Улучшает ли усилитель качество звука?
Качественный звук приятен слуху, поэтому многие устройства, входящие в состав аудиосистемы, нацелены на воспроизведение отличного звука. Итак, являются ли усилители одним из компонентов, делающих звук таким привлекательным?
Усилитель улучшает качество звука несколькими способами. Усилители в основном предназначены для модуляции громкости, но они также могут влиять на линейность и тон звука. В целом, качество звука зависит от типа усилителя, настройки, внешних факторов, таких как акустика помещения, среди прочих факторов.
В этой статье мы рассмотрим несколько тем, связанных с этим вопросом, более подробно, в том числе, что такое усилитель и объясним его функции, как работает усилитель, типы усилителей и как различные факторы влияют на качество звука. Наконец, есть несколько советов, которые помогут улучшить качество звука вашей аудиосистемы.
Определение и функции усилителя
Усилитель (также неофициально известный как «усилитель») – это электронное устройство или компонент, который увеличивает мощность, напряжение или силу тока сигнала.
При питании от источника питания усилитель улавливает слабый электрический сигнал, подаваемый на его входную клемму, усиливает его и выдает пропорционально больший сигнал на своей выходной клемме.
Проще говоря, в случае усилителя звука, например, усилитель принимает звук на входе и воспроизводит более громкий звук на выходе, стремясь максимально уменьшить искажения.
Усилитель может быть либо отдельным устройством/оборудованием, либо электрической цепью, расположенной внутри другого устройства.
Типы усилителей
Усилители можно найти почти во всех электронных устройствах, поэтому существует довольно много типов усилителей. Их также можно классифицировать по-разному.
В зависимости от типа входного сигнала:напряжения, тока и мощности
Существуют различные сигналы, которые усилитель может модулировать. Если входной сигнал находится в напряжении, то усиление усилителя является усилением по напряжению, дающим более высокое напряжение.
Токовый входной сигнал означает, что усилитель выдает повышенный выходной ток.
Усилители также могут производить усиленную выходную мощность как произведение напряжения и тока от источника входного сигнала.
На основе конфигурации цепи и метода работы:классы A, B, AB и C.
Различные типы классов аудиоусилителей имеют различные конфигурации схем и методы работы. Эта классификация различает усилители на основе:
- Коэффициент усиления (насколько усиливается сигнал)
- Линейность/верность (насколько точно выходной сигнал соответствует входному)
- Уровни искажения сигнала (насколько изменен исходный сигнал)
- Эффективность (насколько теряется мощность во время усиления)
Класс А усилители считаются лучшим классом, потому что они, вероятно, лучше всего звучат. Они обеспечивают наилучшую линейность, низкое искажение сигнала и высокое усиление. Недостатком является то, что они большие, тяжелые и неэффективные. Их неэффективность связана с постоянной потерей мощности, из-за чего они также выделяют много тепла.
Класс Б был разработан для преодоления недостатков усилителей класса А. Следовательно, усилители класса B дешевле, эффективнее (около 70%) и меньше нагреваются. К сожалению, они предлагают плохую линейность и некоторый уровень искажений.
Класс AB (как следует из названия) предлагает сочетание эффективности класса B (50–70%) и высокой линейности класса A.
Класс С имеет лучший КПД около 80%, но самую плохую линейность и сильные искажения.
Учитывая все эти факторы, у каждого класса усилителей есть свои плюсы и минусы. Вот краткое описание того, как это выглядит:
| Класс усилителя | Приблизительная эффективность | Плюсы | Минусы |
|---|---|---|---|
| A | ~15-35% | Низкое искажение сигнала Высокий прирост | Большой и тяжелый Неэффективность =производство тепла |
| B | ~70% | Относительно высокая эффективность | Плохая линейность Возможно перекрестное искажение |
| AB | ~50-70% | Более эффективен, чем класс A Низкое искажение сигнала | Эффективность хорошая, но не отличная. |
| C | ~80% | Высокая эффективность | Наихудшая линейность Высокий уровень искажений |
На основе усиленного сигнала
Усилители частоты звука (усилители ЗЧ): Они усиливают звуковые сигналы, которые находятся в диапазоне человеческого слуха, то есть от 20 Гц до 20 кГц. Тем не менее, некоторые аудиоусилители Hi-Fi могут усиливать сигналы частотой до 100 кГц, в то время как другие усилители ЗЧ имеют верхний предел в 15 кГц. Эти усилители используются для управления громкоговорителями.
Усилители промежуточной частоты (усилители ПЧ): Усилители ПЧ используются для усиления сигналов напряжения радио, телевидения или радаров перед демодуляцией аудио- или видеоинформации, переносимой сигналом.
Усилители радиочастоты (РЧ-усилители): Усиление мощности низкочастотных радиосигналов. Эти усилители представляют собой настроенные усилители, рабочая частота которых регулируется настроенной схемой. ВЧ-усилители имеют низкий уровень шума, а некоторые из них практически не имеют коэффициента усиления.
Широкополосные усилители: Эти усилители используются в устройствах, требующих измерения сигналов в широком диапазоне частот, например, в осциллографах.
Ультразвуковые усилители: Эти усилители представляют собой разновидность усилителя звука. Они усиливают ультразвуковые волны, частота которых находится в диапазоне от 20 до 100 кГц. Они используются в ультразвуковом сканировании, системах дистанционного управления, ультразвуковой очистке и т.д.
Видеоусилители: Тип широкополосного усилителя. Они усиливают видеосигналы, которые несут информацию об изображении в телевизионных, видео- и радиолокационных системах. Полоса пропускания варьируется в зависимости от использования видеоусилителя. Например, для телевизоров она колеблется от 0 Гц до 6 МГц, а в радиолокационных системах гораздо шире.
Усилители с прямой связью (усилители постоянного тока): Усиление очень низкочастотных сигналов, таких как напряжение постоянного тока (0 Гц). Они обычно используются в измерительных приборах и электрических системах управления.
Усилители буфера: У них коэффициент усиления равен единице, что означает, что они не усиливают сигнал. Буферные усилители используются для изоляции цепей друг от друга, чтобы работа одной не влияла на работу другой. Они служат в качестве устройств согласования импеданса, поскольку их вход имеет высокий импеданс, а выход — низкий импеданс.
Операционные усилители (ОУ): Операционный усилитель — это усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления. Он имеет дифференциальный вход и несимметричный выход. На сегодняшний день операционные усилители являются одними из наиболее часто используемых электронных устройств. Они используются в ряде промышленных, бытовых и научных устройств.
Как работает усилитель?
В усилителе есть три ключевых соединения, которые позволяют ему функционировать должным образом:
- Источник силы
- Входное соединение от источника сигнала (например, микрофона)
- Выходное соединение с динамиком.
Усилитель получает питание от источника питания, например, настенной розетки. Электрический ток направляется в клапанную систему, известную как транзистор. Транзистор представляет собой переменный резистор, который регулирует величину тока в цепи на основе сигнала, полученного от источника через входное соединение.
Когда входной источник выдает сигнал, транзистор снижает свое сопротивление, течет ток, звук усиливается, и на выходное соединение подается более сильный сигнал. Чем больше входной сигнал, тем больше ток протекает через цепь, следовательно, больше усиление.
Усиленный сигнал, посылаемый на выходное соединение, — это то, что вы слышите через динамик как громкий звук.
Величина усиления рассчитывается путем получения отношения выходного сигнала к входному. Это известно как коэффициент усиления усилителя. Так, например, коэффициент усиления 3 означает, что усилитель утроит размер входного сигнала.
Для каждой входной амплитуды (в основном это означает громкость звука) усилитель производит соответствующее увеличение выходного сигнала. Но усилители не могут усиливать сигналы бесконечно.
Существует диапазон амплитуд, с которыми может работать каждый усилитель в зависимости от его номинальной мощности. На своем верхнем пределе входной объем будет производить максимальный уровень вывода и не более.
Попытка подать выходной сигнал за пределами его максимальной мощности может привести к явлению, называемому клиппированием. Это может увеличить искажения и, следовательно, повлиять на качество звука.
Факторы, влияющие на качество звука
Хорошее качество звука — это сумма нескольких факторов, и ни один из этих факторов не может быть изолированным для получения желаемого качества звука.
Внутренние факторы
Например, каждое устройство, включенное в аудиосистему, влияет на характеристики воспроизводимого звука. Будь то микрофоны, микшер, громкоговоритель, кабели или усилитель, каждый из этих компонентов должен быть высокого качества.
В случае с усилителем (который является основным предметом этой статьи) качество варьируется в зависимости от марки. Давайте смотреть правде в глаза; некоторые бренды просто более совершенны, чем другие, и, как правило, работают лучше. Таким образом, знание лучших брендов поможет вам стать на шаг ближе к высококачественному звуку (при неизменности всех остальных факторов).
Имеет значение и класс усилителя. Как мы видели выше, разные классы имеют разные коэффициенты усиления, линейность, уровни искажения сигнала и эффективность. Усилители с высокой линейностью создают выходные сигналы, более точно соответствующие входным сигналам. И это один из аспектов качества звука.
Коэффициент усиления усилителя также варьируется от одного класса к другому. А это означает, что усиленный звук будет выше для одних усилителей и ниже для других.
Основываясь на этих факторах, усилители классов A и AB — ваш лучший выбор, когда речь идет о получении отличного качества звука.
Внешние факторы
Внешние факторы относятся к среде, в которой человек слушает звук. Здесь вы также обнаружите, что каждая переменная может влиять на характеристики звука. Например, форма комнаты, размер комнаты, уровень температуры и влажности.
Давайте рассмотрим наиболее важные внешние факторы, влияющие на качество звука.
Акустика помещения
Акустика помещения — это то, как звуковые волны ведут себя в замкнутом пространстве или в комнате для прослушивания.
В то время как люди тратят много денег на приобретение лучших звуковых систем, мало кто помнит о важности акустики помещения для получения высококачественного звука. Предметы в комнате, мебель и поверхности влияют на то, как будет звучать звук при воспроизведении в этом пространстве.
Основная проблема здесь заключается в том, как звук отражается или отражается от различных предметов и поверхностей в комнате. Различные объекты на разных расстояниях будут отражать звук в разное время. Эти отражения могут искажать четкость звука.
Например, деревянная мебель, полы, стены и стеклянные окна будут отражать большую часть высокочастотных звуков. Более того, некоторые твердые предметы также могут вибрировать и стать источником шума, мешающего основному звуку.
С другой стороны, мягкие поверхности, такие как толстые шерстяные шторы и напольное ковровое покрытие, также могут влиять на качество звука. Эти поверхности поглощают большинство низких частот, что приводит к приглушенному звуковому эффекту.
Решением всех этих проблем является создание акустической среды с хорошим балансом поглощающих и отражающих поверхностей. Итак, если в комнате слишком много отражений, рассмотрите возможность добавления напольного коврика на паркет или повесьте гобелены на стены. В более формальной обстановке вы можете приобрести портативные звукопоглощающие панели.
Чтобы лучше понять, вот короткое видео, объясняющее, как работает звук в комнатах
https://www.youtube.com/watch?v=JPYt10zrclQ
Размер комнаты
Размер комнаты, в которой установлена звуковая система, также влияет на качество звука. Основная проблема в данном случае заключается в том, что называется временем реверберации.
Время реверберации — это мера того, сколько времени требуется звуку для затухания или затухания. Этот параметр выражается как RT60, что означает время, за которое звук затухает на 60 децибел ниже прямого уровня звука. Более длительное время реверберации влияет на качество звука, накладываясь на исходный звук, который вам нужно услышать.
Большие помещения с большими стенами и потолками создают больше отражений и приводят к увеличению времени реверберации. Противоположное будет иметь место в небольших комнатах.
Все таки оптимальное время реверберации также зависит от назначения комнаты для прослушивания. Для комнаты или зала, предназначенного для исполнения музыки, для хорошего качества звука предпочтительнее более длительное время реверберации (2,0 секунды и более). А если помещение предназначено для прослушивания речей или разговоров людей, требуется меньшее время реверберации (менее 1,5 секунд).
Еще одним способом, которым размер комнаты влияет на качество звука, является количество энергии, необходимой для заполнения пространства звуком. Для большой комнаты потребуется более мощная звуковая система, чтобы иметь возможность наполнить комнату правильным звуком. И наоборот, прослушивание звука в небольшой комнате с менее мощной системой будет звучать лучше, чем в большом помещении.
Влажность
Влажность – это уровень удержания влаги в воздухе. Хотя в небольшой степени уровень влажности и температура в помещении могут влиять на качество звука системы.
Наука о звуке показывает, что для распространения звука требуется среда. В комнате для прослушивания воздух является средой, через которую распространяется звук. Следовательно, когда воздух влажный, это означает, что теперь есть две среды, через которые должен проходить звук:воздух и вода (правда, не в жидком состоянии).
Влияние влажности на звук будет зависеть от качества вашей системы и типа звука. Поскольку влажность влияет на плотность атмосферы, это означает, что влияние будет ощущаться на среднечастотных и высокочастотных сигналах, поскольку они зависят от энергии лучей. Низкочастотные сигналы связаны с давлением и поэтому не будут на них сильно влиять.
Итак, как влажность повлияет на звук? Чем влажнее воздух, тем плотнее среда, через которую проходит звук; поэтому звуковые волны замедлятся.
Теперь, хотя это реально влияет на звук, разница не так легко заметна, особенно если в комнате есть несколько каналов с большим количеством производимой энергии. Только очень чуткий слух, уже освоивший другую акустику помещения, сможет распознать влияние влажности на качество звука.
Советы по улучшению звука вашей аудиосистемы
До сих пор мы рассматривали факторы, влияющие на качество звука вашей системы. Итак, чтобы улучшить звук, вот краткое изложение нескольких советов, которые вы можете легко реализовать.
Проверьте свое снаряжение
Всякий раз, когда качество звука вас не устраивает, первое, о чем вы должны подумать, это компоненты вашей аудиосистемы. Оцените каждый из них, чтобы найти источник проблемы.
Начните с проводов и кабелей. Динамики подключены «в фазе»? Загляните в каждый динамик и обратите внимание на любые очевидные неисправности, такие как гниющая пена.
Если все выглядит хорошо, но качество звука по-прежнему плохое, подумайте об обновлении своего оборудования, чтобы получить высококачественные устройства.
Поработайте над акустикой вашей комнаты
Если вы можете получить уединенную комнату для прослушивания музыки, то это плюс. Вы можете настроить комнату так, чтобы получить наилучшую акустику.
Смягчите твердые поверхности в комнате, чтобы не было слишком много звуковых отражений, которые искажают качество звука. «Смягчите» комнату, но не переусердствуйте, чтобы ваш звук не звучал неестественно из-за чрезмерного поглощения сигнала.
Правильно расположите динамики
Стерео или даже многоканальные динамики требуют оптимального размещения для получения отличного звука.
Во-первых, убедитесь, что ваши колонки не стоят прямо на полу. Разместите их на подставках. Это улучшает точность воспроизведения звука. Кроме того, убедитесь, что динамики надежно закреплены, чтобы свести к минимуму вероятность вибраций, которые могут создавать нежелательный шум. Затем создайте некоторое расстояние между динамиками и задней стеной.
Потратьте время на то, чтобы обустроить свою комнату, чтобы найти идеальную настройку для вашей системы. Метод проб и ошибок также является стратегией для достижения отличного качества звука.
Настройте параметры звука на ресивере/усилителе
Система меню большинства стереоресиверов/усилителей позволяет пользователю настраивать различные функции и звуковые функции. Обратите внимание на выход басов, размер динамика и громкость динамика. Они наиболее важны для создания предпочитаемого вами звука.
Заключение
Хотя основная задача усилителя заключается в усилении сигналов, он также может влиять на качество звука, например, на точность его выходного сигнала по отношению к входному сигналу (т. е. точность воспроизведения) и степень устранения искажений.
Тем не менее, качество звука любой аудиосистемы зависит не только от усилителя, но и от любого другого компонента, входящего в состав системы, а также от внешних факторов, в которых воспроизводится звук. Все эти факторы при правильной оптимизации могут привести к высококачественному звуку в соответствии с предпочтениями пользователя.