Усилитель звуковых частот (УЗЧ), усилитель низких частот (УНЧ), усилитель мощности звуковой частоты (УМЗЧ) — прибор (электронный усилитель) для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот (обычно от 16 до 20 000 Гц, в специальных случаях — до 200 кГц). Может быть выполнен в виде самостоятельного устройства, или использоваться в составе более сложных устройств — телевизоров, музыкальных центров, радиоприёмников, радиопередатчиков, радиотрансляционной сети и т. д.
Схемотехника и применение
Усилители низкой частоты наиболее широко применяются для усиления сигналов, несущих звуковую информацию, в этих случаях они называются, также, усилителями звуковой частоты, кроме этого УНЧ используются для усиления информационного сигнала в различных сферах: измерительной технике и дефектоскопии; автоматике, телемеханике и аналоговой вычислительной технике; в других отраслях электроники. Усилитель звуковых частот обычно состоит из предварительного усилителя и усилителя мощности (УМ). Предварительный усилитель предназначен для повышения мощности и напряжения и доведения их до величин, нужных для работы оконечного усилителя мощности, зачастую включает в себя регуляторы громкости, тембра или эквалайзер, иногда может быть конструктивно выполнен как отдельное устройство. Усилитель мощности должен отдавать в цепь нагрузки (потребителя) заданную мощность электрических колебаний. Его нагрузкой могут являться излучатели звука: акустические системы (колонки), наушники (головные телефоны); радиотрансляционная сеть или модулятор радиопередатчика. Усилитель низких частот является неотъемлемой частью всей звуковоспроизводящей, звукозаписывающей и радиотранслирующей аппаратуры.
Классификация
По типу
обработки входного сигнала и схеме построения выходного каскада усилителя:
класс «A» — аналоговая обработка
сигнала, линейный режим работы усилительного элемента
класс «AB» — аналоговая обработка
сигнала, режим работы с большим углом отсечки (>90°)
класс «B» — аналоговая обработка
сигнала, режим работы с углом отсечки равным 90°
класс «C» — аналоговая обработка
сигнала, режим работы с малым углом отсечки (<90°)
класс «D» — аналоговая обработка
сигнала, усилительный элемент работает в ключевом режиме, скважность импульсов
изменяется в соответствии с текущим значением входного сигнала линейно, не имея
дискретных значений, применяется широтно-импульсная модуляция, усилительный
элемент работает в ключевом режиме
класс «T» — аналоговая обработка
сигнала, усилительный элемент работает в ключевом режиме, скважность и частота
изменяются в соответствии с текущим значением входного аналогового сигнала
линейно, не имея дискретных значений, применяется широтно-импульсная модуляция
с изменением частоты и скважности импульсов
класс ? - цифровая обработка сигнала,
усилительный элемент работает в ключевом режиме, скважность и/или частота
изменяются дискретно в соответствии с текущим значением входного двоичного
кода. Данный класс допускает возможность организации сквозного цифрового
тракта, полностью исключающего искажения, от источника цифрового звукового
сигнала (Audio-CD, DVD и др.), а также цифровой компенсации искажений,
возникающих в выходном каскаде при работе на комплексную нагрузку акустической
системы, а также цифровой компенсации искажений, возникающих в самой
акустической системе. Применяется в новейших перспективных системах высокой
верности воспроизведения с высоким КПД и, в основном, высокой мощности.
класс ? - цифровая обработка сигнала, усилительный элемент работает в линейном режиме (класс A, AB, B), выходные ток и напряжение изменяются дискретно в соответствии с текущим значением входного двоичного кода. Данный класс допускает возможность организации сквозного цифрового тракта, полностью исключающего искажения, от источника цифрового звукового сигнала (Audio-CD, DVD и др.), а также цифровой компенсации искажений, возникающих в выходном каскаде при работе на комплексную нагрузку акустической системы, а также цифровой компенсации искажений, возникающих в самой акустической системе. Применяется в новейших перспективных системах высокой верности воспроизведения, в основном небольшой мощности (до десятков Ватт) из-за невысокого КПД.
По типу применения в конструкции усилителя активных элементов:
ламповые — на электронных,
электровакуумных лампах. Составляли основу всего парка УНЧ до 70-х годов. В
60-х годах выпускались ламповые усилители очень большой мощности (до десятков
киловатт). С конца XX века наблюдается повышение интереса к ламповой
звукотехнике в среде аудиофилов, многие из которых считают, что только ламповый
усилитель способен передать максимально чистый и верный звук. На волне этого,
например, были выпущены отечественные ламповые усилители серии
"Прибой". В настоящее время ламповые УМЗЧ выпускаются за рубежом
небольшими партиями для аудиофилов, стоить такой усилитель может крайне дорого.
Ламповые УМЗЧ обладают значительными габаритами и весом, низким к.п.д. и
высоким тепловыделением.
транзисторные — на биполярных или
полевых транзисторах. Такая конструкция оконечного каскада усилителя является
достаточно популярной, благодаря своей простоте и возможности достижения
большой выходной мощности, хотя в последнее время активно вытесняется
интегральными даже в мощных усилителях.
интегральные — на интегральных
микросхемах (ИМС). Существуют микросхемы, содержащие на одном кристалле как
предварительные усилители, так и оконечные усилители мощности, построенные по
различным схемам и работающие в различных классах. Из преимуществ - минимальное
количество элементов и, соответственно, малые габариты.
гибридные — часть каскадов собрана на
полупроводниковых элементах, а часть на электронных лампах. Иногда гибридными
также называют усилители, которые частично собраны на интегральных микросхемах,
а частично на транзисторах или электронных лампах.
Трансформаторное согласование с нагрузкой
По виду согласования выходного
каскада усилителя с нагрузкой:
трансформаторные — в основном такая
схема согласования применяется в ламповых усилителях. Обусловлено это
необходимостью согласования большого выходного сопротивления лампы с малым
сопротивлением нагрузки. Транзисторные усилители высокого класса также имеют
трансформаторное согласование с нагрузкой.
бестрансформаторные — наиболее распространенная схема согласования для транзисторных и интегральных усилителей, т.к. транзисторный каскад имеет малое выходное сопротивление, хорошо согласующееся с низкоомной нагрузкой.
