、ヘッドユニットのパワーアンプを作成する場合に特に当てはまります。 Tripath Technology は、ポータブルオーディオ機器およびヘッドユニット用の 10W および 20W 統合アンプ、および最大 300W の高出力アンプを作成するためのマイクロ回路を製造しています。

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グラフは、クラスアンプが T パフォーマンスの点では、アナログアンプの最高のサンプルに劣りません。歪みのレベルは最小限であり、出力信号のスペクトルには実質的に高調波がありません。その結果、音楽信号の再生がより自然になります。

新しいアンプとアナログおよび従来のデジタルアンプの主な違いは、高調波係数よりも低い低レベルの相互変調歪みです。

クラスアンプ用 ABたとえば、相互変調歪みの係数は高調波係数を大幅に (場合によっては数十倍) 超えます。クラスアンプ用 A これらの量は同じオーダーです。この指標の統合アンプは、「大型」クラスのアンプに比べて多少劣ります。 T、しかし、従来のマイクロ回路はまったく競合しません。したがって、ラスベガスでの前回の展示会で多数の新しいタイプのラジオテープレコーダーとアンプが発表されたことは驚くべきことではありません。

その方法の秘密とは何でしょうか？独自の技術を使用 デジタルパワープロセッシング(TM)。同社の資料ではこのテクノロジーについて多くの文章が費やされていますが、明らかな理由により、有用な情報はほとんどありません。その秘密には詳細だけでなく、信号処理の原理も含まれています。レトリックを放棄すると、すべては「予測」（予測処理）と「適応変換」（適応信号調整処理）という XNUMX つの相互に関連するプロセスに帰着します。「ここでどのように強くなるのか」を理解してみましょう。

太古の昔から、司祭や占い師は予言に携わっており、その成功の度合いはさまざまです。この例では、音声信号のレベルを次の XNUMX つの方法で確認できます。

計算。信号の変化率（微分値）を監視し、これに基づいて次の時点の信号の値を計算します。アナログバージョンとデジタルバージョンの両方で実装できます。サウンドプロセッサは、統計データに基づいた数学的モデルを使用できます。
測定。信号はデジタル遅延線を通じて処理されるため、事前に信号の振幅を測定できます。高精度の ADC が必要です。

統合アンプでもダイナミックレンジが100dBを超えるという事実から判断して、信号振幅を計算します。なぜ彼女を知る必要があるのですか？インクラスアンプ T 固定されたサンプリングレートはなく、「適応変換」アルゴリズムに従って最大 1,5 MHz の帯域幅で連続的に変化します。初期データは信号の振幅とその変化率だけです。アップサンプリングにより音質が向上し、出力フィルターの設計が簡素化されます。

処理アルゴリズムの本質については推測することしかできません。上記に加えて、適応変換にはデジタルまたはアナログの内部負帰還を含めることもできます。これに基づいて、次のように推測できます。 デジタルパワープロセッシング(TM) デルタ変調の一種を入れてください。これは、送信される信号の絶対値ではなく、前の状態に対する相対的な変化であるという点で、従来のパルス幅のものとは異なります (したがって、名前に「デルタ」が付いています)。

遺伝的にネガティブなフィードバックが含まれており、「予測」にも居場所がある...

チップは Tripath Technology によって直接製造されています。既製のアンプモジュールを含む、かなりの数のさまざまなコンポーネントが製造されます。すべての信号処理機能が XNUMX つのチップに集中されており、外付け部品は最小限に抑えられています。低および中出力のアンプは統合設計で製造されています。ハイパワーアンプでは、出力段はディスクリートコンポーネントで実行されます。出力 LC フィルタは、すべての場合に個別に取り付けられます。

そして、これまでに述べられてきたことの例として、いくつかの数字を示します。

プリメインアンプ	TA2020-020	TA2022
所定の Kg、% で 4 オームの負荷での最大電力	23W(10%)	100W(1%)
Kgで4オームの負荷での定格電力\u0,1d XNUMX％	12 W	90 W
高調波係数	0,03％（10W）	0,015％（70W）
相互変調歪み	0,18％（1W）	0,1％（25W）
K.P.D.	81〜88％	87〜92％
供給電圧	+12…14,4V	+/- 31V

ドライバー (+ 外付けトランジスタ)	TA0102A	TA0103A	TA0104A
負荷4オーム、Kg \u1d XNUMX%での最大電力	170 W	300 W	750 W
Kgで4オームの負荷での定格電力\u0,1d XNUMX％	150 W	250 W	500 W
相互変調歪み	視聴者の３８%が	視聴者の３８%が	視聴者の３８%が
K.P.D.	88-90％	90〜92％	85-90％
供給電圧	+/- 45V	+/- 54V	+/- 75V

出版物： www.bluesmobile.com/shikhman

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