Достаточно часто автолюбители сталкиваются с проблемой выбора усилителя мощности в машину. При этом мало кто знает, на что именно обращать внимание при покупке.
В данной статье мы рассмотрим основные критерии и характеристики для подбора, поскольку от правильного выбора автоэлектроники зависит качество звучания и класс всей стереосистемы в комплексе. Именно поэтому прежде чем остановиться на выборе усилителя той или иной модели, лучше, как говорят, «семь раз отмерить».
По сути, автомобильный усилитель мощности является одним из главных элементов стереосистемы и используется с целью усиления поступающего от магнитолы сигнала звука к желаемому уровню.
Какие бывают классы и ряды критериев в автомобильных усилителях?
Автомобильные усилители существенно отличаются друг от друга по цене, что определяется в зависимости от количества каналов усилителя, его класса и ряда других критериев (мощность, соотношение сигнал/шум и т.д.).
Рассмотрим более конкретно каждую из категорий.
По количеству каналов усилители разделяются на подвиды от одного до шести каналов.
Одноканальный усилитель является моноблоком, наиболее простым видом. Он используется при наличии подключенного сабвуфера и бывает всего двух классов (AB и D). Моноблок класса D может работать как с обмоткой 1 Ом, так и с сабвуферами 2 и 4 Ом, в связи с чем, его использование более предпочтительно, и распространено, чем моноблока класса AB. Использование усилителя с низкой нагрузкой в 1 Ом позволяет получать высокую мощность сигнала при минимальной нагрузке на аккумулятор.
Двухканальный усилитель более сложен в конструктиве и рассчитан на подключение двух динамиков или одного пассивного саба. Он способен поддерживать низкую нагрузку (1-2 Ома) и работает только с использованием мостового соединения. Данный вид усилителя поддерживает и дополнительные функции, среди которых наиболее распространенной является возможность плавного усиления уровня низких частот.
Достаточно редко на практике встречаются трехканальные усилители. Это объясняется тем, что по своей сути они идентичны с 2-х канальными. Единственное их отличие – возможность работы в режиме tri-mode (одновременное подключение двух стерео и одной моно систем).
Четырёхканальный усилитель – наиболее популярный вариант на практике. По конструктивным особенностям представляют собой два встроенных в один корпус двухканальных усилителя, в связи с чем, его возможности идентичны усилителю с двумя каналами. Их главное предназначение – усиление мощности тыловой или фронтальной акустической сцены. Усилитель с 4 каналами рассчитан на небольшую мощность (от 50 до 100 Вт на один канал). Дает возможность подключить 4 динамика или 2 саба (используя 2 канала на один саб и мостовое подключение).
Пятиканальные усилители используются для одновременного подключения одного сабвуфера (с помощью моноканала) и 4 динамиков.
Шестиканальный усилитель имеет наиболее высокую стоимость, за счет широкого выбора возможных вариантов подключения различных элементов акустики:
• шесть динамиков;
• сабвуфер (мостовое соединение) и четыре динамика;
• три сабвуфера (мостовое соединение) и т.д.
Среди классов усилителей выделяют: А, В, АВ и D классы.
Главный критерий разделения: КПД и искажение звукового сигнала.
Класс «А» усилителей — позволяет получить наивысшее качество звучания при минимальном уровне искажения. Используется в дорогих акустических системах элитного класса. Главный недостаток данного класса усилителей — низкий КПД (20-25%), потеря мощности сигнала. На практике встречается довольно редко, что объясняется дороговизной и не идеальными техническими характеристиками.
Усилители класса «В» имеют более эффективную мощность, по сравнению с классом «А», но проигрывают в уровне искажений. В связи с плохой «чистотой» воспроизводимого сигнала, данный класс усилителей также не часто используется в автоакустике при построении стереосистемы.
«АВ» класс усилителей — наиболее распространен и востребован среди автолюбителей. Он характеризуется средним качеством звучания, достаточной мощностью сигнала, чистым звуком (низкий уровень искажений), а его КПД составляет 45-50%. Для данного класса характерна средняя стоимость и большие размеры усилителя. Идеально подходит для сабвуферов с мощностью от 500 до 600 Вт.
Усилители класса «D» используются для обработки цифровых сигналов. Имеют компактные размеры и высокую мощность, но низкое качество звучания в сочетании с невысоким уровнем искажений. КПД в классе «D» — наивысший, и составляет 90-98%. В данном типе усилителей не используется радиатор охлаждения, так как они практически не греются. Также, имеют большую стоимость, в связи с чем, не пользуются особой популярностью у автолюбителей и аудиофилов.
Итак, мы разобрались с особенностями усилителей в зависимости от количества используемых каналов и класса.
Рассмотрим другие критерии выбора
Одним из наиболее важных критериев является – мощность усилителя. Выделяют два вида мощности:
максимальная (РМРО)или пиковая. Фактически на числовое значение максимальной мощности не стоит обращать внимание, поскольку прямого отношения к качеству звучания данный параметр не имеет, но маркетологи и производители часто акцентируют внимание именно на нем, активно вводя покупателей в заблуждение;
номинальная (RMS). Номинальная мощность показывает «реальную картину» характера будущего звучания и позволяет адекватно оценить характеристики усилителя. Проблема в том, что производители прибегают к маленькой хитрости, указывая значение мощности, при напряжении питания на уровне от 13.8 до 14.4 В. На практике напряжение в бортовой сети автомобиля, составляет не более 12-13 В, что до 20% ниже указанной.
Поэтому для получения качественного звука при высоком уровне громкости желательно остановиться на выборе усилителя с запасом мощности до 30% при согласовании с динамиком (читайте тут) или сабвуфером (и тут).
Следующий критерий выбора, на который следует обратить внимание, — соотношение сигнал/шум (S/N ratio). Данный параметр характеризует насколько уровень воспроизводимого сигнала больше фонового шума, который издает усилитель. Чем выше числовое значение данной характеристики, тем лучше. Для класса «D» оптимальное значение S/N ratio составляет 60-80 Дб. Для класса «АВ» значение должно равняться от 90 до 100 Дб, в идеале — приближаться к 110 Дб.
Коэффициент гармонических искажений (КНИ, THD) — еще один критерий выбора автомобильного усилителя. Данный параметр характеризует искажения, которые вносит усилитель в звуковой исходящий сигнал. Качество и чистота звука обратно пропорционально зависят от THD. Для класса «D» предельным значением коэффициента является 1%; для «АВ» — меньше 0.1%.
Демпфирующий фактор (damping factor) — коэффициент, определяющий взаимодействие усилителя мощности с колонкой. Поскольку динамик представляет собой устройство, которому присущи колебания, звук получается немного «смазанным». Действие усилителя заключается в ускорении процесса затухания данных колебаний, а демпфирующий фактор указывает, как он справляется с этой задачей. Чем выше значение фактора, тем чище звук на выходе и быстрее погашение инерции импульсов динамиков. Большинство усилителей бюджетного класса, имеют значение коэффициента — 200-300; усилители, которые относятся к средней ценовой категории — коэффициент больше 500; дорогостоящие — больше 1000. При этом у отдельных усилителей класса Hi-end коэффициент может приближаться к значению от 3000 до 4000.
Высокоуровневый вход (Hi Level input) — дополнительная опция автомобильного усилителя. Предназначается для подключения к автомагнитолам, которые не имеют линейного выхода. Использование этих входов имеет как достоинства, так и недостатки. Среди недостатков можно выделить добавление уровня искажений, среди преимуществ — возможность использования стандартного акустического кабеля, который значительно дешевле специального, для межблочного соединения.
Фильтр низких частот (ФНЧ) — компонент усилителя, который дает возможность пропускать сигнал с частотой, которая ниже частоты среза. Он обязателен для усилителя, к которому подключается саб. Обозначает верхнюю границу частот, воспроизводимых сабвуфером, и отделяет низкие частоты, воспроизводимые сабвуфером, от высоких (средних) частот динамика. Оптимальное значение частоты среза для ФНЧ составляет от 80 до 150Гц.
Фильтр высоких частот (ФВЧ) — компонент усилителя, который предназначен для пропуска сигналов с частотой, превышающей частоту среза. Используется при применении динамиков в фронтальном и тыловом оформлении. В стереосистеме, которая оснащена сабом частота среза ФВС составляет 80-150 Гц. В системах без наличия сабвуфера значение частоты среза равняется 50-60 Гц. Используется с целью исключения возможности проигрывания звуков низких частот динамиками, что без наличия ФВЧ может привести к искажению звука и механическому повреждению колонок.
Мостовой режим включения (Bridge mode) — дает возможность существенно увеличивать допустимую мощность усилителя, благодаря объединению двух каналов в один. Чаще всего используется во время подключения сабвуфера. При этом в мостовом подключении важно учитывать такой нюанс, как сопротивление нагрузки. Данный параметр при мостовом включении выше, чем в канале, поэтому важно соблюдать соотношение нагрузки усилителя и саба.
Подводя итог, хотим отметить, что внимательно изучив все основные критерии и характеристики усилителей, процесс выбора станет намного проще, и Вы сможете подобрать именно то, что Вам необходимо, не переплатив при этом.
Мощный усилитель моноблок для автомобиля
Мощный усилитель моноблок, в состав которого входит четыре модуля: преобразователь электрического напряжения, модуль фильтров, блок защиты и самого усилителя мощности звука. Данный аппарат отличается высоким качеством звучания, можно сказать лучший фирменный усилитель мощности среди изготовляемых моделей в домашних условиях.
Преобразователь электрического напряжения
Наиболее значимой частью в усилителе мощности считается источник питания. Любому радиолюбителю ясно, чтобы получить высокую мощность на выходе двенадцати вольт от аккумуляторной батареи будет совершенно не достаточно. Следовательно основной задачей является создание устройства, которое способно преобразовывать напряжение. В нашем случае требуется получить двуполярное питание с напряжением (плюс — минус) 60 вольт и номинальной мощностью не меньше 400Вт.
Схема преобразователя напряжения для мощного усилителя моноблока
Основным компонентом данного преобразователя является двухтактный ШИМ-контролер TL494NC, он задает импульсы определенной частоты. Частоту обеспечивают компоненты R1 и С8. Потом данные импульсы подаются на биполярные транзисторы VT1, VT2, они же являются ключами управления для мощных выходных транзисторов. При поочередном открытии, концевые транзисторы образуют в первичной обмотке трансформатора высокочастотный переменный ток. Трансформатор поднимает питающее напряжение до необходимых 60 вольт, далее для выпрямления ток поступает на диодный мост. Дроссели, а также конденсаторы выполняют функцию сглаживания пульсаций и паразитных наводок высокой частоты. Трансформатор выполнен на кольце из феррита, которое в свою очередь собрана и склеено из пары колец с типо-размерами 45*28*8 марки НМ2000. Предварительно острые кромки колец обрабатываются напильником и обматывается изоляционной лентой.
Мощный усилитель требует достаточно надежный трансформатор, поэтому к его изготовлению нужно отнестись с полной ответственностью. Первичная обмотка содержит 2х5 витков с десятью жилами эмалированного провода диаметром 0,8 мм. Витки укладываются равномерно по всему кольцу. Концы проводов скручиваются в «косичку», затем нужно изолировать первичку опять изолентой. Если у вас в запасе имеется другой изоляционный материал, например: лакоткань, тефлоновая лента, то конечно лучше воспользоваться ими. Вторичная обмотка выполнена тремя жилами аналогичного провода и имеет 2х19 витков.
В качестве радиатора охлаждения для мощных выходных транзисторов была использована пластина из дюралюминия, толщиною 4 мм, длинна 100 мм и высота 30 мм.
Блок фильтров получает двух-полярное питание 15 вольт от стабилизатора напряжения выполненного на биполярных транзисторах VT8, VT9 и микросхемах одно-кристального линейного стабилизатора 7815, 7915. Транзисторы и микросхемы также смонтированы на небольших теплоотводах в виде алюминиевой пластины. Напряжение для модуля защиты берется от специально сделанного отвода плюсовой цепи общего питания усилителя. Падение напряжения выполняет резистор R17 мощностью 2 Вт.
Включение преобразователя как и самого усилителя моноблока происходит от подачи снимаемого напряжения +12 вольт с магнитолы или же от замка зажигания, а также например выключателя на коннекторы REM. Усилитель в включенном состоянии, на холостом ходу потребляет мизерный ток. На печатной плате, также имеется коннектор под вентилятор для принудительного охлаждения. Габариты печатной платы 140х105мм.
Мощный усилитель моноблок
Данный усилитель еще называют «Lanzar». Эта схема была взята потому, что способна обеспечивать превосходное качество звука, солидную выходную мощность, несложную настройку, большой потенциал при басовых атаках.
Принципиальная схема мощного усилителя Lanzar
Если усилитель моноблок собран без ошибок то он должен заработать сразу, остается только установить ток покоя, который выставляется при помощи подстроечного резистора R15. В первую очередь устанавливают самый малый ток и усилитель должен в течении 10 минут поработать на небольшой мощности. Затем замыкают входную цепь регулятором уровня звука, отключают акустические колонки и уже устанавливают ток покоя в диапазоне 55-85 мА. Определяют его по падению напряжения на резисторах R24 — R27, напряжение должно находится в пределах 0,23-0,38 вольт. Действующее напряжение в обеих плечах может незначительно отличаться друг от друга. В данной схеме желательно применять конденсаторы пленочного типа К73- 17 или же зарубежные аналоги, С8, С12, С13 — можно ставить керамические. Пары мощных выходных и предвыходных транзисторов нужно подбирать по коэффициенту передачи тока, если конечно имеется прибор для измерения этого параметра, ну а если нет, то хотя бы компоновать из одной и той же партии, также необходимо подбирать пары для транзисторов VT1, VT3 и VT2, VT4. На представленной фотографии показаны резисторы R1 и R2 мощностью 0,25Вт, позднее их заменили на более мощные — 2Вт, но вполне будет достаточно мощность резисторов и пол-ватта. Транзисторы VT5, VT7 установлены на небольшом алюминиевом теплоотводе. Габариты печатной платы 140х80мм.
Фото собранного усилителя
Блок фильтров и защиты
Так как мощный усилитель моноблок рассчитывался для сабвуфера, то необходимо выделить из общего широкополосного стереофонического сигнала суммарный, сигнал узкой полосы низкой частоты. Для этого служит изготовленный блок фильтров. Он состоит из сумматора, который выполняет суммирование стереофонического сигнал в монофонический. Сабсоник, фильтр инфранизких частот, тоесть фильтр, срезающий все ниже 17-20Гц, низкочастотный фильтр, который не пропускает сигнал в диапазоне 300Гц с крутизной 12дБ/окт, низкочастотный фильтр с возможностью регулировки и частотой среза в диапазоне 35-150Гц, а также регулятор фазового напряжения, выполняющий функцию сдвига фазы сигнала для оптимального согласования с акустикой системой.
Все емкости установленные в сигнальных трактах пленочные, кроме С3, С4, С6, С8. В данном примере керамическими являются также шунтирующие конденсаторы С5, С7. В случае если чувствительности усилителя будет недостаточно, то постоянными резисторами R7, R8, R9, R10 можно отрегулировать коэффициент усиления. При необходимость повысить, то нужно увеличить номинальное значение R9, R10 и уменьшением номинала R7, R8. Схема показана ниже.
Блок защиты выполняет функции сохранности сабвуфера при возникновении нештатных ситуаций в усилителе мощности, а именно предотвратит появления постоянной составляющей в нагрузке, тем самым не даст выйти из строя дорогостоящей акустической системе. Немаловажную роль защитный блок выполнят при устранении щелчка, возникающего в динамиках при включении устройства в сеть. Есть конечно и один недостаток, который заключается в том, что нет раздельного питания, а данная схема получает питания от одного источника вместе с усилителем мощности. В следствии чего в момент выключения, электромагнитное реле не успевает отключить динамик моментально, а только по прошествии несколько секунд, то есть то время, которое требуется для разрядки конденсаторов источника питания.
Схема защиты и схема фильтров скомпонованы на одной плате имеющей размеры 185х53 мм. Контактных площадок для установки стабилитронов VD2, VD3 не предусмотрено. В практическом монтаже в данной конструкции эти стабилитроны установлены в точке подвода питания на печатную плату, но есть мнения, что можно обойтись и без них. В таком случае, по предположению, реле должно срабатывать немного быстрее в момент выключения.
Мощный усилитель моноблок — Конструкция корпуса и монтаж
Мощный усилитель моноблок, печатные платы которого расположены на отрезке алюминиевого листа толщиной 3 мм, там же закреплен радиатор охлаждения выходных транзисторов. Для лучшего контакта теплоотвода с алюминиевым листом между ними нанесена термо-проводная паста. Выходные транзисторы установлены на радиаторе через изоляционную прокладку с применением также термопасты.
Боковые панели корпуса изготовлены из древесины дубовых пород размерами 230х47х15 мм. С внутренней стороны боковых панелей сняты фаски, в которые помещается основание усилителя. Внешняя сторона панелей имеет темно-коричневый цвет и обработаны лаком. Фронтальная и тыловая панели выполнены их дюраля. На фронтальной панели установлены входные и выходные коннекторы, ручки для регулировки чувствительности, а также фильтров среза частот и фазы, светодиод включения и вентилятор. На тыльной панели расположен добавочный вентилятор и сделаны прорези обеспечивающие свободное циркуляцию воздуха. Разъемы питания также расположены на тыльной панели. Вентилятор установленный на передней панели выполняет забор холодного воздуха, а задний вентилятор работает на вытяжку нагретого воздуха из корпуса. Кстати нужно принять к сведению, что площади охлаждающих радиаторов может оказаться недостаточно при работе в жаркую погоду. Поэтому это нужно учесть при конструировании этого аппарата.
Верхняя крышка выполнена из МДФ толщиной 4 мм и покрыта ламинатом, черной краской и лаком.
Звучание усилителя великолепное, хорошо чувствуется большой запас мощности и напористость, басы плотные и глубокие.
Здесь вы можете скачать печатные платы в формате LAY amp_monoblok
Большинству автовладельцев по прошествии незначительного времени с момента покупки автомобиля штатной аудиосистемы становится недостаточно. Мощность автомагнитолы оставляет желать лучшего, и тогда встает вопрос об использовании внешнего усилителя, увеличивающего мощность системы ради улучшения качества звука и повышения громкости. В процессе выбора усилителей можно столкнуться с представленными на витринах моноблоками и усилителями с указанием числа каналов (чаще всего четыре, чуть реже два, все меньше три, пять, шесть).
Определение
Усилитель — в контексте применения в автоакустике представляет собой прибор для усиления звуковой частоты за счет усиления электрических колебаний.
Моноблок — в контексте применения в автоакустике представляет собой одноканальный усилитель звуковой частоты.
Сравнение
Разница между моноблоком и усилителем представляется разницей между общим и частным. Моноблок — такой же усилитель, как двухканальные и четырехканальные (наиболее популярные) усилители, но обладающий рядом собственных характеристик. Моноблоком одноканальный усилитель называют из-за возможности применять приставку “моно”, что однозначно указывает на единственный канал устройства.
Моноблоки, в отличите от других видов усилителей, используются для подключения сабвуферов, и усиливают низкочастотные басы. Поэтому одноканальные усилители часто называют басовыми. Моноблоки рассчитаны на низкоомную — в 1 Ом — нагрузку, именно при соблюдении этого условия на выходе получается высокая мощность при минимальной нагрузке на электросеть автомобиля. Для 2 Ом и 4 Ом низкочастотные усилители приобретать уже менее целесообразно. К моноблоку не подключают колонки, другие виды усилителей при наличии достаточного числа каналов позволяют комбинировать подключение колонок и сабвуферов.
Усилитель. Автоакустика
В соответствии с классификацией электроусилителей, моноблоки сегодня характеризуются классом D, то есть отличаются высокой мощностью и низким качеством звука. Для подключения сабвуфера качество звука может считаться совершенно незначительной характеристикой. Другие усилители в бюджетном сегменте имеют класс AB (среднего уровня показатели), в сегменте hi-end — класс A (высокое качество звука и малая мощность).
