Bevezetés és az analóg erősítők
Mind gyakrabban találkozhatunk házi-mozi erősítőkben a D-osztályú, vagyis digitális erősítőkkel. A jó hatásfoknak köszönhető kis méretek és a szinte teljesen digitális hanglánc miatt sikeres konstrukciónak ígérkeznek. Lássuk hogy is működnek.
Bevezetés.
A D-osztályú „digitális” erősítőket először a nagyteljesítményű erősítők hatásfokának javítása érdekében kezdték el fejleszteni. Az ok nagyon prózai volt, a „pénz”. A koncertturnék kamionszám utaztatott kellékei között tetemes helyet foglalnak el és főleg súlyt képviselnek a sok ezer wattnyi hangteljesítményt előállító erősítők. Minden megtakarított köbméter tér és kilogramm súly szállítási- és installációs költségmegtakarítást jelent.
A nagy félvezetőgyártók belépése a fejlesztésbe azonban megváltoztatta a helyzetet. Ha ezek a cégek már súlyos pénzeket költenek egy új technológia kifejlesztésébe, akkor azt azért teszik, hogy az előállított új elektronikai áramkörök sok-sok profitot termelve minél több termékbe minél nagyobb darabszámban épüljenek be a legkülönbözőbb alkalmazásokba. A digitális erősítők esetében is a multimédiás PC illetve szórakoztatóelektronikai piac jelentette a vonzó lehetőséget, amikor körülbelül két éve ezek a gyártók megjelentek első kész megoldásaikkal.
Mára már az üzletek polcain vannak az első házi-mozi készülékek, melyekben ott vannak ezek az áramkörök, és a gyártók nagy büszkeséggel hirdetik, hogy erősítőjük „digitális”, mert ugye marketing is van a világon.
Az analóg erősítők.
Annak érdekében, hogy megvilágítsuk a digitális erősítők előnyeit a hagyományos analóg erősítőkhöz képest, röviden tekintsük át ez utóbbiak működését és jellegzetességeit.
Bármilyen meglepő a korszerű analóg erősítők működési elve nem sokban tér el a lassan 100 éve 1907-ben az amerikai Lee-de Forest által felfedezett legegyszerűbb elektroncsővel, a triódával megépíthető erősítő működésétől. Ennek lényege, hogy a trióda anódjára kapcsolt néhányszor százvoltos egyenfeszültség és a fűtött katód hatására elektronáramlás jön létre a csőben, melyet a rácsra kapcsolt negatív feszültség nagyságával szabályozni lehet. Minél „negatívabb” a rácsfeszültség, annál jobban „záródik” az elektronáramlás útja, és fordítva, minél „pozitívabb” a rács feszültsége, annál jobban „nyit” a cső.
Ha az anóddal sorba egy úgynevezett munkaellenállást teszünk (ahogy az a kapcsolási ábrán látható), akkor azon az anódáram nagyságával egyenesen arányos nagyságú feszültség esik (Ohm törvénye szerint U = R × I). A munkaellenálláson eső feszültség levonódva az anódfeszültségből adja az egyszerű erősítő kimeneti feszültségét. (A rácsfeszültség és a kimeneti feszültség összefüggését mutatja a függvénygörbe.) Ha most az úgynevezett munkapont körül kicsit csökken (negatívabbá válik) a rácsfeszültség, akkor csökken az anódáram és az összefüggés szerint nő a kimeneti feszültség, és viszont, ha kicsit nő a rácsfeszültség, a kimeneti feszültség csökken. Az ilyen erősítőben a bemeneti illetve kimeneti jel változása ellentétes előjellel megy végbe, vagyis úgymond az erősítő fázist fordít.
A D-osztályú „digitális” erősítőket először a nagyteljesítményű erősítők hatásfokának javítása érdekében kezdték el fejleszteni. Az ok nagyon prózai volt, a „pénz”. A koncertturnék kamionszám utaztatott kellékei között tetemes helyet foglalnak el és főleg súlyt képviselnek a sok ezer wattnyi hangteljesítményt előállító erősítők. Minden megtakarított köbméter tér és kilogramm súly szállítási- és installációs költségmegtakarítást jelent.
A nagy félvezetőgyártók belépése a fejlesztésbe azonban megváltoztatta a helyzetet. Ha ezek a cégek már súlyos pénzeket költenek egy új technológia kifejlesztésébe, akkor azt azért teszik, hogy az előállított új elektronikai áramkörök sok-sok profitot termelve minél több termékbe minél nagyobb darabszámban épüljenek be a legkülönbözőbb alkalmazásokba. A digitális erősítők esetében is a multimédiás PC illetve szórakoztatóelektronikai piac jelentette a vonzó lehetőséget, amikor körülbelül két éve ezek a gyártók megjelentek első kész megoldásaikkal.
Mára már az üzletek polcain vannak az első házi-mozi készülékek, melyekben ott vannak ezek az áramkörök, és a gyártók nagy büszkeséggel hirdetik, hogy erősítőjük „digitális”, mert ugye marketing is van a világon.
Az analóg erősítők.
Annak érdekében, hogy megvilágítsuk a digitális erősítők előnyeit a hagyományos analóg erősítőkhöz képest, röviden tekintsük át ez utóbbiak működését és jellegzetességeit.
Bármilyen meglepő a korszerű analóg erősítők működési elve nem sokban tér el a lassan 100 éve 1907-ben az amerikai Lee-de Forest által felfedezett legegyszerűbb elektroncsővel, a triódával megépíthető erősítő működésétől. Ennek lényege, hogy a trióda anódjára kapcsolt néhányszor százvoltos egyenfeszültség és a fűtött katód hatására elektronáramlás jön létre a csőben, melyet a rácsra kapcsolt negatív feszültség nagyságával szabályozni lehet. Minél „negatívabb” a rácsfeszültség, annál jobban „záródik” az elektronáramlás útja, és fordítva, minél „pozitívabb” a rács feszültsége, annál jobban „nyit” a cső.
Ha az anóddal sorba egy úgynevezett munkaellenállást teszünk (ahogy az a kapcsolási ábrán látható), akkor azon az anódáram nagyságával egyenesen arányos nagyságú feszültség esik (Ohm törvénye szerint U = R × I). A munkaellenálláson eső feszültség levonódva az anódfeszültségből adja az egyszerű erősítő kimeneti feszültségét. (A rácsfeszültség és a kimeneti feszültség összefüggését mutatja a függvénygörbe.) Ha most az úgynevezett munkapont körül kicsit csökken (negatívabbá válik) a rácsfeszültség, akkor csökken az anódáram és az összefüggés szerint nő a kimeneti feszültség, és viszont, ha kicsit nő a rácsfeszültség, a kimeneti feszültség csökken. Az ilyen erősítőben a bemeneti illetve kimeneti jel változása ellentétes előjellel megy végbe, vagyis úgymond az erősítő fázist fordít.
 |
| Az A-osztályú, egyfokozatú triódás feszültségerősítő működése |
Az erősítés mértékét a bemeneti jelszint-változás hatására létrejövő kimeneti jelváltozás illetve e két érték hányadosa adja. A triódás egyfokozatú erősítő erősítésének nagysága függ a trióda karakterisztikájától (meredekségétől) és a munkaellenállás nagyságától. Például, ha a trióda meredeksége 2 mA/V és a munkaellenállás 10 kOhm, akkor a kapcsolás erősítési tényezője (A = 0,002 × 10000) húsz, vagyis a rácsfeszültség 0,5 voltos megváltozására a kimeneti feszültség 10 voltot változik. Így működik az A-osztályú, egyfokozatú triódás feszültségerősítő.