D Sınıfı Amplifikatör Ses Kalitesi: OEM Alıcılarının Seri Üretimden Önce Doğrulaması Gerekenler

Aynı 12 inçlik güçlü hoparlöre yerleştirilen 500 W D Sınıfı amplifikatör modülü ve benzer güçteki AB Sınıfı modülü, daha kimse ses hakkında konuşmaya başlamadan önce çok farklı davranıyor. D Sınıfı tahta, iki saatlik program materyalinin ardından ısınır; AB Sınıfı kart dokunulamayacak kadar sıcaktır ve arkasındaki pil paketi fark edilir derecede daha hızlı tükenir. D Sınıfı ses kalitesi sorunu genellikle daha sonra, modül düzgün bir şekilde ölçüldükten sonra ortaya çıkar ve bu noktada, eski şikayetlerin çoğu zaten çok daha kısa bir listeye küçülmüştür.

Bu kısa liste bu makalenin konusudur. Bu kitap, güçlü hoparlörler, hat dizilimleri, subwoofer'lar ve taşınabilir sistemler için amplifikatör modülleri seçen mühendisler ve satın alma ekipleri için yazılmıştır; bunlar, "D Sınıfı ses"in orijinal tasarım ödünleri olan parçalarını 2000'li yılların başlarından miras kalan parçalardan ayırması gereken kişilerdir.

D Sınıfı Ses Kalitesine Kısa Cevap

İyi tasarlanmış bir D Sınıfı modül o kadar şeffaftır ki, modern, güçlü bir hoparlörün içinde aynı güçteki iyi bir AB Sınıfı modülden ayırt edilmesi zordur. Aynı zamanda gerçek dağıtımlarda bir amplifikatörün değerlendirildiği şeylerde de ölçülebilir derecede daha iyidir: termal kararlılık, yük altında çıkış tutarlılığı ve yüksek ses seviyesinde uzun süreli performans.

Geriye kalan farklılıklar D harfinden kaynaklanmamaktadır. Bunlar dört tasarım kararından kaynaklanmaktadır:

• Anahtarlama frekansı ve bunun etrafında oluşturulan çıkış filtresi.
• Güç kaynağı topolojisi, özellikle modülün güç faktörü düzeltmesi ve LLC rezonans aşaması kullanıp kullanmadığı.
• DSP, EQ ve sınırlamayı içeren amplifikatörün önündeki sinyal zinciri.
• Termal tasarım ve pano düzeni.

Pratik sonuç, katalog düzeyinde "D Sınıfı ile AB Sınıfı" karşılaştırmasının size neredeyse hiçbir şey söylememesidir. Güç kaynağını, filtreyi ve DSP'yi karşılaştırdığınızda ses kalitesi sorusu büyük ölçüde kendi kendine cevaplanır.

D Sınıfı Neden Ses Konusunda Kötü Bir İtibar Kazandı?

Eleştiri bir zamanlar haklıydı ve tam olarak nedenini bilmekte fayda var, çünkü aynı arıza modları bugün hala ucuz modüllerde görülüyor.

• Çıkış filtresinin yuvarlanması. İlk modüller kabaca 50-150 kHz'de anahtarlandı ve bu da çıkış filtresini 20 kHz'in çok altında kesmeye zorladı. Sonuç, dinleyicilerin donuk veya kapalı olarak tanımladığı, yuvarlanmış bir üst uçtu.
• Ölü zaman distorsiyonu. Çıkış aşamasında geçiş yapılmasını önleyen boşluk aralığı, doğrusal olmayan bir hataya neden olur. Telafi edilmediğinde bu hata tiz seviyeye, yani kulağın ona en duyarlı olduğu yere iner.
• Açık çevrim tasarımlarında zayıf besleme reddi. Geri besleme döngüsü olmadığında, besleme rayındaki dalgalanma doğrudan çıkışta belirir ve yük altında rayın sarkması duyulabilir sıkıştırmaya dönüşür.
• Dikkatsiz anahtarlama düzeninden kaynaklanan EMI. Gürültü, ön amplifikatör aşamasına ve giriş kablolarına bağlanarak, ses yolu ile hiçbir ilgisi olmayan tıslama ve vızıltı üretiyordu.

Bu sorunların her birinin bilinen bir mühendislik cevabı vardır: daha yüksek anahtarlama frekansları, ölü zaman telafisi, kapalı döngü modülasyonu ve disiplinli EMI düzeni. Bir alıcı için önemli olan D Sınıfının kulağa hoş gelip gelmediği değil - açıkça öyle olabilir - ancak önünüzdeki belirli modülün bu cevapları uygulayıp uygulamadığıdır.

D Sınıfı Ses Kalitesini Gerçekte Belirleyen Dört Şey

Anahtarlama Frekansı ve Çıkış Filtresi

Anahtarlama frekansı, çıkış filtresinin ne kadar alanda çalışması gerektiğini belirler. Profesyonel Sınıf D modülleri genellikle 300 kHz ile 1 MHz arasında geçiş yapar. Anahtarlama frekansı ne kadar yüksek olursa, filtre köşesi o kadar yükseğe oturabilir, bu da faz ve genlik davranışını 20 kHz'e kadar ve ötesinde temiz tutar. Maliyeti ise daha fazla anahtarlama kaybı ve daha zorlu bir EMI tasarımıdır.

Bir OEM projesi için pratik kontroller basittir:

• Modül hangi anahtarlama frekansını belirtiyor?
• Çıkış filtresi köşesi 20 kHz'e göre nerede duruyor?
• Tedarikçi, basılı "±3 dB" iddiası yerine ölçülen 20 Hz–20 kHz yanıt eğrisini sunabilir mi?

Güç Kaynağı Topolojisi: PFC, LLC ve Veri Sayfalarında Neden Görünüyorlar

D Sınıfı çıkış aşaması, anahtarlama darbelerinde akım çeker, böylece amplifikatör, onu besleyen rayın kalitesiyle sınırlanır. İki tedarik özelliği ismen bilinmeye değer.

Güç faktörü düzeltmesi (PFC) modülü geniş bir şebeke voltajı aralığında sabit tutar; bu, şebekenin sıkı bir şekilde düzenlenmediği pazarlara ihraç edilen ürünler için önemlidir.

LLC rezonansı yumuşak anahtarlamalı bir topolojidir. Anahtarlama kaybını ve EMI'yi azaltır, daha temiz çıkış dalgalanması üretir ve ağır yük altında verimliliği iyi tutar. Uygulamada, temel geri dönüş kaynağı ve LLC rezonans kaynağı ile beslenen aynı D Sınıfı sahne aynı amplifikatör gibi davranmayacaktır; fark ilk olarak bas kontrolünde ve yüksek sesli geçişler sırasında sistemin nasıl oluşturulduğu konusunda ortaya çıkar.

EON520: LP400W HP100W PFC LLC Rezonans Geniş Gerilim Sınıfı D Güç Amplifikatörü Modülü ● PFC LLC ile Yüksek Verimli Anahtarlamalı Güç Kaynağı Rezonans: 800W ● Kendinden Uyarlanabilir Geniş Gerilim Girişi: 100V-240V ● Orta ve Düşük Frekanslı Güç Amplifikatörü: CLASS D 40... Ürünü Görüntüle →

Her iki yaklaşımı birleştiren modüller (örneğin, geniş voltaj girişli LP 400 W / HP 100 W dereceli PFC plus LLC rezonans tasarımı), özellikle şebeke beslemesi hareket ettiğinde çıkış kalitesini sabit tutmak için mevcuttur.

DSP ve Amplifikatörün Önündeki Sinyal Zinciri

Elektrikli bir hoparlör dinleyiciye ulaştığında, ses yalnızca amplifikatörün değil, DSP ve amplifikatörün birlikte ürünüdür. ADAU1701 yongası üzerine kurulu DSP modüllerinin aktif hoparlörlerde bu kadar yaygın olmasının nedeni budur: geçiş, EQ, sınırlama ve önceden ayarlanmış anahtarlamanın tümü tek bir cihazda canlı olarak çalışır.

Üç DSP davranışı doğrudan algılanan D Sınıfı ses kalitesine dönüşür:

• Sınırlayıcı. Düzgün ayarlanmış bir sınırlayıcı, amplifikatörü sert kesintilerden uzak tutar; bu da amplifikatörün kendi korumasına dayanan bir modülle karşılaştırıldığında yüksek ses seviyesinde bas bozulmasını azaltır.
• Koruma mantığı. Çıkışı aniden kesmek yerine azaltan hoparlör ve termal koruma, ürünü güvenilmez hissettiren duyulabilir kesintileri önler.
• Ön ayarlar kabinle eşleşti. Önceden ayarlanmış EQ modları, bir referans tasarımdan kopyalanmadan, yalnızca belirli sürücü ve muhafaza için ayarlandığında kullanışlıdır.

DSP1903: 4 Özelleştirilmiş Ön Ayarlı EQ Modu 2.1CH Doğrusal Dizi Hoparlör ADAU1701 Tabanlı DSP İşlevi ● ADAU1701 ses ses sistemine göre tasarlanmıştır. Sinyal işleme parametrelerini yapılandırmak için sigma studio DSP yazılımını kullanın. ● Seçilebilir dört özelleştirilmiş ön ayar modu... Ürünü Görüntüle →

Çeşitli özelleştirilmiş ön ayarlı EQ modları sunan çok kanallı bir DSP ön ucu tipik bir örnektir: amplifikatör aşaması aynı kalır, ancak bitmiş hoparlörün ton davranışı tamamen değişir.

Termal Tasarım ve Kart Düzeni

D Sınıfı, AB Sınıfından çok daha az ısı üretir ancak yine de ısı üretir. Yirmi dakika sonra termal geri dönüşe giren bir modül, tezgah ölçümleri ne kadar iyi görünürse görünsün yumuşak ve sıkıştırılmış ses çıkaracaktır.

Doğrulanması gerekenler:

• Soğutucu alanı ve hava akışı yolu gerçek muhafazayla eşleşti.
• Koruma eşikleri, normal program malzemesinin bunları asla tetiklemeyeceği yeterli marjla ayarlanır.
• Yalnızca kısa bir deneme çalışmasından değil, uzun süreli tam yük testinden elde edilen yanma verileri.

Bu aynı zamanda değerlendirmenin veri sayfasından yapılamayan kısmıdır. Kendi SMT hatlarını, montaj hatlarını ve ses test odasını işleten bir tedarikçi, yanma günlüklerini ve empedans yükü testi sonuçlarını üretebilir; bir ticaret şirketi genellikle bunu yapamaz. Modülün arkasındaki üretim kurulumu Üretime başlamadan önce sahayı ziyaret etmeye değer.

D Sınıfı, AB Sınıfı ve H Sınıfı Yan Yana

Seçim nadiren hangi sınıfın tek başına en iyi ses çıkardığıyla ilgilidir. Hangisinin ürünün termal kapsamına, pil bütçesine, ağırlık hedefine ve fiyat noktasına uyduğuyla ilgilidir.

Verimlilik farkı bir pazarlama rakamı değil; pille çalışan bir hoparlörün tüm akşam boyunca çalışabilmesinin ve hat dizisi kabininin daha küçük bir kutuda daha fazla kanal taşıyabilmesinin nedenidir. Bu değiş-tokuşların gerçek ürünlerde nasıl gerçekleştiğine dair daha derin bir inceleme istiyorsanız, bu karşılaştırma D Sınıfı ve AB Sınıfı verimlilik ve ses kalitesi tasarım açısından aynı zemini kapsıyor.

Satın Alma Sözleşmesine Yazılmaya Değer Özellikler

Modül katalog sayfaları güç, empedans ve bir avuç özelliği listeleme eğilimindedir. Ses kalitesi sözleşmeye bağlı bir gereklilikse bunun yerine şunları isteyin:

1. Nominal güçte ve 1 W'ta THD N. 1 W rakamı, boşta gürültü tabanını ve geçiş davranışını ortaya koyan rakamdır.
2. Hoparlör terminallerinde ölçülen frekans yanıtı , hat girişinde değil çünkü çıkış filtresi ve yük etkileşimlidir.
3. 20 Hz–20 kHz arasında çıkış empedansı veya sönümleme faktörü. Sıkı baslı bir modülü gevşek ses çıkaran bir modülden ayıran şey budur.
4. Güç kaynağı topolojisi ve anahtarlama frekansı. PFC mevcut olsun ya da olmasın, LLC rezonanslı ya da donanımsal anahtarlamalı.
5. Koruma eşikleri ve kurtarma davranışı. Yalnızca korumanın var olduğunun onayını değil, gerçek tetikleme noktalarını isteyin.
6. En az bir saat boyunca tam yükte termal test verileri.

Kendi modüllerini tasarlayan ve oluşturan tedarikçiler genellikle bu sorulara test verileriyle cevap verebilirler. Yeniden satış yapan tedarikçiler bunu yapamaz ve bu fark, numune onaylandıktan çok sonra sahada ortaya çıkar.

D Sınıfı Modüllerin En Anlamlı Olduğu Yer

D Sınıfı, verimliliğin ve boyutun mutlak termal boşluktan daha önemli olduğu her uygulamada bir uzlaşma olmaktan çıktı ve bu liste büyümeye devam ediyor.

• Taşınabilir ve pille çalışan hoparlörler. Verimlilik tüm tasarım kısıtlamasıdır. AB Sınıfı bir modül, aynı oynatma süresi için çok daha büyük bir pil paketine ihtiyaç duyacaktır.
• Aktif hat dizisi sistemleri. LLC rezonans kaynaklarına sahip çok kanallı modüller, bu sistemlerin kullandığı 2.1 ve 2.2 kanal konfigürasyonlarına uyar ve düşük ısı çıkışı, tasarımcıların daha küçük bir kabine daha fazla kanal sığdırmasına olanak tanır.
• Güçlendirilmiş subwoofer'lar. BTL Sınıf D çıkış aşamaları, doğrusal bir tasarımın gerektirdiği soğutucu kütlesi olmadan düşük empedanslı yüklere yüksek güç sağlar. LP 1500 W olarak 8 ohm olarak derecelendirilen özel bir subwoofer modülü, üretim donanımında bunun nasıl göründüğünü göstermektedir.
• Sütun hoparlörleri ve yüklü ses. Düşük ısı, amplifikatörün ek havalandırma olmadan muhafazanın içinde kapatılabileceği anlamına gelir.

EON521 1500:LP 1500W/8ohm Pro Audio BTL Subwoofer Güç Amplifikatörü Modülü ●LLC Rezonanslı Yüksek Verimlilik ve Yüksek Güvenilirlik Anahtarlama Güç Kaynağı: 1800W ●BTL Güç Amplifikatörü: CLASS D 1500W-8 Ohm ●U-şekilli Alüminyum Radyatör, Kararlı Güç Çıkışı... Ürünü Görüntüle →

Bir Üretim Projesi İçin Pratik Değerlendirme Kontrol Listesi

D Sınıfı bir modülü üretim malzeme listesine dondurmadan önce, onu her seferinde aynı sırayla çalıştırın:

1. Nominal gücü, başlık spesifikasyonunda kullanılan empedansta değil, hoparlörünüzün gerçek yük empedansında doğrulayın.
2. Gerçek yük bağlıyken hoparlör terminallerindeki frekans tepkisini ölçün.
3. Herhangi bir koruma etkinliğinin yanı sıra bir saatlik tam güçte yakma işlemini çalıştırın ve ısı emici sıcaklığını günlüğe kaydedin.
4. Ağır düşük frekanslı içeriğe sahip program materyalini yüksek seviyede oynatın ve özellikle sıkıştırma ve sınırlayıcı pompalamayı dinleyin.
5. Girişte kısa devre varken rölanti gürültüsünü kontrol edin; Burası ucuz modüllerin açığa çıktığı yerdir.
6. Ürün, dengesiz beslemeye sahip pazarlara gönderilirse, ana voltaj aralığının alt ucundaki davranışı doğrulayın.
7. Önceden ayarlanmış EQ modlarının ve koruma eşiklerinin kabininiz için özelleştirilebileceğini doğrulayın. Özelleştirme modül işinin normal bir parçasıdır bu bir istisna değildir ve bir ön ayarı değiştirmeyen bir tedarikçinin ürünü piyasaya sürüldükten sonra desteklemesi pek olası değildir.

Sıkça Sorulan Sorular