Раньше в чатах было правило: «D-класс только на саб, на фронт ставь AB». Сейчас моноблоки D-класса играют полную полосу во многих SQ-системах, а маленькие процессорные усилители под сиденьем почти все такие. Как он устроен, проще всего понять на примере педали газа, а заодно станет ясно, откуда взялся старый миф.
Аналогия: газ в пол и отпустить
Представь, что ты держишь скорость 60 км/ч, но педаль газа умеет только «в пол» и «отпущено». Если нажимать и отпускать очень часто, а долю времени «в полу» менять, машина поедет ровно с нужной скоростью: инерция сгладит рывки. Дольше держишь педаль в полу, быстрее едешь.
D-класс делает то же с напряжением. Транзистор либо включён на полное питание, либо выключен. Доля времени во включённом состоянии повторяет форму сигнала, а катушка и конденсатор выходного фильтра играют роль инерции.
На графике синус 1 кГц сравнивается с треугольным сигналом, получаются импульсы разной ширины, а после фильтра снова синус. В реальных усилителях частота переключения доходит до сотен килогерц, на графике она занижена, чтобы импульсы было видно.
Почему усилитель D-класса почти не греется?
Транзистор теряет энергию, когда на нём одновременно есть и напряжение, и ток. В AB-классе так происходит постоянно. У ключа D-класса в открытом состоянии почти нет падения напряжения, в закрытом почти нет тока. Потери остаются в основном на переключениях. Отсюда высокий КПД: у хороших моделей он обычно 80–90 % на большой мощности. Это меньше радиатор, меньше корпус, меньше ток из бортсети.
| D-класс | AB-класс | |
|---|---|---|
| Режим транзисторов | Ключевой | Линейный |
| Нагрев | Небольшой | Заметный |
| Размер при той же мощности | Компактный | Крупнее |
| Нагрузка на бортсеть | Меньше | Больше |
| Выходной фильтр | Обязателен | Не нужен |
Откуда миф «только для саба»
Первые массовые D-классы переключались на невысоких частотах и имели простые выходные фильтры. Остатки несущей, искажения на ВЧ и зависимость АЧХ от нагрузки были заметны, поэтому их ставили туда, где ВЧ не нужны. Современные схемы с высокой частотой переключения и обратной связью после фильтра играют полную полосу с THD и шумом на уровне хороших AB. Класс сам по себе ничего не гарантирует: бывают и отличные, и слабые модели в обоих классах.
У D-класса есть особенность: АЧХ на самом верху может немного зависеть от импеданса нагрузки из-за выходного фильтра. Поэтому для твитеров смотри замеры модели на реальной нагрузке, а не только паспорт.
Что проверить при выборе
- Мощность на твоей нагрузке по честному стандарту, а не «макс».
- THD и SNR при указанной мощности.
- Разрешён ли полнополосный режим (у некоторых моноблоков встроен ФНЧ).
- Минимальную нагрузку и поведение на ней.
Если всё ещё не веришь D-классу
Для SQ решает конкретная модель, а не класс усилителя: хорошие D-класса играют полную полосу с THD и шумом на уровне хороших AB. D-класс выигрывает по нагреву, размеру и нагрузке на бортсеть. Выбирай по мощности на своей нагрузке, THD, SNR и замерам на реальной нагрузке, особенно для твитеров. Сравнить модели можно в разделе усилителей.
Прикидка: при КПД 85 % усилитель D-класса на 500 Вт выходной мощности потребляет около 42 А от 14 В. AB-класс той же мощности с КПД около 60 % взял бы почти 60 А. На музыке средний ток в разы меньше, чем на полной мощности синусом, но провод питания и предохранитель всё равно считают по максимуму.
Частота переключения - это то, как часто выходные ключи усилителя D-класса открываются и закрываются, в современных моделях сотни килогерц. Чем она выше относительно звуковой полосы, тем проще выходному фильтру отделить звук от несущей и тем ровнее верх. Первые массовые D-классы переключались медленнее, отсюда и плохая репутация на ВЧ.
Скорее всего, в моноблоке встроен фильтр низких частот, и он рассчитан только на сабвуфер. У части моделей ФНЧ отключается переключателем полнополосного режима, у других его нет вовсе. Перед покупкой моноблока под фронт проверь в инструкции, разрешён ли полнополосный режим, и посмотри замеры АЧХ на верхах.
Класс усилителя лишь одна строчка при подборе. Важнее мощность на твоей нагрузке, шум и то, как усилитель уживается с проводкой машины. Всё это собрано в шаге «Подбор компонентов».
Выбираешь между двумя моделями разных классов? Приходи с вопросом в чат EBAEVSQ, там найдутся люди, которые слушали оба.
Источники
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- IEC 60268-3, Sound system equipment, Part 3: Amplifiers
- CTA-2006-C, Testing and Measurement Methods for Mobile Audio Amplifiers
См. также: AB-класс, КПД усилителя, G и H классы, Импеданс, RMS усилителя.