Усилитель постоянного напряжения: Транзисторный усилитель

Рис.5.35. Амплитудно-частотная характеристика УПТ.

Усилители постоянного тока широко используются в технике физического эксперимента и радиоизмерительных устройствах – электронных вольтметрах, высокочувствительных гальванометрах, осциллографах, в схемах различных стабилизаторов. В усилителях постоянного тока применяется непосредственная связь между каскадами, так как связь через разделительные конденсаторы и трансформаторы не обеспечивает передачи постоянной составляющей усиливаемого сигнала. Поэтому база транзистора каждого последующего каскада непосредственно соединяется с коллектором транзистора предыдущего каскада. Гальваническое соединение связано с необходимостью согласования режимов соседних транзисторов по постоянному току.

При создании многокаскадных УПТ с большими коэффициентами усиления возникают определенные трудности, вызванные нестабильностью усилителей постоянного тока. Отличие коэффициента усиления от нуля при нулевой частоте приводит к тому, что медленные процессы, связанные с колебаниями напряжения источников питания, изменениями сопротивлений резисторов и параметров активных элементов, вызывают появление внутри усилителя небольшого напряжения, которое усиливается последующими каскадами. В результате при отсутствии входного сигнала выходное напряжение УПТ медленно флуктуирует около некоторого среднего значения. Это вредное явление называется дрейфом нуля. Дрейф нуля, вызываемый перечисленными причинами, можно минимизировать, используя высокостабильные элементы схемы и стабилизаторы напряжений источников питания. Однако основной причиной дрейфа нуля являются температурные изменения входной характеристики и параметров транзисторов. Температурное смещение входных характеристик кремниевых транзисторов составляет, примерно, -2,5мВ на один градус Цельсия. Чтобы оценить порядок величины температурного дрейфа нуля на выходе усилителя, рассмотрим двухкаскадный усилитель постоянного тока на кремниевых транзисторах, схема которого представлена на рис. 5.36.

Рис.5.36. Двухкаскадный УПТ с непосредственной связью между каскадами

Предположим, что окружающая температура увеличилась на + 40

-1,75*(-0,58В)=0,987В.

Из-за большого температурного дрейфа нуля многокаскадные УПТ с непосредственной связью между каскадами не находят применения.

Дрейф нуля почти полностью отсутствует в усилителях с преобразованием сигнала. В них усиливаемое постоянное напряжение на входе усилителя преобразуется в переменное, которое усиливается усилителем переменного напряжения, на выходе которого обратно преобразуется в постоянное напряжение. Преобразование осуществляется по принципу модуляции-демодуляции сигнала (М-Д-М усилители) с помощью электронных коммутаторов, синхронно коммутирующих входное и выходное напряжения. Входное напряжение при этом преобразуется в короткие прямоугольные импульсы, амплитуда которых соответствует мгновенным значениям напряжения входного сигнала в моменты коммутации. Частота коммутации должна не менее чем в два раза превышать максимальную частоту в спектре входного сигнала. Недостатком таких усилителей являются наводки при коммутации малых входных напряжений. Примером такого усилителя является усилитель в интегральном исполнении 140 УД13. Структурная схема М-Д-М усилителя приведена на рис. 4.37.

5.8.1. Дифференциальный усилитель

Значительно минимизировать температурный дрейф нуля можно, используя параллельно-балансные каскады усилителя, построенные на двух идентичных по своим параметрам и характеристикам транзисторах. Такие усилители называются дифференциальными.

Дифференциальные усилители (ДУ) представляют широкий класс усилителей, основным назначением которых является усиление разности между двумя сигналами. По этой причине их также называют разностными усилителями. Свойства ДУ зависят от симметрии между двумя плечами схемы. Балансная природа ДУ делает его идеальным усилителем в интегральном исполнении. Так как практически невозможно получить два абсолютно идентичных по своим параметрам и характеристикам транзистора на дискретных элементах, дифференциальные усилители изготавливают по интегральной технологии, поскольку такой технологии свойственно хорошее согласование элементов усилителя. Принципиальным достижением планарной технологии явилось создание на одной подложке пары строго согласованных по своим параметрам и характеристикам транзисторов. Степень согласования параметров определяется качеством технологического процесса. Для транзисторов, расположенных на одном кристалле, эквивалентная разность температур переходов может быть доведена до нескольких десятых долей градуса. Столь малая разность температур позволяет серийным интегральным дифференциальным структурам иметь разрешающую способность по постоянной составляющей порядка десятых долей милливольта. Температурный дрейф постоянной составляющей при этом имеет порядок единиц микровольт на

Рис.5.38. Дифференциальный усилитель

При полной симметрии схемы, когда напряжения на входах равны нулю, коллекторные токи транзисторов одинаковы, потенциалы коллекторов левого и правого транзисторов также одинаковы и выходное напряжение между коллекторами транзисторов равно нулю. Любые изменения температуры окружающей среды или флуктуации напряжения питания вызовут одинаковые изменения коллекторных токов и коллекторных напряжений транзисторов. Выходное напряжение между коллекторами при этом останется равным нулю.

Дифференциальный усилитель усиливает разность входных сигналов. У высококачественных дифференциальных усилителей сопротивление резистора

Если напряжения генераторов

Если в момент

Рис.5.39. Изменение напряжений на выходах ДУ

Если подать положительный импульс на базу правого транзистора, то правый транзистор будет представлять собой схему с ОЭ, а левый транзистор по отношению к входному сигналу – схему с ОБ. Ток правого транзистора будет увеличиваться, а ток левого транзистора – уменьшаться. При этом также происходит перераспределение тока между транзисторами усилителя.

Сигнал управления, прикладываемый между входами усилителя, называется дифференциальным. Если на входы поданы одинаковые сигналы, то такой сигнал называется синфазным. Идеальный дифференциальный усилитель не дает отклика на синфазный сигнал. Реальный дифференциальный усилитель откликается на синфазный сигнал из-за неидеальности генератора тока и неидеальной симметрии схемы. При этом незначительно изменяется уровень тока

Обычно под синфазным сигналом понимают сигнал помехи, действующей одновременно на оба входа. Синфазный сигнал может появляться также за счет наводок на оба входа усилителя, за счет нестабильности источников питания, за счет неидеальности генератора тока и неидеальной симметрии схемы усилителя, за счет изменения температуры и других воздействий на усилитель. Синфазный сигнал может присутствовать автоматически в некоторых схемах подачи дифференциального сигнала. В этом случае на входах усилителя происходит суммирование полезного сигнала и синфазного мешающего сигнала. Если сигналы на входах ДУ

Решая систему этих уравнений, получим:

Различают коэффициент усиления разностного сигнала и коэффициент передачи синфазного сигнала. Коэффициент усиления разностного сигнала равен:

С учетом крутизны транзистора коэффициент усиления дифференциального сигнала равен, как и у одиночного

Коэффициент передачи синфазного сигнала равен:

Коэффициент передачи синфазного сигнала можно выразить через отношение коллекторного и эмиттерного резисторов:

Поскольку

Величина относительного ослабления синфазного сигнала может быть выражена в логарифмических единицах через коэффициент ослабления синфазного сигнала

Коэффициент усиления дифференциального сигнала для одного каскада дифференциального усилителя составляет

Способность дифференциального усилителя различать по входу малые дифференциальные сигналы на фоне больших синфазных помех является одним из его важнейших достоинств.

Для реального ДУ выходное напряжение равно:

Оценим уровень синфазного сигнала на выходе ДУ следующим примером.

Пример.

Выходное напряжение ДУ будет равно:

Таким образом, погрешность воспроизведения дифференциального сигнала составляет 0,5

Другой характерной особенностью ДУ является низкое значение температурного дрейфа напряжения на выходе. Это обусловлено тем, что температурные изменения напряжений база-эмиттер левого и правого транзисторов воспринимаются усилителем как синфазный сигнал и значительно ослабляются на выходе. Типовая величина температурного дрейфа разности напряжений база-эмиттер для современных ДУ составляет единицы микровольт на градус Цельсия.

Из выражения для коэффициента передачи синфазного сигнала следует, что чем больше

Рис.5.40. Генератор стабильного тока

Выходное сопротивление такого генератора тока велико, так как через резистор

Температурные зависимости токов

С повышением температуры напряжение

Дифференциальный усилительный каскад используется в качестве основного блока в схеме операционного усилителя.

5.8.2. Операционные усилители

Наиболее распространенным классом аналоговых интегральных схем являются монолитные операционные усилители (ОУ). Дифференциальные усилители являются основой схемотехники операционных усилителей. Операционным усилителем называется усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления постоянного напряжения и с большим входным сопротивлением. Обычно ОУ питается от двухполярного источника питания и имеет два входа и один выход. Один вход называется неинвертирующим, так как фаза сигнала на выходе усилителя совпадает с фазой сигнала, поданного на этот вход. Второй вход называется инвертирующим, так как фаза сигнала на выходе усилителя противоположна фазе сигнала на этом входе.

Термин операционный усилитель, возникший впервые в вычислительной технике, в настоящее время существенно изменил свое первоначальное значение. Если ранее с ним отождествляли понятие «решающий усилитель» и неизменно связывали выполнение математических операций – сложения, интегрирования, вычитания, то сейчас эти функции ОУ, хотя и не утратили своего значения, занимают рядовое место в длиннейшем списке возможных применений ОУ в радиоэлектронике, автоматике, измерительной и вычислительной технике. Широкие возможности производства качественных ОУ открылись с внедрением интегральной технологии, позволяющей в одном кристалле создать множество транзисторов с идентичными характеристиками. По своим свойствам ОУ близок к идеальному усилителю напряжения. Идеальный ОУ должен обладать следующими свойствами:

1. Бесконечно большим входным и нулевым выходным сопротивлением.
2. Бесконечно большим коэффициентом усиления в бесконечно широкой полосе частот.
3. У идеального ОУ не должно быть дрейфовых ошибок (дрейф нуля равен 0).

Эти свойства полностью не могут быть реализованы в реальном ОУ. Однако отсюда можно сделать 2 вывода:

1. Входы идеального ОУ не потребляют ток от источника сигнала, так как входное сопротивление равно бесконечности.

2. Между входами идеального ОУ напряжение управления равно нулю, так как коэффициент усиления равен бесконечности.

Эти два вывода можно сформулировать как принцип виртуального замыкания, который поясняется на рис.5.41. При виртуальном замыкании, как и при обычном, напряжение между замкнутыми зажимами равно нулю. Однако в отличие от обычного замыкания, ток источника сигналов в виртуальное замыкание не ответвляется, а течет через резистор обратной связи. Для тока виртуальное замыкание эквивалентно разрыву цепи. При этом инвертирующий вход (обозначен кружком) можно считать потенциально заземленным.

Рис5.41. Принцип виртуального замыкания

Достоинством ОУ с характеристиками, близкими к идеальным, является то, что он может выполнять большое количество математических операций путем применения пассивных цепей обратной связи, охватывающих усилитель. Если входное и выходное сопротивления усилителя являются соответственно очень высоким и очень низким по отношению к величине сопротивления цепи обратной связи, и если коэффициент усиления достаточно велик, то результирующие характеристики усилителя определяются только параметрами элементов цепи внешней обратной связи.

Структурная схема ОУ показана на рисунке 5.42.

Рис.5.42. Структурная схема ОУ

В ходным каскадом ОУ является дифференциальный усилитель (ДУ), который для уменьшения статических и дрейфовых ошибок и повышения входного сопротивления работает в режиме микроамперных токов и имеет обычно небольшой коэффициент усиления по напряжению (К = 10). Работа в режиме микроамперных токов позволяет обеспечить не только высокое значение входного сопротивления, но и хорошие шумовые параметры, и низкий уровень дрейфа. Для обеспечения высокой стабильности, хорошего подавления синфазной помехи, малого дрейфа нуля в цепи эмиттеров первого ДУ включен генератор стабильного тока. За входным ДУ включается следующий дифференциальный усилитель – усилитель напряжения (УН), который обычно работает с токами эмиттеров транзисторов, имеющих уровень 1 –2 мА, поэтому его коэффициент усиления всегда превышает 100.

Наиболее широкое распространение получили трех — и двухкаскадные ОУ. В ОУ применяют покаскадное соединение дифференциальных усилителей, поэтому из-за отсутствия разделительных конденсаторов на базах второго каскада ДУ будут значительные постоянные составляющие коллекторного напряжения предыдущего каскада. Чтобы предотвратить насыщение транзисторов второго ДУ, потенциалы их эмиттеров должны быть выше потенциала «земли» примерно на ту же величину, что и потенциалы на их базах. Необходимый сдвиг уровня обеспечивает УН. Выходной каскад ОУ представляет собой усилитель мощности, позволяющий получить необходимое усиление по мощности и малое значение выходного сопротивления.

Обычно в ОУ применяют двухполярное питающее напряжение, чтобы обеспечить возможность работы, как с положительными, так и отрицательными входными сигналами. Двухполярное питание облегчает получение на выходе ОУ нулевого потенциала при отсутствии напряжения на входе. Как правило, ОУ работают с напряжениями питания

Амплитудная характеристика ОУ для инвертирующего и неинвертирующего входов имеет вид, показанный на рисунке 5.43.

Рис.5.43. Амплитудная характеристика ОУ

(1- для инвертирующего входа, 2 – для неинвертирующего входа)

Из амплитудной характеристики видно, что напряжение на выходе ОУ равно нулю, когда входное напряжение равно нулю. В реальном ОУ наблюдается разбаланс, т. е.

Современные ОУ являются двухкаскадными. Они состоят из сложного входного каскада с повышенным коэффициентом усиления и выходного каскада. АЧХ ОУ аппроксимируют прямыми линиями, изломы которых соответствуют полюсам АЧХ. Такая идеализированная АЧХ называется диаграммой Боде. Двухкаскадный ОУ имеет 2 излома идеализированной амплитудно-частотной характеристики. Чтобы усилитель работал устойчиво, его АЧХ должна быть такой, как у фильтра нижних частот первого порядка, то есть скорость спада АЧХ не должна превышать 20дБ/декаду изменения частоты. Фазовый сдвиг выходного сигнала ОУ должен быть меньше

На рисунке 5.44 показаны амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики ОУ с частотной коррекцией и без коррекции.

Рис.5.44. АЧХ и ФЧХ операционного усилителя с частотной коррекцией и без коррекции.

Граничной частотой или частотой единичного усиления ОУ называется частота, при которой коэффициент усиления ОУ без обратной связи становится равным 1(0дБ). Для обеспечения стабильности работы ОУ, расширения его динамического диапазона и получения необходимой рабочей полосы частот в ОУ вводят отрицательную обратную связь.

Широко применяются в радиоэлектронной аппаратуре ОУ общего применения К140УД6, К140УД7, К544УД1, К140УД17, К1409УД1, К140УД20, К1401УД1 и другие. Микросхема ОУ К140УД20 содержит в корпусе два ОУ, а микросхема К1401УД1 – четыре ОУ. Набор параметров ОУ содержит около 20 наименований. Эти параметры, приводимые в справочниках, позволяют оценить качество ОУ без его испытания.

Коэффициент усиления современных ОУ составляет сотни тысяч. Так ОУ К140УД17 имеет коэффициент усиления порядка

5.8.2.1. Схемы включения операционных усилителей

Инвертирующий усилитель

Схема инвертирующего усилителя показана на рисунке 5. 45.

Рис.5.45. Инвертирующий ОУ

Входной сигнал подается на инвертирующий вход. Неинвертирующий вход заземляется. Фаза усиленного сигнала на выходе ОУ противоположна фазе входного сигнала. Исходя из принципа виртуального замыкания, можно записать:

Напряжение на выходе равно:

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя равен:

Последнее выражение является достаточно точным, если собственный коэффициент усиления самого ОУ намного больше требуемого коэффициента усиления ОУ с обратной связью. Например, для получения усилителя с коэффициентом усиления 100, коэффициент усиления ОУ без обратной связи должен составлять

Неинвертирующий усилитель

Если источник сигналов подключить к неинвертирующему входу, то получим неинвертирующий усилитель, схема которого приведена на рисунке 5.46.

Рис5.46. Неинвертирующий ОУ

Напряжение обратной связи на инвертирующем входе равно:

Коэффициент обратной связи равен:

Напряжение на выходе ОУ будет равно:

Откуда:

Из этого выражения найдем коэффициент усиления неинвертирующего ОУ:

При

Повторитель напряжения

На рисунке 5.47 показана схема повторителя напряжения на ОУ.

Рис.5.47. Повторитель напряжения

Положив в (5.112)

Напряжение на выходе повторяет входное напряжение.

Интегратор

Если в цепь отрицательной обратной связи включить конденсатор, как показано на рисунке 5.48, то получим схему инвертирующего интегрирующего усилителя, у которого выходное напряжение пропорционально интегралу от входного напряжения.

Рис.5.48. Интегрирующий усилитель

На основании принципа виртуального замыкания можно записать:

Ток

Подставив значение тока из выражения (5.113) получим:

В отличие от интегрирующей цепочки происходит линейный заряд конденсатора входным током, величина которого определяется резистором R. Если входной сигнал представляет собой переменное напряжение, изменяющееся по косинусоидальному закону, то есть

Как видно из этого выражения, амплитуда выходного сигнала обратно пропорциональна круговой частоте

Если входное напряжение постоянно, то напряжение на выходе будет равно

То есть выходной сигнал возрастает со временем. Поэтому эта схема пригодна для формирования пилообразного напряжения.

Дифференциатор

Если в схеме интегратора поменять местами резистор и конденсатор, то получим инвертирующий дифференцирующий ОУ, схема которого приведена на рисунке 4. 49.

Рис.5.49. Дифференцирующий усилитель

Напряжение на входе дифференцирующего усилителя равно:

. (5.118)

Ток из этого выражения равен

Подставив значение тока в выражение (5.118), получим напряжение на выходе дифференцирующего усилителя

Если к входу подключить генератор синусоидального напряжения

Отсюда видно, что амплитудно-частотная характеристика схемы дифференциатора в логарифмическом масштабе представляет собой прямую с наклоном +6дБ на октаву изменения частоты.

Следует отметить, что данная схема становится неустойчивой на больших частотах из-за дополнительного фазового сдвига в цепи обратной связи. Для уменьшения фазового сдвига в цепи обратной связи последовательно с конденсатором включают резистор

Суммирующий ОУ

Ниже на рисунке 5. 50 приведена схема суммирующего инвертирующего усилителя.

Рис5.50. Суммирующий усилитель

Этот усилитель суммирует входные токи на резисторе обратной связи. Напряжение на выходе усилителя пропорционально сумме входных токов и равно:

Такая схема широко применяется в цифро-аналоговых преобразователях для суммирования весовых токов.

Логарифматор

Если в цепь обратной связи включить нелинейный элемент, то получим схему логарифмирующего усилителя, показанную на рисунке 5.51.

Рис.5.51. Логарифмирующий усилитель

В качестве нелинейного элемента используется полупроводниковый диод. Для положительных входных сигналов ток, протекающий через диод, соответствует прямой ветви вольтамперной характеристики диода и равен:

Это равенство достаточно точное при напряжении на диоде

Из выражения (5.123) напряжение на диоде равно

Поскольку ток, протекающий через диод, равен

То напряжение на выходе усилителя будет равно:

Из этого выражения видно, что напряжение на выходе операционного усилителя пропорционально логарифму входного напряжения.

Для отрицательных входных сигналов необходимо включить диод в обратной полярности. Вместо диода можно использовать биполярный транзистор в диодном включении.

Антилогарифматор

Если нелинейный элемент включить на входе ОУ, то получим антилогарифмирующий усилитель.

Рис.5.52. Антилогарифмирующий усилитель

Для этой схемы справедливы следующие соотношения:

Подставляя значение тока из (5.129) в (5.128), получим:

. (5.130)

Напряжение на выходе усилителя пропорционально антилогарифму входного напряжения.

Активные фильтры

Реализация фильтров с индуктивностями в области низких частот затруднительна, так как для низкочастотного диапазона необходимы большие катушки, которые сложны в изготовлении и обладают плохими электрическими характеристиками. Применения катушек индуктивностей для фильтров в области низких частот можно избежать, используя

На рис.5.53 показаны фильтры первого порядка нижних и верхних частот.

а б

Рис.5.53. Активные фильтры первого порядка нижних (а) и верхних (б) частот

АЧХ фильтра нижних частот определяется интегрирующей цепью на входе и описывается выражением

Фильтр верхних частот является инвертирующим. Его АЧХ определяется дифференцирующей цепью и описывается выражением

Активные фильтры более высоких порядков можно построить из последовательно соединенных фильтров первого, второго, третьего порядков.

10 схем на (почти) все случаи жизни / Хабр

Всем привет!

В последнее время я по большей части ушел в цифровую и, отчасти, в силовую электронику и схемы на операционных усилителях использую нечасто. В связи с этим, повинуясь неуклонному закону полураспада памяти, мои знания об операционных усилителях стали постепенно тускнеть, и каждый раз, когда все-таки надо было использовать ту или иную схему с их участием, мне приходилось гуглить ее расчет или искать его в книгах. Это оказалось не очень удобно, поэтому я решил написать своего рода шпаргалку, в которой отразил наиболее часто используемые схемы на операционных усилителях, приведя их расчет, а также результаты моделирования в LTSpice.

Введение

В рамках данной статьи будет рассмотрено десять широко используемых схем на операционных усилителя. При написании данной статьи я исходил из того, что читатель знает, что такое операционный усилитель и хотя бы в общих чертах представляет, как он работает. Также предполагается, что ему известны базовые вещи теории электрических цепей, такие как закон Ома или расчет делителя напряжения.

Не следует воспринимать эту статью как законченное руководство по применению операционных усилителей в любых ситуациях. Для большого количества задач, действительно, этих схем может быть достаточно, однако в сложных проектах всегда может потребоваться что-то нестандартное.

1. Неинвертирующий усилитель

Неинвертирующий усилитель – наверное, наиболее часто встречающаяся схема включения операционного усилителя, она приведена на рисунке ниже.

В этой схеме усиливаемый сигнал подается на неинвертирующий вход операционного усилителя, а сигнал с выхода через делитель напряжения попадает на инвертирующий вход.

Расчет этой схемы прост, он строится исходя из того, что операционный усилитель, охваченный петлей обратной связи, отрабатывает входное воздействие таким образом, чтобы напряжение на инвертирующем входе было равно напряжению на неинвертирующем:

Из этой формулы легко получается коэффициент усиления неинвертирующего усилителя:

Рассчитаем и промоделируем неинвертирующий усилитель со следующими параметрами:

• Операционный усилитель LT1803
• Коэффициент усиления
• Частота входного сигнала
• Амплитуда входного сигнала
• Постоянная составляющая входного сигнала

Выберем из ряда Е96

и

. Тогда коэффициент усиления будет равен

Результат моделирования данной схемы приведен на рисунке (картинка кликабельна):

Давайте теперь рассмотрим граничные случаи этого усилителя. Допустим, величина сопротивления резистора . При этом мы получим, что коэффициент усиления будет стремиться к бесконечности. На самом деле, конечно, это хоть и очень большая, но все-таки конечная величина, она обычно приводится в документации на микросхему конкретного операционного усилителя. С другой стороны, величина выходного напряжения реального операционного усилителя даже при бесконечно большом коэффициенте усиления не может быть бесконечно большой: она ограничена напряжением питания микросхемы. На практике она зачастую даже несколько меньше, за исключением некоторых типов усилителей, которые отмечены как rail-to-rail. Но в любом случае не рекомендуется загонять операционные усилители в предельные состояния: это приводит к насыщению их внутренних выходных каскадов, нелинейным искажениям и перегрузкам микросхемы. Поэтому данный предельный случай не несет какой-то практической пользы.

Гораздо больший интерес представляет собой другой предельный случай, когда величина сопротивления . Его мы рассмотрим в следующем разделе.

2. Повторитель

Как уже говорилось ранее, включение операционного усилителя по схеме повторителя – это предельный случай неинвертирующего усилителя, когда один из резисторов имеет нулевое сопротивление. Схема повторителя приведена на рисунке ниже.

Как видно из формулы, приведенной в прошлом разделе, коэффициент передачи для повторителя равен единице, то есть выходной сигнал в точности повторяет входной. Зачем же вообще нужен операционный усилитель в таком случае? Он выступает в роли буфера, обладая высоким входным сопротивлением и маленьким выходным. Когда это бывает нужно? Допустим, мы имеем какой-то источник сигнала с большим выходным сопротивлением и хотим этот сигнал без искажения передать на относительно низкоомную разгрузку. Если мы это сделаем напрямую, без каких бы то ни было буферов, то неизбежно потеряем какую-то часть сигнала.

Убедимся в этом с помощью моделирования схемы со следующими основными параметрами:

• Выходное сопротивление источника сигнала 10 кОм
• Сопротивление нагрузки 1 кОм
• Частота входного сигнала
• Амплитуда входного сигнала
• Постоянная составляющая входного сигнала

Моделирования будем проводить для двух случаев: в первом случае пусть источник сигнала работает на нагрузку через повторитель, а во втором случае — напрямую.

Результаты моделирования приведены на рисунке ниже (картинка кликабельна): на верхней осциллограмме выходной и входной сигналы в точности совпадают друг с другом, тогда как на нижней сигнал на выходе в несколько раз меньше по амплитуде относительно сигнала на входе.

Вместо повторителя на операционном усилителе можно также использовать и эмиттерный повторитель на транзисторе, не забывая, однако, про присущие ему ограничения.

3. Инвертирующий усилитель (классическая схема)

В схеме инвертирующего усилителя входной сигнал подается на инвертирующий вывод микросхемы, на него же заведена и обратная связь. Неинвертирующий вход при этом подключается к земле (иногда к источнику смещения). Типовая схема инвертирующего усилителя приведена на рисунке ниже.

Для входной цепи инвертирующего усилителя можно записать следующее выражение:

Где

— напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя.

Поскольку операционный усилитель, охваченный петлей обратной связи, стремится выровнять напряжения на своих входах, то

, и при заземленном неинвертирующем входе получаем

Отсюда коэффициент усиления инвертирующего усилителя равен

По инвертирующему усилителю можно сделать следующие выводы:

1. Инвертирующий усилитель инвертирует сигнал. Это значит, что необходимо применение двухполярного питания.
2. Величина модуля коэффициента усиления инвертирующего усилителя равна отношению резисторов цепи обратной связи. При равенстве номиналов двух резисторов коэффициент усиления равен -1, т.е. инвертирующий усилитель работает просто как инвертор сигнала.
3. Величина входного сопротивления инвертирующего усилителя равна величине резистора R1. Это важно, потому что при маленьких значениях R1 может сильно нагружаться предыдущий каскад.

Для примера рассчитаем инвертирующий усилитель со следующими параметрами:

• Операционный усилитель LT1803
• Коэффициент усиления
• Частота входного сигнала
• Амплитуда входного сигнала
• Постоянная составляющая входного сигнала

В качестве резисторов в цепи обратной связи выберем резисторы номиналами

и

: их отношение как раз равно десяти.

Результаты моделирования усилителя приведены на рисунке (картинка кликабельна).

Как видим, выходной сигнал в 10 раз больше по амплитуде, чем входной, и при этом проинвертирован.

Входное сопротивление данной схемы равно . А что будет, если источник сигнала будет иметь значительное выходное сопротивление, допустим, эти же 10 кОм? Результат моделирования этого случая представлен на рисунке ниже (картинка кликабельна).

Амплитуда выходного сигнала просела в два раза по сравнению с предыдущим случаем! Очевидно, что это все из-за того, что выходное сопротивление генератора в этом случае равно входному сопротивлению инвертирующего усилителя. Таким образом, стоит всегда помнить про эту особенность инвертирующего усилителя. Как же быть, если все-таки требуется обеспечить работу источника сигнала с высоким выходным сопротивлением на инвертирующий усилитель? В теории надо увеличивать сопротивление R1. Однако одновременно с эти будет расти и сопротивление R2. Если мы хотим обеспечить входное сопротивление схемы в 500 кОм при коэффициенте усиления 10, резистор R2 должен иметь сопротивление в 5 МОм! Такие большие номиналы сопротивлений применять не рекомендуется: схема будет очень чувствительной к наводкам, пыли и флюсу на печатной плате. Есть ли какие-то выходы из этой ситуации? На самом деле да. Можно, например, использовать буфер-повторитель, который мы рассмотрели в прошлом разделе. А можно еще применить схему с Т-образным мостом в обратной связи, про нее поговорим в следующем разделе.

4. Инвертирующий усилитель с Т-образным мостом в цепи ОС

Схема инвертирующего усилителя с Т-образным мостом в цепи обратной связи приведена на рисунке ниже.

Коэффициент усиления этой схемы равен

Рассчитаем усилитель со следующими параметрами:

Расчет показывает, что следящие номиналы резисторов должны сформировать усилитель с Т-образным мостом, отвечающий заявленным требованиям:

Результаты моделирования схемы усилителя приведены на рисунке ниже (картинка кликабельна).

Попробуем теперь подключить источник с выходным сопротивлением 10 кОм, как мы это сделали в предыдущем разделе. Получим такую картинку (кликабельно):

Выходной сигнал практически не изменился по амплитуде по сравнению с предыдущим моделированием, и это ни в какое сравнение не идет с тем, насколько он проседал в схеме простого инвертирующего усилителя без Т-моста. Кроме того, как мы видим, эта схема позволяет обойтись без мегаомных резисторов даже при больших коэффициентах усиления и значительном входном сопротивлении.

5. Инвертирующий усилитель в схемах с однополярным питанием

Схемы с однополярным питанием распространены гораздо больше, чем схемы с двухполярным. Вместе с тем, как мы выяснили в прошлых двух разделах, при использовании схемы инвертирующего усилителя у нас меняется знак выходного напряжения, что влечет за собой обязательное применение двухполярного источника питания. Можно ли как-то обойти это ограничение и использовать инвертирующий усилитель в схемах с однополярным питанием? На самом деле можно, для этого надо на неинвертирующий вход усилителя подать напряжение смещения как показано на рисунке ниже

Позиционные обозначения R1 и R2 показаны условно. Они одни и те же для разных резисторов на схеме, что, конечно, невозможно для реальной схемы, однако допускается на рисунке для подчеркивания того, что эти резисторы имеют одинаковые номиналы.

Расчет этой схемы строится все на том же принципе равенства напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входах усилителя. Ток через цепочку резисторов R1-R2 инвертирующего плеча равен.

Отсюда напряжения на инвертирующем входе равно

Напряжение на неинвертирующем входе равно

Исходя из принципа равенства напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах получаем

Таким образом, напряжение на выходе операционного усилителя равно

Отсюда делаем вывод, что для корректной работы напряжения смещения

должно быть больше максимального входного напряжения с учетом подаваемого на вход напряжения смещения.

Промоделируем схему инвертирующего усилителя со следующими параметрами:

Результаты моделирования приведены на рисунке ниже (картинка кликабельна)

Как видим, мы получили усиленный в 10 раз инвертированный сигнал, при этом сигнал проинвертировался, однако, не залез в отрицательную область.

6. Инвертирующий сумматор

Операционный усилитель можно использовать для суммирования различных сигналов. С помощью резисторов можно задавать «вес» каждого из сигнала в общей сумме. Схема инвертирующего сумматора приведена на рисунке ниже.

Расчет инвертирующего сумматора очень прост и основывается на принципе суперпозиции: суммарный выходной сигнал равен сумме отдельных составляющих:

Рассчитаем и произведем моделирование инвертирующего сумматора со следующими параметрами:

Для обеспечения требуемых «весов»

,

и

выберем следущие номиналы резисторов из ряда Е96:

Результат моделирования приведен на рисунке ниже (картинка кликабельна).

Видим, что выходной сигнал проинвертирован и усилен в соответствии с выражением, приведенным выше. Однако стоит всегда помнить, что приведенное выше выражение верно для постоянных напряжений (либо же мгновенных значений переменного сигнала). Если же сдвинуть сигналы по фазе или если они будут обладать разной частотой, то результат будет совершенно другим. Аналитически его можно рассчитать, воспользовавшись формулами преобразования тригонометрических выражений (в случае, если мы имеем дело с синусоидальными сигналами). В качестве примера на рисунке ниже приведен результат моделирования инвертирующего сумматора для случая сдвинутых по фазе входных сигналов (изображение кликабельно).

Как видим, итоговый сигнал не превышает по амплитуде сигнал , а также имеет в начальной части артефакты, вызванные постепенным появлениями сигналов на входах.
Необходимо также помнить, что инвертирующий сумматор – по сути все тот же инвертирующий усилитель, и его входное сопротивление определяется величиной резистора в цепи обратной связи, поэтому его надо аккуратно применять в случаях, если источник сигнала имеет большое выходное сопротивление.

7. Дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель предназначен для усиления разности сигналов, поступающих на его входы. Такое включение усилителей широко используется, например, для усиления сигнала с резистора-шунта-датчика тока. Что немаловажно, операционный усилитель в таком включении помимо, собственно, усиления сигнала, давит синфазную помеху.

Схема дифференциального усилителя приведена на рисунке.

Для дифференциального усилителя можно записать следующие выражения:

Решая эту систему уравнений, получаем

Если мы примем, что

то данное выражение упрощается и преобразуется в

Таким образом, коэффициент усиления дифференциального сигнала определяется отношением R2 к R1.

Эта формула (да и сама схема включения дифференциального усилителя) очень похожа на рассмотренный ранее случай инвертирующего усилителя в схеме с однополярным питанием. Действительно, все так и есть: схема инвертирующего усилителя с однополярным питанием и напряжением смещения есть частный случай дифференциального усилителя, просто в ней на один из входов подается не какой-то переменный сигнал, а постоянное напряжение.

Произведем моделирование схемы со следующими параметрами:

Результаты моделирования приведены на рисунке ниже (изображение кликабельно).

Как видим, разница между сигналами и в 5 мВ оказалась усиленной в 50 раз и стала 250 мВ.

Посмотрим теперь, как дифференциальный усилитель давит синфазную помеху. Для этого подключим к сигналам и общий генератор белого шума и произведем моделирование, его результаты представлены на рисунке (картинка кликабельна).

На верхней осциллограмме приведены сигналы и с добавленной помехой: самого сигнала уже даже не видно за шумами. На нижней осциллограмме приведен результат работы дифференциального усилителя. Поскольку помеха одна и та же для инвертирующего и неинвертирующего входа, дифференциальный усилитель ее убирает, и в результате мы имеем чистый сигнал, не отличающийся от случая без помехи.

Однако стоит все же помнить, что способность операционного усилителя давить синфазную помеху не бесконечна, данный параметр обычно приводится в документации на операционный усилитель. Кроме того, нельзя забывать и про величину входного сопротивления дифференциального усилителя со стороны инвертирующего входа: оно по-прежнему может быть невелико.

8. Источник тока

Операционный усилитель при определенном включении может работать как источник тока. Источник тока поддерживает постоянный ток вне зависимости от величины сопротивления нагрузки (в идеальном источнике нагрузка может быть вообще любая, в реальном – не больше какой-либо величины, пропорциональной максимально возможному напряжению, которое может сформировать на ней источник тока). Возможно как минимум две схемы источника тока на операционном усилителе: с плавающей нагрузкой и с заземленной нагрузкой. Схема источника тока с плавающей нагрузкой предельно проста и приведена на рисунке ниже

Как видим, на неинвертирующий вход подается опорное напряжение, а в роли нагрузки выступает один из элементов обратной связи. Величина тока при этом определяется следующим выражением

Однако все-таки чаще требуется, чтобы нагрузка была заземлена. В этому случае схема немного усложняется: потребуется дополнительный транзистор. Для этих целей лучше брать полевой транзистор: у биполярного транзистора токи коллектора и эмиттера немного отличаются из-за тока базы, что приведет к менее стабильной работе источника тока. Схема источника тока на операционном усилителе с заземленной нагрузкой приведена на рисунке ниже

Величина тока рассчитывается так:

Произведем расчет и моделирование источника тока со следующими параметрами:

• Операционный усилитель LT1803
• Величина силы тока
• Величина сопротивления нагрузки

Для обеспечения заданных характеристик подойдут следующие номиналы сопротивлений резисторов:

Результат моделирования источника тока с заданными параметрами представлен на рисунке ниже (изображение кликабельно).

На рисунке приведено два графика. Верхний график показывает величину тока через сопротивление нагрузки, и она равна 10 мА. Нижний график показывает напряжение на нагрузке, оно равно 100 мВ. Попробуем теперь изменить сопротивление нагрузки: вместо 10 Ом возьмем 100 Ом и промоделируем (изображение кликабельно):

Как мы видим, через нагрузку течет все тот же самый ток в 10 мА: операционный усилитель отработал изменение нагрузки, повысив на ней напряжение, оно теперь стало равным 1 В. Но в реальности операционный усилитель не сможет поднимать напряжение бесконечно: оно ограничено напряжением источника питания (а зачастую еще и несколько меньше него). Что же будет, если задать сопротивление нагрузки слишком высоким? По сути, источник тока перестает работать. На рисунке ниже пример моделирования источника с сопротивление нагрузки в 1 кОм (изображение кликабельно).

Согласно графику, ток через нагрузку теперь уже никакие не 10 мА, а всего лишь 4 мА. При дальнейшем повышении сопротивления нагрузки ток будет все меньше и меньше.

Дополнительно по приведенным схемам источников тока на операционных усилителях надо отметить, что стабильность выходного тока в них зависит от стабильности напряжения , в связи с этим оно должно быть хорошо стабилизированным. Существуют более сложные схемы, которые позволяют уйти от этой зависимости, но в рамках данной статьи мы их рассматривать не будем.

9. Интегратор на операционном усилителе

Думаю, что все читатели знакомы с классической схемой интегратора на RC-цепочке:

Эта схема чрезвычайно широко используется на практике, однако имеет в себе один серьезный недостаток: выходное сопротивление этой схемы велико и, как следствие, входной сигнал может существенно ослабляться. Для устранения этого недостатка возможно использование операционного усилителя.

Простейшая схема интегратора на операционном усилителе, встречающаяся во всех учебниках, приведена на рисунке ниже.

Как видно из рисунка — это инвертирующий интегратор, т.е. помимо интегрирования сигнала, он меняет также и его полярность. Следует отметить, что это требуется далеко не всегда. Еще один серьезный недостаток этой схемы — конденсатор интегратора накапливает в себе заряд, который надо как-то сбрасывать. Для этого можно либо применять резистор, включенный параллельно с конденсатором (однако необходимо учитывать также его влияние на итоговый сигнал), либо же сбрасывать заряд с помощью полевого транзистора, открывая его в нужные моменты времени. По этой причине я решил рассмотреть более подробно другую схему интегратора с использованием операционного усилителя, которая, на мой взгляд, заслуживает больший практический интерес:

Как видно из рисунка, эта схема представляет собой классический интегратор на RC-цепочке, к которому добавлен повторитель на операционном усилителе: с помощью него решается проблема выходного сопротивления.

Интегратор можно также рассматривать как фильтр нижних частот. Частота среза АЧХ фильтра высчитывается по формуле

Тут стоит обратить внимание на один очень важный момент. Надо всегда помнить, что частота среза, рассчитанная выше, верна только для RC-цепочки и не учитывает частотных свойств самого операционного усилителя. Частотными свойствами операционного усилителя можно пренебречь, если мы попадаем в его рабочий диапазон частот, но если мы вдруг выйдем за него, то итоговая частотная характеристика схемы будет совсем не такой, как мы ожидали. Грубо говоря, если у нас RC-цепочка настроена на 1 МГц, а операционный усилитель позволяет работать до 100 МГц – все хорошо. Но если у нас цепочка на 10 МГц, а операционный усилитель работает до 1 МГц – все плохо.

В качестве примера рассчитаем ФНЧ со следующими параметрами частотой среза АЧХ в 1 МГц. Для такой частоты можно выбрать

• Частота среза АЧХ
• Операционный усилитель LT1803 (Максимальная частота 85 МГц)

Для заданной частоты среза АЧХ подойдут следующие номиналы сопротивления и емкости RC-цепочки:

Результат моделирования приведен на рисунке ниже (изображение кликабельно). На этом рисунке показаны две частотные характеристики: отдельно для RC-цепочки (красная линия) и для всей схемы целиком (RC-цепочка+операционный усилитель, зеленая линия).

Как видно из рисунка, красная и зеленая линии сначала совпадают, а начиная с определенной частоты зеленая идет вниз гораздо круче. Это как раз и объясняется тем, что на частотные свойства схемы начинает оказывать влияние уже сам операционный усилитель.

Ну и поскольку все-таки мы рассматриваем интегратор, то на следующем рисунке (кликабельно) приведена классическая картинка из учебников: интегрирование прямоугольных импульсов. Параметры интегратора те же, какие были в предыдущем моделировании частотной характеристики.

10. Дифференциатор на операционном усилителе

Схема простейшего дифференциатора на RC-цепочке известна ничуть не меньше, чем схема интегратора:

Эта схема имеет все тот же недостаток, связанный с высоким выходным сопротивлением, и для его устранения можно аналогичным образом применить операционный усилитель. Схема инвертирующего дифференциатора получается из схемы инвертирующего интегратора путем замены конденсаторов на резисторы и резисторов на конденсаторы, она приведена на рисунке ниже.

Однако и в этом случае более подробно рассмотрим другую схему, состоящую из классического дифференциатора на RC-цепочке и повторителя на операционном усилителе:

Если интегратор мы рассматривали как простейший фильтр нижних частот, то дифференциатор наоборот – фильтр верхних частот. Частота среза АЧХ считается все по той же формуле

В случае дифференциатора также нельзя забывать про частотные свойства самого операционного усилителя: здесь они выражены даже более ярко, чем в случае с интегратором. Как мы уже убедились в прошлом разделе, начиная с определенной частоты операционный усилитель работает как фильтр нижних частот, тогда как дифференциатор – это фильтр верхних частот. Вместе они будут работать как полосовой фильтр.

В качестве примера рассчитаем ФВЧ с частотой среза АЧХ равной тем же 1 МГц. Для такой частоты можно выбрать все те же номиналы компонентов, которые были в случае ФНЧ:

Результат моделирования приведен на рисунке ниже (картинка кликабельна). На этом рисунке показаны две частотные характеристики: отдельно для RC-цепочки (красная линия) и для всей схемы целиком (RC-цепочка + операционный усилитель, зеленая линия).

Как видно из рисунка, красная и зеленая линии сначала совпадают, а начиная с определенной частоты, зеленая линия идет резко вниз, тогда как красная линия, отражающая работу непосредственно самой RC-цепочки, горизонтальна.

Работа дифференциатор при подаче на его вход прямоугольных импульсов приведена на рисунке ниже (изображение кликабельно).

Заключение

В данной статье мы рассмотрели десять наиболее часто встречающихся схем на операционных усилителях. Операционный усилитель – мощный инструмент в умелых руках, и количество схем, которые можно создать с его помощью, конечно, многократно превосходит то, что было рассмотрено, однако, надеюсь, данный материал будет кому-то полезен и поможет более уверенно использовать этот компонент в своих разработках.

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: — Изд. 2-е. — М.: Издательство БИНОМ — 2014. — 704 с
2. Картер Б., Манчини Р. Операционные усилители для всех — М.: Издательский дом «Додэка — XXI» — 2011. — 509 с
3. LT1803

Комбинированный усилитель постоянного напряжения

Комбинированный усилитель постоянного напряжения КНМК-480

Описания

Ассортимент усилителей мощности предназначен для обычных коммерческих и промышленных систем громкой связи. Конструкция для монтажа в стойку типа 3U, с номинальной мощностью в диапазоне от 240 Вт, 480 Вт, 650 Вт, которая обеспечивает широкий выбор для удовлетворения требований различных стандартов звуковой системы. Оба сбалансированы и не сбалансированы. линейные входы делают его доступным для установщика, симметричные линейные выходы питают другой усилитель мощности, а также гарантируют, что передача сигнала будет менее шумной, а выходы громкоговорителей на большее расстояние 70 В, 100 В и 4-16 Ом удобны для установки при выборе другого согласования колонок. Amatching. Включен основной регулятор громкости. Полная защита включает в себя зажим, короткое замыкание, высокую температуру и перегрузку. Показания по питанию, сигнальному зажиму, защите и температуре.

Характеристики

      * Усилитель для монтажа в стойку типа 3U.

      * Номинальная мощность от 240 Вт, 480 Вт, 650 Вт.

      * 70 В, 100 В и выходы динамика 4-16 Ом.

      * Изолированный трансформатор для безопасной работы человека.

      * Сбалансированный линейный вход типа XLR и дисбаланс 1/4 дюймового линейного входа телефона TRS.

      * Сбалансированный линейный выход типа XLR подается на другой усилитель мощности

      * Надежная защита от перегрева, перегрузки, зажима и короткого замыкания.

      * Показания для питания, сигнала, клипа, защиты и температуры

      * Отличное устройство радиатора охлаждения вентилятора, обеспечивающее эффективную работу

Необязательный

      * Вход 24 В постоянного тока доступен на моделях менее 480 Вт.

      * Панель с / без поручня

      * Модуль мониторинга неисправностей, он может выдавать сигнал короткого замыкания для достижения переключателя основного / резервного усилителя.

Задняя панель

преимуществ прямого | Корона Аудио

У электроэнергетических компаний есть хорошая идея, которая нашла применение в аудиотехнике. Когда они пропускают мощность через несколько миль кабеля, они сводят к минимуму потери резистивной мощности, передавая мощность как с высоким напряжением, так и с низким током. Для этого они используют повышающий трансформатор на электростанции и понижающий трансформатор на территории каждого клиента. Это снижает потери мощности из-за нагрева силовых кабелей I ² R.

То же решение можно применить к аудиосвязи в виде системы постоянного напряжения (обычно 70 вольт).Такая система часто используется, когда один усилитель мощности управляет множеством громкоговорителей через длинные кабели (более 50 футов). Некоторыми примерами этого условия являются распределенные акустические системы для P.A., пейджинга или фоновой музыки с низким уровнем звукового давления.

Что такое постоянное напряжение? Ярлык «постоянное напряжение» сбивает с толку, потому что напряжение в аудиопрограмме действительно не является постоянным. Лучшим термином могло бы быть «высокое напряжение».

На рисунке 1 показана типичная высоковольтная система. Трансформатор на выходе усилителя мощности увеличивает напряжение примерно до 70 вольт при полной мощности.У каждого динамика есть понижающий трансформатор, который подбирает линию 70 В для соответствия импедансу каждого динамика. Первичные обмотки всех трансформаторов динамиков подключены параллельно вторичной обмотке трансформатора усилителя мощности.

Рисунок 1. Аудиосистема с постоянным (высоковольтным) напряжением.

Сигнальная линия к громкоговорителям имеет высокое напряжение, слабый ток и обычно имеет высокий импеданс. Типичные линейные значения для 100-ваттного усилителя – 70 В, 1,41 ампер и 50 Ом.

Каким образом линия 70 В получила свое название? Предполагалось, что на линии будет пик 100 В, что соответствует среднеквадратическому значению 70,7 В. Технически правильное значение составляет 70,7 В (среднеквадратичное значение), но обычно используется термин «70 В». На максимальной мощности усилителя с синусоидальным сигналом 70 вольт. Фактическое напряжение зависит от номинальной мощности усилителя мощности и коэффициента увеличения трансформатора. Напряжение аудиопрограммы в системе на 70 В может не достигать даже 70 В. И наоборот, пики в аудиопрограмме могут превышать 70 В.

Были опробованы различные напряжения, такие как 25, 35, 50, 70, 100, 140 и 200 вольт, но система на 70 вольт стала наиболее распространенной. Система на 200 В используется редко, но при длине кабеля более одной мили.

Преимущества высоковольтной эксплуатации

Как указывалось ранее, линия высокого напряжения снижает потери мощности из-за нагрева кабеля. Это потому, что акустический кабель передает аудиосигнал слабым током. Следовательно, вы можете использовать кабель динамика меньшего диаметра или очень длинные кабели без потери чрезмерной мощности.

Еще одно преимущество работы под высоким напряжением состоит в том, что вы можете более легко обеспечить усилитель согласованной нагрузкой. Предположим, вы подключаете десятки динамиков к одному выходу усилителя на 8 Ом. Подключение динамиков в последовательно-параллельную комбинацию с общим сопротивлением 8 Ом может оказаться затруднительным. Также плохая практика – запускать динамики последовательно, потому что при выходе из строя одного динамика все динамики в серии будут потеряны. Это изменяет импеданс нагрузки, видимый усилителем мощности.

В высоковольтной системе вы можете подключить сотни динамиков параллельно к одному выходу усилителя, если вы обеспечите соответствующую нагрузку.Кроме того, распределенная система высокого напряжения относительно проста в проектировании и обеспечивает гибкость в настройках мощности благодаря множеству ответвлений на трансформаторах громкоговорителей.

Внешний повышающий трансформатор – не единственный способ получить высокое напряжение от усилителя. Некоторые усилители имеют встроенные повышающие трансформаторы, в то время как другие обеспечивают высоковольтный бестрансформаторный (прямой) выход.

Устранение недостатков повышающих трансформаторов

Одним из недостатков трансформаторов является то, что они увеличивают расходы.В частности, если вы используете большие трансформаторы для расширенного низкочастотного отклика, стоимость одного трансформатора может составлять от 70 до 200 долларов. Другой недостаток заключается в том, что трансформаторы могут ухудшить частотную характеристику и добавить искажения как со стороны усилителя, так и со стороны громкоговорителя.

Половина этой проблемы была решена в 1967 году, когда Crown International представила DC-300. Скорее всего, это был первый мощный полупроводниковый усилитель мощности с низким уровнем искажений, способный напрямую управлять линией 70 В без повышающего трансформатора.А в июне 1987 года был представлен Macro-Tech 2400 с возможностью прямого управления линией 100 В. Усилители мощности Com-Tech и CT также обладают этой способностью. Таким образом, сегодня только громкоговорители нуждаются в трансформаторах для понижения напряжения.

Прямое высоковольтное преимущество

Как указывалось ранее, существует три варианта усилителя мощности, которые обеспечивают высоковольтный выход. Усилитель может иметь

• Внешний повышающий трансформатор
• встроенный повышающий трансформатор
• высоковольтный бестрансформаторный выход

Многие усилители высокой мощности могут управлять линиями 70 В напрямую без выходного трансформатора просто потому, что они обеспечивают высокое выходное напряжение.Например, Crown DC-300 обеспечивает 35 вольт на загруженный канал или 70 вольт в мостовом моно режиме. Усилитель мощностью 1000 Вт при общей нагрузке 4 Ом обеспечивает 63 вольт.

Прямой высоковольтный подход устраняет недостатки трансформаторов:

• стоимость
• вес
• ограниченная полоса пропускания
• искажения
• Насыщение ядра на низких частотах

Давайте рассмотрим проблему насыщения ядра более подробно.Звуковые системы могут генерировать нежелательные низкие частоты, например, из-за упавшего микрофона или микрофона с фантомным питанием, вынутого из разъема. Низкие частоты при высокой мощности имеют тенденцию насыщать сердечник трансформатора. Чем меньше железа в трансформаторе, тем выше вероятность его насыщения.

Насыщение снижает импеданс трансформатора, что, в свою очередь, может привести к тому, что усилитель перейдет в режим ограничения тока. Когда это происходит, в трансформаторе генерируются отрицательные всплески напряжения, которые возвращаются к усилителю – явление, называемое обратным ходом.Шипы вызывают хриплый искаженный звук. Кроме того, крайне низкоомная нагрузка может вызвать отказ усилителя мощности.

Crown спроектированы так, чтобы выдерживать эти низкочастотные нагрузки. Производственные усилители проходят «испытание на пытки». Каждый усилитель должен подавать сигнал частотой 15 Гц на полной мощности в насыщенный силовой трансформатор DCA в течение 1 секунды без образования грыжи!

Многие трансформаторы реактивные, поэтому их полное сопротивление зависит от частоты.Некоторые трансформаторы с сопротивлением 8 Ом измеряют всего 1 Ом на низких частотах. Это еще одна причина для выбора усилителя с высокой токовой нагрузкой.

Последние модели с возможностью постоянного постоянного напряжения

Серия Crown Com-Tech была первой, предлагающей независимый выбор режима работы с высоким и низким импедансом для определенного канала, и усилители серий CDi и CTs продолжают эту традицию, с тщательно подобранными уровнями мощности и функциями для интеграции в фиксированные установки. конструкции.

Серия Crown CDi обеспечивает работу 70 В (двойной режим) и 140 В (мостовой режим), а также работу с низким импедансом (2/4/8 Ом). Усилители серии CT обеспечивают работу при постоянном постоянном напряжении (70 В / 100 В / 140 В / 200 В) или при низком сопротивлении (2/4/8 Ом). В двойном режиме трансформаторы тока 600/1200 могут питать линии 25/50/70 В; ТТ 2000/3000 могут питать линии 25/50/70/100 В. В режиме мост-моно трансформаторы тока 600/1200 могут питать линии 140 В; ТТ 2000/3000 могут питать линии 140 В и 200 В.

В усилителях серий CDi и CTs один канал может управлять громкоговорителями с низким сопротивлением, а другой канал – громкоговорителями с трансформаторами 70 В.Это упрощает настройку системы с большими динамиками с низким Z для локального покрытия и распределенными динамиками на 70 В для удаленных комнат – все с одним усилителем.

Принадлежности

Если у вас есть обычный усилитель с выходами только с малым Z, и вы хотите работать на 70 или 100 В, у Crown есть необходимые аксессуары. TP-170V – это панель с четырьмя встроенными автоформерами, которые преобразуют четыре выхода с низким Z в высокое Z. Т-170В – это однокомпонентный автоформовщик для той же цели.

Для получения дополнительной помощи по проектированию систем постоянного напряжения посетите Инструменты проектирования Crown.Там вы найдете калькулятор, который поможет вам либо проверить то, что вы узнали из этой статьи, либо настроить следующую систему постоянного напряжения.

Принимая во внимание множество преимуществ прямого режима работы с постоянным напряжением, мы рекомендуем вам использовать усилители мощности Crown при следующей установке распределенных громкоговорителей.

Распространенные заблуждения об акустических системах постоянного напряжения и их истинных преимуществах. | Атлас IED

Главная страница блога

Акустические системы постоянного напряжения – это сети громкоговорителей, которые подключены к аудиоусилителю с помощью повышающих и понижающих трансформаторов для упрощения расчетов импеданса и минимизации потерь мощности в кабелях динамиков.Подобные системы существуют уже почти 100 лет и были изобретены в ответ на потребность в крупных системах оповещения, требующих большого количества громкоговорителей. Эти системы используют более высокое напряжение и более низкий ток для распределения сигнала с помощью провода более низкого калибра. В Канаде и США эти системы чаще всего называют системами на 70 вольт.

Немногие системы понимают так неправильно, как системы “70 В”. Наиболее важной особенностью этих систем является использование трансформаторов, которые используются для «понижения» напряжения сигнала перед подачей его на громкоговоритель.Это необходимо, потому что напряжение сигнала на усилителе «повышается». Об этих системах существует множество мифов. Одни укоренены на самом деле, другие не очень.

Вот некоторые распространенные заблуждения о системах громкоговорителей на 70 В:

70,7 В присутствует постоянно, как и 120 В в бытовой электросети.

Это иллюстрирует разницу между «номинальным» напряжением и «фактическим» напряжением. Аудиосигналы являются динамическими, то есть они присутствуют только тогда, когда что-то воспроизводится в системе.

Эти системы имеют низкое качество звука и подходят только для пейджинга и прослушивания музыки в лифте.

Это незаслуженная репутация, восходящая к истокам систем на 70 В. По мере совершенствования технологии улучшалось и качество вывода в системе на 70 В. Используя высококачественные громкоговорители и трансформаторы, эти системы могут иметь превосходную точность воспроизведения, неотличимую от обычных систем, в которых используются громкоговорители с сопротивлением 8 Ом. Это правда, что используется много низкокачественных 70-вольтовых систем, но это связано с факторами, которые могут ухудшить звучание любой звуковой системы, некачественной продукцией, плохим дизайном, неправильной установкой или ошибкой пользователя.Все может быть плохого качества, если все сделано неправильно.

Эти системы имеют дефицит низких частот, потому что вы не можете получить “басы” через трансформатор.

Это еще один миф, уходящий корнями в прошлое, и что технология улучшилась. Современные трансформаторы намного эффективнее воспроизводят низкие частоты с меньшим насыщением и меньшими потерями. Фактически, сегодня существует множество вариантов сабвуфера на 70 В и , чтобы сделать звучание вашей системы еще лучше.

Вся проводка громкоговорителей должна быть в кабелепроводе.

Это верно только в том случае, если этого требует местное, окружное или государственное регулирование. В некоторых юрисдикциях система на 70 В считается «высоковольтной» и поэтому может потребовать кабелепровода, но это не является стандартом для всех юрисдикций в Соединенных Штатах, поэтому еще раз важно знать правила в тех областях, в которых вы работаете!

Для установки системы на 70 В. требуется дорогостоящий измеритель импеданса.

Измеритель импеданса удобен, но не обязателен.Фактически, одна из причин, по которой эти системы указаны, заключается в том, чтобы избежать рейтингов импеданса и измерений импеданса. Трансформаторы громкоговорителей имеют разные настройки ответвлений мощности в зависимости от трансформатора, который понижает напряжение на громкоговорителе до полезной мощности. Пока общая суммарная мощность громкоговорителей в линии не превышает выходную мощность усилителя, все будет работать безупречно. Для проверки правильности подключения можно использовать измеритель импеданса. Если бы у вас было 10 громкоговорителей с ответвлениями трансформатора, установленными на 15 Вт, это было бы в общей сложности 150 Вт.Используя закон Ома, мы можем взять квадрат напряжения (70 x 70), разделенный на мощность (150), и получить номинальное сопротивление 33,66 Ом. Измеритель импеданса можно подключить к проводке громкоговорителя на усилителе, чтобы убедиться, что он подключен правильно.

Эти системы предназначены только для потолочных громкоговорителей.

Система 70 В – это просто средство распространения сигнала. Это не имеет ничего общего с типом используемого громкоговорителя. Хотя распределение 70 В отлично подходит для потолочных громкоговорителей, усилителю все равно, какие типы громкоговорителей подключены к сети.Совершенно приемлемо использование потолочных громкоговорителей, громкоговорителей для поверхностного монтажа и рупорных громкоговорителей в одной цепи, если это то, что требуется в проекте. Если мощность отводов на громкоговорителях не превышает общую номинальную мощность усилителя, нет ничего плохого в их смешивании.

70-вольтовые системы имеют много фазовых помех и гребенчатую фильтрацию.

Потолочные громкоговорители высокой плотности действительно демонстрируют значительные фазовые помехи и гребенчатую фильтрацию.Это одна из причин, почему они могут обеспечить равномерное звуковое покрытие. Как правило, чем больше громкоговорителей, чем больше помех, тем более равномерное покрытие. Распространенная ошибка потолочных систем громкоговорителей – установка слишком малого количества громкоговорителей. По сути, если вмешательство неизбежно, обычно лучше больше, чем меньше. Такой подход к звуковому покрытию «ковровой бомбы» хорошо подходит для некоторых приложений, таких как конференц-залы, ворота аэропорта и магазины одежды. Более хирургический подход, сводящий к минимуму фазовые помехи, предпочтителен для театров, зрительных залов, студий и операционных.Тем не менее, помехи не имеют ничего общего с тем, подключены ли громкоговорители к линии 70 В. Было бы столько же помех, если бы каждый громкоговоритель имел сопротивление 8 Ом и имел собственный усилитель.

Сделанная правильно, трансформаторно-распределенная акустическая система – прекрасная стрела в колчане разработчика звуковой системы. Они служат нашей отрасли почти столетие и, вероятно, будут служить и в следующем. Просто нет другого способа выполнить то, что могут сделать эти системы:

• Управляйте множеством громкоговорителей от одного усилителя.
• Для этого используйте кабель относительно небольшого сечения.
• Настройте громкость каждого динамика независимо.

25, 70,7 и 100 В

Деннис Бон, Рейн

RaneNote 136 написано в 1997 году; последняя редакция 07.03.

• 25, 70,7 и 100 Вольт
• Стандарты США
• Just What – это «Постоянная» в любом случае?
• Колебания напряжения – решайте сами
• Расчет потерь – в погоне за хвостом

Справочная информация – Источник

Постоянное напряжение – общее название практика началась в конце 1920-х – начале 1930-х годов (став U.С. стандарт 1949 г.), управляющий интерфейсом между усилителями мощности и громкоговорители, используемые в распределенных звуковых системах . Установки использование потолочных громкоговорителей, например, в офисах, ресторанах и школы являются примерами распределенных звуковых систем. Другие примеры включают установки, требующие длинных кабельных трасс, например стадионы, фабрики и конференц-центры. Необходимость сделать это по-другому чем вы бы в гостиной возникли в первый раз, когда кто-то необходимо для маршрутизации звука в несколько мест на большие расстояния.Это стала экономической и физической необходимостью. Медь была слишком дорогой и большой кабель слишком громоздкий, чтобы делать вещи домашним Hi-Fi способом.

Исходя из этой необходимости минимизировать затраты, максимизировать эффективность, и упростить проектирование сложных аудиосистем, так родился постоянное напряжение. Ключ к решению пришел из понимания Электроэнергетическая компания внедряет методы распределения электроэнергии по всей стране. Они элегантно решили те же проблемы распределения, понимая что они раздавали мощность , а не напряжение.Кроме того, они знали, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и что власть была сохранена. Это означало, что вы могли изменить смесь напряжения и тока, пока вы поддерживали то же соотношение : 100 Вт было 100 Вт – независимо от того, получили ли вы это имея 10 вольт и 10 ампер или 100 вольт и 1 ампер. В лампочка идеи была зажжена. Увеличив напряжение, вы снизились текущий, и наоборот. Поэтому раздать 1 мегаватт мощности от генератора к потребителю, шаги энергокомпании напряжение до 200000 вольт, протекает всего 5 ампер через относительно небольшой провод, а затем снова понижает его, скажем, на 1000 различных сайты клиентов, давая каждому 1 киловатт.Таким образом, большой калибр кабель необходим только для короткого прямого перехода к каждому дому. Очень умно.

Применительно к аудио это означает использование трансформатора для повышения выходное напряжение усилителя мощности (соответствующее уменьшение выходного тока), используйте это более высокое напряжение для управления (теперь провод меньшего калибра из-за меньшего тока) длинные линии к громкоговорителям, а затем с помощью другого трансформатора для понижения напряжение на каждом громкоговорителе.Ничего подобного.

Стандарты США — Кто говорит?

Эта схема стала известна как распределитель постоянного напряжения . метод . Раннее упоминание можно найти в Radio Engineering, 3rd Эд. (McGraw-Hill, 1947), и он был стандартизирован американским Ассоциация производителей радио как SE-101-A и SE-106, выпущена в июле 1949 г. [1]. Позже он был принят как стандарт EIA (Ассоциация электронной промышленности), и сегодня также регулируется Национальным электрическим кодексом (NEC) [2].

Основы – Просто В любом случае, что

Термин «постоянное напряжение» вводит в заблуждение и вызывает большую путаницу, пока не будет понят. В электронике два термина существуют для описания двух очень разных источников энергии: «постоянного тока» и «постоянное напряжение». Постоянный ток – это сила источник, который подает фиксированное количество тока независимо от нагрузка; поэтому выходное напряжение меняется, но ток остается постоянным.При постоянном напряжении все наоборот: напряжение остается постоянным. независимо от нагрузки; поэтому выходной ток меняется, но не Напряжение. Применительно к распределенным звуковым системам этот термин используется для описания действия системы на полную мощность достаточно только . Это ключевой момент в понимании. На полной мощности напряжение на системе постоянна и не меняется в зависимости от количество управляемых динамиков , то есть вы можете добавлять или убирать (с учетом ограничений максимальной мощности) любое количество громкоговорителей и напряжение останется прежним, т.е.е., постоянная.

Еще одна “постоянная” вещь – это усилитель. выходное напряжение при номинальной мощности – и это то же напряжение для всех номинальных мощностей . Используются несколько напряжений, но наиболее распространенным в США является среднеквадратичное значение 70,7 В. Стандарт определяет что все усилители мощности выдают 70,7 вольт при номинальной мощности. Итак, будь то усилитель мощности 100 Вт, 500 Вт или 10 Вт, максимальное выходное напряжение каждого должно быть одинаковым (постоянным) значение 70.7 вольт.

На рисунке 1 изображен альтернативный последовательно-параллельный метод, где, например, девять громкоговорителей подключены таким образом, что полное сопротивление видимый усилителем составляет 8 Ом. Электропроводка должна быть выбрана достаточно большой, чтобы управлять этим значением с низким импедансом. Применение постоянного напряжения Принципы работы показаны на Рисунке 2. Здесь показан выходной трансформатор. подключен к усилителю мощности, который увеличивает полную мощность выходное напряжение до значения 70.7 вольт (или 100 вольт для Европы), затем каждый громкоговоритель имеет встроенные понижающие трансформаторы, преобразование 70,7 вольт в правильное низкое напряжение (высокий ток) уровень, необходимый для реальной катушки динамика на 8 Ом. Это обычно, хотя и не универсальный, чтобы найти мощность (подумайте о громкости) на каждый динамик. Они используются для обеспечения разной громкости уровни в разных зонах покрытия. При такой схеме провод размер значительно уменьшен по сравнению с требуемым на рисунке 1 для 70.7-вольтовые соединения.

Все более популярными становятся различные с прямым приводом 70,7 варианты напряжения, как показано на рисунке 3. Показанный выходной трансформатор на Рисунке 2 устанавливается либо непосредственно на (или внутри) усилитель мощности, либо установлен снаружи.В любом случае, его необходимость увеличивает стоимость, вес и объем установки. Альтернативой является подход с прямым приводом, когда усилитель мощности разработан с самого начала (я всегда хотел использовать эту фразу, и я искренне прошу прощения у всех читателей неамериканского происхождения за то, что сделал так) тушить 70,7 вольт на полную мощность. Усилитель разработан таким образом не имеет текущей способности управлять 8 Ом низкоомные нагрузки; вместо этого он имеет необходимый высоковольтный выход при использовании постоянного напряжения – та же мощность; разные приоритеты.Довольно часто конструкции с прямым приводом используют мостовую технику, которая почему показаны две секции усилителя, хотя несимметричные конструкции существовать. Очевидным преимуществом прямого привода является то, что стоимость, вес и объем выходного трансформатора исчезли. Один недостаток Это также пропало, это изоляция, предлагаемая настоящим трансформатором. Некоторые установки требуют такой изоляции.

Рисунок 3.Распределение постоянного напряжения с прямым приводом 70,7 В Система

Колебания напряжения – решайте сами

Конкретное число 70,7 вольт изначально пришло примерно со второго пути, что распределение постоянного напряжения уменьшило затраты: Еще в конце 40-х годов в кодексе безопасности UL указывалось, что все пиковое напряжение выше 100 вольт («максимальное значение холостого хода») создает «опасность поражения электрическим током», и впоследствии должен быть поставил в водовод – дорого – плохо.Поэтому работаем в обратном направлении от максимального пикового значения 100 вольт (кабелепровод не требуется), вы получаете максимальное среднеквадратичное значение 70,7 В (Vrms = 0,707 Vpeak). [Это часто можно увидеть / услышать / прочитать “70,7 вольт”, сокращенное до просто «70 вольт» – коряво; это не правильно; но это обычное дело – примите это.] В Европе, а теперь и в США, среднеквадратичное значение 100 вольт популярный. Это позволяет использовать провод даже меньшего размера. Некоторые крупные США в установках использовалось среднеквадратичное напряжение до 210 вольт, при прокладке проводов более одной мили.Помните: чем выше напряжение, тем ниже ток, чем меньше кабель, тем длиннее линия. [ Для очень проницательный читатель: преимущества уменьшения толщины проволоки по току превышает потери мощности увеличивается из-за более высокого сопротивление, вызванное меньшим проводом, из-за квадрата тока характер силы .] В некоторых частях правил техники безопасности США в отношении использования каналов стало более строгим, что вынудило распределенные системы принять стандарт среднеквадратичного напряжения 25 В.Это экономит канал, но добавляет значительная стоимость меди (меньшее напряжение = больший ток = больше провод), поэтому его использование ограничено небольшими установками.

Расчет потерь – в погоне за хвостом

Как уже говорилось ранее, современные усилители постоянного напряжения либо интегрировать повышающий трансформатор в то же шасси или использовать конструкция высокого напряжения для прямого привода линии. Аналогично, постоянное напряжение в громкоговорители встроены понижающие трансформаторы, как показано на схеме на рисунках 2 и 3.Концепция постоянного напряжения определяет, что усилители и громкоговорители должны быть указаны только в ваттах. Например, усилитель рассчитан на очень много ватт на выходе при 70,7 вольт, а громкоговоритель рассчитан на входное количество ватт (производя определенный SPL). Проектирование системы становится относительно простым вопросом выбора громкоговорителей, которые достигнет целевого уровня звукового давления (в более тихих зонах используются динамики с меньшей мощностью, или с кранами и т. д.), а затем сложить сумму, чтобы получить требуемая мощность усилителя.

Например, вам нужно (10) 25 Вт, (5) 50 Вт и (15) Громкоговорители мощностью 10 Вт для создания необходимого покрытия и громкости. Сложив это, вам нужно 650 Вт мощности усилителя – просто Достаточно – но, увы, жизнь в аудиоландии никогда не бывает легкой. Из-за реальных потерь вам понадобится около 1000 ватт.

На рисунке 4 показаны потери, связанные с каждым трансформатором. в системе ( еще один голос за прямой привод ), плюс очень реальная проблема линейных потерь. Вносимые потери – это термин, используемый для описания мощности, рассеиваемой или теряемой из-за тепла и падение напряжения на внутренней проводке трансформатора. Этот потеря мощности часто обозначается как I ² R потери, поскольку мощность (в ваттах) является квадратом тока (сокращенно I ² ) умноженное на сопротивление провода, R . Этот же механизм описывает линейные потери, так как длинные линии добавляют существенное общее сопротивление и может быть значительным источником потерь мощности из-за I ² R последствия.Эти потери происходят физически в виде тепла по всей длине. провода.

Вы можете потрудиться, чтобы рассчитать и / или измерить каждая из этих потерь, чтобы точно определить, сколько энергии требуется [3], однако есть ловушка-22 : Прямой расчет оказывается крайне сложным и ненадежным. из-за отсутствия опубликованной информации о вносимых потерях, таким образом измерение – единственный действительно надежный источник данных.Уловка-22 в том, что для того, чтобы его измерить, вы должны подождать, пока вы не построите это, но для того, чтобы построить его, у вас должны быть усилители, которые Вы не можете заказать его, пока не замерите его, после того, как построите!

Альтернативой является применение очень опытного эмпирического правила: Используйте 1,5-кратное значение, полученное путем суммирования всех громкоговорителей. полномочия. Таким образом, в нашем примере 1,5 умножение на 650 Вт говорит нам нам нужно около 975 Вт.

Размер провода – Насколько велик достаточно?

Так как весь смысл использования распределения постоянного напряжения методы заключается в оптимизации затрат на установку, правильном выборе размеров проводов становится основным фактором. Из-за сопротивления провода (обычно выражается в омах на фут или метр) может потребоваться много инженерных используется для расчета правильного сечения провода. Основные факторы считается максимальный ток, протекающий через провод, расстояние, пройденное проводом, и сопротивление провода.Тип провода также необходимо выбрать. Обычно постоянное напряжение электропроводка состоит из витой пары одножильных или многопроволочных проводов с курткой или без нее.

Для тех, кто любит простоту, работа относительно легко. Например, скажем, для установки требуется доставка 1000 ватт на 100 динамиков. Вычисляя, что 1000 Вт при 70,7 вольт составляет 14,14 ампер, затем вы выбираете калибр провода, который будет нести 14.14 ампер (плюс некоторый запас для потерь в проводе I ² R) и подключите все 100 динамиков. Это работает, но может быть излишне дорого и расточительно.

По-настоящему дотошные калькуляторы делают работу по выбору провода размер намного интереснее. Для приведенного выше примера посмотрел на иначе задача не поставить 1000 Вт на 100 динамиков, а лучше распределить по 10 ватт на 100 динамиков.Эти это разные вещи. Размер провода теперь становится функцией геометрия задействована. Например, если подключены все 100 динамиков по схеме гирляндной цепи в непрерывной линии, затем течет 14,14 ампер к первому динамику, где только 0,1414 ампер используются для создания необходимые 10 Вт; отсюда 14.00 ампер перетекает в следующий динамик где используется еще 0,1414 ампера; затем 13,86 ампер продолжается на следующий громкоговоритель и так далее до финального 0.1414 усилитель подается на последний динамик. Ну очевидно провод размер, необходимый для подключения последнего динамика, не должен быть рассчитан на 14,14 ампер. В этом примере фанатичный установщик будет использовать провода разного диаметра для каждого динамика, сужая датчик, как он шел. И проблема усложняется, если динамики расположены в виде массива, например, 10 x 10.

К счастью, таблицы существуют, чтобы облегчить нам жизнь.Некоторые из наиболее полезные представлены в Giddings [3] в виде таблиц. 14-1 и Таблица 14-2 на стр. 332-333. Они обеспечивают длину кабеля и измерители потерь мощности 0,5 дБ и 1,5 дБ, а также мощности, Ом и текущая информация. Отличная книга. Таблица 1 ниже воспроизводит многое таблицы 14-2 Гиддинга [4].

Rane Constant Трансформаторы напряжения

Rane предлагает несколько моделей трансформаторов постоянного напряжения.Конструкция каждого из них представляет собой настоящий трансформатор с отдельными первичной и вторичной обмотками, а не однообмоточный автотрансформатор, как это иногда встречается.

MA 6S Трансформаторы

Хотя MA 6S снят с производства, все еще доступны трансформаторы TF 170 номинальной мощностью 100 Вт и 70,7 В, которые продаются индивидуально с завода Rane. Другие трансформаторы и панель KTM исчезли, хотя спецификации TF 170 находятся здесь, в техническом описании KTM 6 (PDF).

Трансформаторы МА3

В феврале 2007 года MA3 претерпела изменения в конструкции, которые повлияли на то, устанавливаются ли трансформаторы внутри или снаружи.Для усилителей MA3, произведенных после февраля 2007 г., используйте стоечную панель MT6 с установленными до шести трансформаторов. Для усилителей MA3, изготовленных до февраля 2007 г., трансформаторы можно устанавливать внутри. Если вы не уверены, у старого MA3 есть шесть монтажных отверстий для трансформатора над входными разъемами. Трансформаторы TF 407 и 410 продаются отдельно для монтажа в стойку на MT 6 или для прямого монтажа внутри шасси MA3:

• TF 407 Номинальная мощность 40 Вт, 70.7 вольт (снято с производства)
• TF 410 Номинальная мощность 40 Вт, 100 вольт

См. Руководство по установке TF 407 и TF 410 (PDF) для усилителей MA3 до 2007 г.

См. Техническое описание MT 6 (PDF) для усилителей MA3 после 2006 г.

MT 4 Трансформаторы

Высокопроизводительные тороидальные трансформаторы MT 4 устанавливают новый стандарт широкополосной частотной характеристики и малых размеров. Тороидальные трансформаторы MT 4 поставляются в собранном виде в стоечном шасси с открытыми лотками высотой 1U или по отдельности следующим образом:

• MT 4 Четыре канала (трансформаторы с лотком для стойки): 100 Вт, 100 В или 70.7 вольт (вторичная обмотка).
• TF 4 (только трансформатор) Номинальная мощность 100 Вт, 100 В или 70,7 В (вторичная обмотка).
• KT 4 (только лоток) Открытый лоток высотой 1U с разъемами, креплениями (4) Трансформаторы TF 4.

Используйте трансформаторы MT 4 с любым стандартным усилителем мощности и любым сочетанием нагрузок с постоянным напряжением до 100 Вт для улучшения частотной характеристики и управления мощностью.

MT 4 используются тороидальные сердечники и обмотки премиум-класса, обеспечивающие превосходные басы полной мощности и плоскую частотную характеристику, значительно превышающую звуковой диапазон. Системы распространения заметно улучшат качество звука. Трансформаторы МТ 4 также меньше и легче других распределительных трансформаторов. Подробнее см. Многоканальный трансформатор MT 4.

1. Langford-Smith, F., Ed. Конструктор радиотрона Справочник, 4-е изд. (RCA, 1953), стр. 21.2.
2. Earley, Sheehan & Caloggero, Eds. Национальный Справочник по электрическим кодам , 5-е изд. (NFPA, 1999).
3. См .: Giddings, Phillip Audio System Design. и Установка (Sams, 1990) для отличного лечения критерии проектирования систем постоянного напряжения; также Davis, D. & C. Sound System Engineering, 2-е изд. (Sams, 1987) дает сквозное рассмотрение потенциальных проблем интерфейса.
4. Воспроизведено с разрешения автора и Howard W. Sams & Co.

«Системы распределения звука с постоянным напряжением: 25, 70,7 и 100 вольт» Это примечание в формате PDF.

Делаем мифы о системах постоянного напряжения 70 В

Нет никаких сомнений в том, что многие из сегодняшних молодых церковных звукорежиссеров могут набрать великолепно звучащий «глагол» на любой из пяти или шести различных марок консолей за считанные секунды, а затем перейти к бесшовному микшированию мониторов.Также есть небольшой вопрос, с которым большинство технически не знакомо: аудиосистемы на 70 В.

Что такое система постоянного напряжения 70 В и что мне нужно о ней знать?

Помимо чистого любопытства, полезно узнать, как развивалась наша отрасль от первых дней систем с очень низким энергопотреблением до тех гигантов, которые используются сегодня.

Системы на 70 В уходят корнями в те времена, когда усилители и громкоговорители были в диапазоне от 5 до 35 Вт. Идея заключалась в том, чтобы поднять выходное напряжение усилителя (на усилителе) до номинального 70 В, а затем уменьшить напряжение на громкоговорителе, чтобы обеспечить надлежащий уровень, с которым может справиться драйвер (ы).Это точно такая же идея, которую использует энергетическая компания для минимизации размера провода (знаете ли, провод стоит дорого). Все это работало довольно хорошо, настолько просто, насколько оно есть, и было настоящей находкой назад, когда усилители едва могли выдавать 10-25 Вт. Потерять даже несколько ватт в линии громкоговорителей было слишком сложно.

К счастью, вскоре было обнаружено побочное преимущество. Оснащая разные громкоговорители разными ответвлениями трансформатора, каждый громкоговоритель на общей линии 70 В можно отрегулировать по уровню, чтобы оптимально соответствовать месту, в котором он используется.Обычно ответвления находятся в пределах 3 дБ друг от друга, а четыре или пять ответвлений – это нормальное явление для системы.

В настоящее время системы на 70 В стали настолько хороши, что их можно использовать для воспроизведения с высокой точностью. Я слышал некоторые великолепно звучащие современные системы на 70 В, воспроизводящие музыку так же хорошо, как громкоговорители, в два-пять раз превышающие их покупную цену. Новые модели от долговечных плееров на 70 В, таких как Community Professional, не только великолепно звучат, но и красиво выглядят, их легко установить. Уровни часто можно регулировать с помощью переключателя доступа на передней панели, что позволяет очень легко перенастроить уровни за считанные секунды.Переключатель выбирает из четырех «ответвлений» трансформатора, чтобы обеспечить очень удобный диапазон уровней для балансировки системы.

Более поздние технологии некоторых производителей заменили трансформаторы на автоформера. Автоформер работает как трансформатор, но с меньшими вносимыми потерями и заметно меньшими искажениями.

Имейте в виду, что все эти громкоговорители (всего три или четыре, а может быть, целых 100) подключены к одному усилителю, что обеспечивает интересную форму управления уровнем, при которой громкоговоритель можно вручную изменять по отдельности.

Это связано с тем, что сами громкоговорители почти всегда имеют регулируемые ответвления, иногда даже доступные с передней панели, что позволяет (обычно) изменять уровень сигнала на 3 дБ вверх или вниз с шагом 3 дБ. Что может быть лучше для распределенной системы оповещения или даже дополнительных громкоговорителей для более крупной основной системы? Проложите пару проводов в петлю в любом месте, где вы хотите разместить громкоговорители; соедините их все параллельно; затем установите их аттенюаторы, чтобы сбалансировать звук в церкви.

И что?

Что ж, за свою карьеру в церковной технике вы вполне можете столкнуться с одной или несколькими из этих систем.Это могло быть собрание в зале для стипендий, где половина водителей распалась от старости. Это может быть новая мощная и довольно симпатичная система, обеспечивающая поддержку системы FOH. Это может быть система, обеспечивающая звук для задней сцены, зеленой комнаты или гардеробной. Самое замечательное в системах на 70 В то, что вы можете включить или выключить любой отдельный «узел» или громкоговоритель, без необходимости регулировать нагрузку на другие громкоговорители в системе.

В крупных центрах исполнительского искусства 70 В всегда используется для таких вещей, как кулисы, время звонков в гримерку и общие объявления до или после выступления.

Интересно, что системы на 70 В возвращаются в некоторых приложениях. Для быстрого MNEC (массового оповещения и экстренной связи) один или несколько мощных (скажем, 500 Вт) усилителей 70 В могут питать конгломерат мощных громкоговорителей, стратегически расположенных вокруг объекта.

Однако важно понимать, что система такого типа, вероятно, не была спроектирована для обеспечения равномерного покрытия, соображений резервного питания от батареи (или другого). И все же лучше начать с чего-то, чем с ничего.

Что такое системы постоянного напряжения 100 В и 140 В?

Системы с постоянным напряжением 100 В и 140 В по сути такие же, как американские стандартные системы 70 В, но работают при более высоком напряжении, чтобы еще больше минимизировать потери в кабеле. Вы редко встретите системы на 140 В для общего назначения, но они распространены на больших площадках, ярмарках или, возможно, на скоростных автострадах, где длина кабеля может составлять несколько миль.

100 В является европейским эквивалентом нашего стандарта 70 В. Он работает идентично, но с немного меньшими потерями в кабеле.

А что означает «постоянное напряжение»?

Это сбивает с толку, поскольку вы ожидаете, что какой-то ограничитель не позволит усилителю выдавать напряжение более 70 В. Это не совсем то, что происходит. Термин «постоянное напряжение» был концепцией того, как может работать система на 70 В. Но все мы знаем, что музыка и речь динамичны, поэтому нет смысла пытаться поддерживать максимальный выход на уровне 70 В. Скорее всего, он будет повсюду, но сосредоточен вокруг выходного маркера 70 В.

Итак, теперь, когда вы сталкиваетесь с древним остатком в вашей церкви, который нужно разобрать, или вы являетесь частью новой высококлассной установки на 70 В (а в наши дни существует множество очень впечатляющих установок на 70 В), вы » Я буду знать кое-что о том, о чем идет речь, и, возможно, как решить любые проблемы.

# #

Аудиосистемы с постоянным напряжением (70 В) для начинающих

Распределение высокоимпедансных громкоговорителей

Системы распределения звука, особенно те, которые обычно используются в универмагах, на складах, вокруг гоночных трасс и т. Д., требуют, чтобы многие громкоговорители управлялись от одного аудиоусилителя по длинным проводам громкоговорителей. Конечно, можно подключить 20 или 30 динамиков последовательно / параллельно, чтобы достичь разумного импеданса нагрузки динамика для усилителя. Но система этого типа может быть сложной в установке и устранении неполадок, а также может быть ненадежной и негибкой. Для решения этих и ряда других возможных проблем обычно используется система распределения звука с «постоянным напряжением» или «высоким импедансом».Эти системы также обозначаются по номинальному напряжению, причем наиболее распространенными являются системы «70 вольт» и «25 вольт».

В основе этих систем лежит преобразование импеданса и напряжения, которое позволяет одному усилителю управлять множеством динамиков. Усилители, разработанные для этих систем, обычно являются монофоническими (одноканальными), а не стерео. Они отличаются от «стандартных» усилителей мощности звука тем, что на выходе усилителя используется большой трансформатор.«Нагрузка» усилителя – это входная или «первичная» сторона этого трансформатора. Выходная или «вторичная» сторона трансформатора подключена ко всем динамикам параллельно. Это означает, что электрически положительный выход вторичной обмотки подключен к положительной стороне каждого динамика, а отрицательный – к отрицательной стороне каждого динамика. Провод можно проложить от динамика к динамику или его можно легко разделить на динамики в другом месте.

Пришло время немного теории. Чаще всего мощность рассчитывается путем умножения напряжения в цепи на ток, протекающий по ней.Таким образом, схема на 6 Вт может иметь 2 ампера тока от 3 вольт или 3 ампера тока от 2 вольт. Один усилитель на 6 вольт также будет 6 Вт. Трансформатор в усилителе на 70 В спроектирован таким образом, что напряжение от усилителя во вторичной обмотке значительно увеличивается, обычно максимум 70,7 В, но при этом значительно снижается ток. Таким образом, выходная мощность усилителя такая же, просто преобразована от более низкого напряжения / более высокого тока к более высокому напряжению / более низкому току. Усилители перегреваются из-за чрезмерного протекания тока, поэтому логично предположить, что возможность снизить ток и увеличить напряжение в нашей акустической системе позволит одному усилителю управлять многими динамиками.Кстати, 2,83 В, приложенные к 8-омному динамику, равны 1 Вт мощности.

К каждому динамику в системе 70 В прикреплен еще один трансформатор, который изменяет мощность обратно на «более низкое напряжение / более высокий ток», чтобы он мог управлять динамиком 8 Ом. Эти трансформаторы обычно имеют два выходных ответвления: один для динамиков на 8 Ом, а другой для динамиков на 4 Ом. Обычно есть четыре касания ввода на выбор … подробнее об этом чуть позже.

Мощность проще

Мы можем спроектировать и проанализировать аудиосистему на 70 В с точки зрения импеданса (в омах, для экспертов), но используя мощность (в ваттах, для всех остальных), чтобы получить тот же конечный результат определенно более прямолинейный.Мощность любого усилителя мощности 70 В всегда указывается производителем. Большинство из них от 20 Вт до примерно 100 Вт. Трансформатор на каждом из динамиков в системе обычно имеет четыре ответвления с разной мощностью на вторичной обмотке, часто в диапазоне от ½ Вт до 30 Вт или более. Если каждый из 10 динамиков был подключен к усилителю с помощью ответвителя мощностью 1 Вт, то при полной мощности они будут потреблять от усилителя 10 Вт. Если бы 10 динамиков были подключены к ответвлению мощностью 2 Вт, потреблялось бы 20 Вт. Каждый динамик можно настроить на любую доступную мощность.Чем выше мощность, тем громче он будет звучать при заданной настройке регулятора громкости усилителя. Для некоторых динамиков может потребоваться установить более низкий или более высокий уровень мощности в зависимости от местоположения, окружающего шума и расстояния от людей.

Для обеспечения стабильности и длительного срока службы сумма ответвлений мощности на всех подключенных динамиках не должна превышать примерно 80% номинальной мощности усилителя. Таким образом, 40 динамиков, установленных на их 2-ваттный ответвитель, будут равны 80 Вт и могут безопасно питаться от 100-ваттного усилителя.

Преимущества систем распределения звука 70 В (высокоомное)

• Все трансформаторы громкоговорителей подключаются параллельно к выходу усилителя, что упрощает подключение.
• При выходе из строя одного или нескольких динамиков остальные динамики продолжают работать, как и раньше.
• Трансформаторы громкоговорителей обычно имеют разные отводы первичной обмотки, позволяющие выбирать разные уровни мощности (и, следовательно, общую громкость) для каждого громкоговорителя. Уровень мощности отдельного громкоговорителя можно легко отрегулировать после установки системы.Использование трансформаторов, выбираемых переключателем, позволяет регулировать громкость отдельных громкоговорителей. Существуют также аттенюаторы настенного типа, так что громкость динамика или даже нескольких динамиков можно регулировать локально.
• Добавление или удаление динамиков из системы не приводит к изменению уровня сигнала / громкости других динамиков, поскольку выходное напряжение усилителя является постоянным. Это делает добавление или удаление громкоговорителей не имеющим никакого значения для работы остальной системы, пока добавленные громкоговорители не перегружают усилитель.
• Высокоомные системы постоянного напряжения легко преодолевают номинальное сопротивление длинных проводов акустических систем. Поскольку ток очень слабый, можно использовать провод громкоговорителя небольшого калибра без потери производительности. Чаще всего используются акустические провода сечением от 18 до 14 AWG.

Отводы выходного напряжения с оповещением

Выходы 100 В и даже 140 В можно найти на некоторых из этих усилителей-распределителей. Выход 25 В можно использовать там, где нужно использовать меньше динамиков, а провода не очень длинные, например, в кабинете врача.Системы на 100 В и 140 В часто используются на спортивных аренах, полях для гольфа, парках развлечений и т. Д., Где громкоговорители широко распространены, требуются более высокие уровни громкости, а длина проводов громкоговорителей может легко превышать 100 ярдов.

Источники звука

Конечно, в этих системах есть ряд общих функций, которые влияют на их работу и возможности. Они могут быть такими простыми, как наличие одного микрофона для пейджинга, фоновой музыки из различных источников, включая проигрыватели компакт-дисков, плееры iPod, спутниковую связь и т. Д., и интерфейс телефонной системы. Усилители сильно различаются по своим функциям, но самые простые будут иметь базовые регуляторы громкости и тембра, микрофонный вход и стандартные разъемы RCA для аудиовхода. Для базовых систем фоновой музыки можно использовать простой домашний аудиоприемник для приема радио AM / FM и входов для CD или кассетного плеера. Такие приемники будут иметь вспомогательный или линейный выход на магнитной ленте, который можно направить на усилитель-распределитель с помощью стандартного соединительного кабеля RCA.

Более сложные системы имеют схемы приоритета, которые автоматически уменьшают или отключают музыку во время пейджинга.Они также могут взаимодействовать с телефонной системой, так что удерживаемая музыка такая же, как и фоновая, а пейджинг может осуществляться с любого телефона. Сложные системы с несколькими зонами могут позволить различную пейджинговую связь, музыку и управление в каждой зоне и управлять ими отдельно.

Динамики

Самый распространенный динамик в офисах, классах и т. Д. – это стандартный потолочный динамик 8 дюймов. Они часто поставляются с перегородкой (решеткой) и присоединенным трансформатором и предназначены для установки в подвесной потолок.Большинство плиток для подвесного потолка недостаточно прочны, чтобы выдержать вес динамика, поэтому используется «мост» подвесного потолка, чтобы позволить потолочной раме поддерживать динамик и перегородку. Также есть задние крышки для динамиков, называемые «цилиндрами». Это не обязательно для наилучшей работы динамика, хотя может потребоваться, чтобы мусор не попал в заднюю часть диффузора динамика, или, возможно, это требуется местными электротехническими или противопожарными нормами. Из-за некоторых требований кодекса мосты и цилиндры доступны в одобренной UL металлической и пластиковой конструкции.Эти колонки различаются по цене и, конечно же, по качеству звука.

Для обеспечения наилучшего качества звука системы на 70 В можно использовать с любыми высококачественными динамиками, включая встраиваемые в стену или потолочные динамики. Эти динамики предназначены для установки непосредственно в гипсокартон, который достаточно прочен, чтобы их выдержать. Трансформаторы можно приобрести отдельно и добавить к любой такой колонке, если они не идут в комплекте. Тем не менее, системы на 70 В обычно не используются в домашних системах распределения звука, поскольку существует ряд других вариантов, которые могут обеспечить лучшее качество звука и функции.

Для наружных громкоговорителей используются рупорные громкоговорители, которые направляют и фокусируют звук в нужной зоне. Это повышает эффективность, поскольку звуковая энергия не тратится впустую, когда она не нужна или не нужна. Спецификации этих динамиков обычно включают вертикальный и горизонтальный углы рассеивания или рупорную линзу. Эта информация используется для определения расстояния, на котором находится динамик, и его оптимального положения для наилучшего покрытия. Эти ораторы лучше всего подходят для устной речи (диалог или объявление).Как правило, они не обладают низкочастотной характеристикой, чтобы музыка звучала естественно. Они изготовлены из материалов, которые делают их пригодными для постоянного использования на открытом воздухе в любую погоду.

Разница между линией 100 В и звуком с низким сопротивлением

Что такое линейное аудио 100 В?

Или 70v line в США, также известная как High Impedance или Constant Voltage .

Это наиболее распространенная распределенная звуковая система для коммерческих приложений, особенно для голосовой связи и фоновой музыки.

Идеально подходит для распределения большого количества громкоговорителей на большие расстояния с относительно низкой выходной мощностью.

Линия 100 В имеет более ограниченный частотный диапазон, чем звук с низким сопротивлением, что является причиной его популярности для голосовых и низкоуровневых музыкальных приложений. Однако с этим ограничением частотного диапазона линия 100 В не подходит для воспроизведения музыки на переднем плане, высокой мощности или Hi-Fi.

Что такое звук с низким сопротивлением?

Также обозначается как Low Z , 8ohm / 4 ohm или Direct Coupled .

Используется для домашнего Hi-Fi и объемного звука, музыки переднего плана и живых выступлений, где требуется полный частотный диапазон, то есть четкий высокочастотный диапазон высокочастотных динамиков и самые низкие частоты для низких частот.

Сравнение низкоомных и линейных систем на 100 В

Низкоомные линии (Low Z, 8 Ом / 4 Ом или прямая связь) обычно используются в случае небольшого количества громкоговорителей, размещенных на минимальном расстоянии от усилителя менее 20 метров.

Напротив, , линия 70/100 В, системы подключения напряжения (например, с высоким импедансом или постоянным напряжением) предлагают множество преимуществ, делающих их идеальными для звуковых систем любого размера, прежде всего в случае протяженных громкоговорителей на большие расстояния.

Эта система подключения требует, чтобы каждый громкоговоритель был оборудован собственным линейным трансформатором, который адаптирует импеданс громкоговорителя (обычно очень низкий) к гораздо более высокому уровню самой линии. Пропорционально передаваемой мощности ток, циркулирующий в линии при 100 В, значительно ниже, чем ток, циркулирующий в проводах системы постоянного импеданса, и, следовательно, падения в линии менее часты; поэтому калибр кабеля может быть меньше.

Функция усилителя заключается в повышении уровня сигнала источника звука, такого как микрофон, проигрыватель компакт-дисков, проигрыватель MP3 или тюнер AM / FM, до достаточного уровня. Усилитель имеет несколько входов, к которым подключаются различные источники звука.

Источники звука необходимо микшировать (микшировать) и акустически модифицировать с помощью регулятора тембра и эквалайзеров, чтобы оптимизировать прослушивание с учетом характеристик окружающей среды. На выходе также установлена ​​клеммная колодка, указывающая полное сопротивление и напряжение, к которым подключена линия громкоговорителя.

Всегда необходимо соблюдать несколько основных правил

1. Когда нагрузка находится на «постоянном сопротивлении»; он должен быть подключен к соответствующей розетке.

• Например, нагрузка 4 Ом должна быть подключена к розетке с маркировкой 4 Ом и так далее. Мощность, которую может выдержать нагрузка, всегда должна быть больше номинальной мощности усилителя.
• Например, в случае нагрузки 100 Вт усилитель должен иметь мощность не более 100 Вт.

2. Когда нагрузка находится под «постоянным напряжением»; его необходимо подключать к розеткам с индикацией на выходе постоянного напряжения – 50, 70 или 100В; мощность, которую может выдержать нагрузка, всегда должна быть меньше или равна номинальной мощности усилителя.

• Например, при нагрузке 100 Вт усилитель должен иметь мощность не менее 100 Вт.
• Чтобы рассчитать необходимое значение мощности линейного усилителя 100 В, просто сложите мощность, просто сложите мощность каждого громкоговорителя.(см. рисунок ниже).

Однако в системе с постоянным сопротивлением нагрузка должна иметь эквивалентное сопротивление (последовательное / параллельное), равное или превышающее минимальное значение, указанное на выходе усилителя.

Линии питания громкоговорителей без подключенного аттенюатора должны быть с двумя экранированными проводами; кабели с 3-мя активированными оболочками. Требуется соответствующее сечение провода:

1,5 мм ² для линий мощностью до 500 Вт, 2.5 мм ² для линий мощностью более 500 Вт. Также необходимо соблюдать следующие общие стандарты.

• Никогда не используйте один кабель (провод) для подключения громкоговорителей: это вызовет помехи с громким «ГУМ».
• Никогда не используйте экранированные кабели для подключения громкоговорителей: это может серьезно повредить блоки питания.

Нужна помощь в выборе правильного AV-продукта или в дизайне вашей AV-системы?

CIE – один из ведущих и наиболее инновационных профессиональных дистрибьюторов AV и ведущий поставщик профессиональных систем и устройств AV.

Обладая более чем 50-летним опытом в поставках и проектировании систем для многих крупнейших и громких аудиопроектов в Великобритании, наши эксперты в области AV обеспечивают уникальный уровень технической поддержки и обслуживания клиентов.

Позвоните специалистам CIE AV прямо сейчас по тел. 0115 9770075 или напишите нам по адресу [email protected]

Есть вопрос к команде CIE HowToAV? ..

HowToAV.tv предоставляет целый ряд советов, приемов и технологических ноу-хау для профессиональной аудиовизуальной индустрии.
Если у вас есть вопросы к нашим специалистам в области AV, свяжитесь с нами сейчас.
Подпишитесь на наш канал YouTube сейчас по адресу howtoav.tv , чтобы получать все последние видеотрансляции, или присылайте нам свои вопросы по адресу [email protected]

Аудиосистема высокого напряжения

Род Эллиотт (ESP)
Страница создана 10 июня 2012 г.

Существует большая путаница в использовании линий высокого напряжения (также известного как «постоянное напряжение») для коммерческих приложений.Обычно используются напряжения 25 В, 50 В, 70 В и 100 В, а некоторые зависят от страны. В некоторых случаях это происходит из-за нормативных ограничений на использование напряжений, которые считаются «опасными», обычно выше 32 В (среднеквадратичное значение). Для этого обсуждения я буду использовать в примерах обычную линию 70 В, хотя 100 В является стандартом де-факто в Австралии. Расчеты (и задачи) не отличаются для любого сетевого напряжения, а преобразование выполняется просто.

При некоторых установках может потребоваться, чтобы кабели были проложены в кабелепроводе, если выше заданное напряжение, а также может потребоваться, чтобы одна сторона линии громкоговорителей была заземлена таким же образом (и предположительно по тем же причинам), что и нейтраль. заземлены в распределительных сетях.

В США линии на 70 В являются наиболее распространенными, а напряжение (по-видимому) основано на требовании, чтобы пиковое напряжение переменного тока не превышало 100 вольт – я не знаю, есть ли это по-прежнему ток, но, вероятно, это Слишком поздно менять сейчас, несмотря ни на что. Для более высоких напряжений может потребоваться трубопровод, что увеличивает стоимость и сложность установки. Среднеквадратичное значение пикового синусоидального сигнала 100 В составляет 70,7 В, следовательно, предел 70 В. В Австралии, Европе и многих других странах более распространены линии на 100 В.Выбор всегда будет зависеть от местных норм и требований системы.

Кажется, есть тенденция к переименованию «постоянного напряжения», «70 В» и «100 В» в «аудио высокого напряжения». По-видимому, это связано с путаницей, вызванной более знакомыми терминами, потому что непосвященный не будет знать, что напряжение , а не постоянное, и не 70 В или 100 В. Я склонен поддерживать это изменение, поскольку нет сомнений в том, что традиционные термины несколько неопрятны – значение и реальность очень разные.Тем не менее, я по-прежнему буду использовать «старую» терминологию в большей части этой статьи, потому что я к ней привык.

Прежде чем обсуждать проблемы и возникшие трудности, сначала мы должны понять, почему в коммерческих звуковых системах вообще используются линии высокого напряжения. Общая идея «позаимствована» из того, как электрическая сеть распределяется от электростанции. Если бы питание было просто подано на 230 В (или 120 В) от электростанции к домам и предприятиям, ток был бы чрезвычайно высоким, что потребовало бы очень толстых проводов для минимизации потерь.Это в высшей степени неэкономично, поэтому ток под высоким напряжением (например, 330 кВ) подается на местные подстанции, где он снижается до более низкого напряжения (например, 11 кВ) для локального распределения и, наконец, снова снижается полюсными трансформаторами или аналогично нормальному напряжению, которое мы ожидаем от розеток.

Этот процесс может показаться неэффективным, но трансформаторы имеют низкие потери, и система является наиболее эффективным способом распределения энергии на большие расстояния. Например, если локальная область потребляет 4350 ампер из сети при 230 В (1 МВт), это преобразуется только в 91 А при 11 кВ.Потери в линии с проводниками разумного размера намного ниже, поэтому можно использовать более тонкие провода со сравнительно низкими потерями из-за сопротивления кабеля. При 330 кВ начальное значение 4350 А составляет всего 3 А, и мы все еще поставляем мегаватт! Обратите внимание, что я не делал скидок на потери, но вы поняли идею.

То же самое и с распределенными аудиосигналами, за исключением (конечно) уровней напряжения и мощности намного ниже. Основная идея заключается в том, что выходной сигнал усилителя будет составлять 70 В RMS при полной мощности, и на каждом громкоговорителе используются небольшие трансформаторы для снижения напряжения для получения желаемой мощности от громкоговорителя.На рисунке 1 представлена ​​общая схема подключения. Я включил части, которые считаю необходимыми, но которые, кажется, игнорируются в других местах, а на рисунке также показаны линейные трансформаторы с ответвлениями и аттенюатор.

Трансформаторы с ответвлениями являются обычным явлением, поскольку они позволяют различным зонам иметь разную мощность (и, следовательно, SPL). Рупоры с возвратным входом популярны для открытых площадок и для больших помещений, где фоновый шум является проблемой. Аттенюаторы немного сложнее, чем показанный простой горшок, но служат той же цели – обитатели помещения могут установить громкость в соответствии с окружающей средой.Аттенюаторы доступны как для линий 70/100 В, так и для номинальных цепей 8 Ом, но обычно не допускаются в аварийных системах.

Рисунок 1 – Общая схема подключения аудиораспределителя постоянного напряжения

Каждый из разделов, показанных на диаграмме выше, подробно описан ниже. Фильтр высоких частот и защита от постоянного тока обычно даже не упоминаются поставщиками линейных компонентов «постоянного напряжения», но необходимы для получения максимальной точности и защиты усилителя от довольно сильной нагрузки, создаваемой выходным линейным трансформатором на низких частотах.Есть также дополнительные модули, которые следует использовать в зависимости от приложения. Одним из наиболее важных из них является схема ограничения входного сигнала и хороший ограничитель пиков, оба настроены так, чтобы гарантировать, что максимальное напряжение в сети не будет превышено. Ни то, ни другое не предлагается большинством поставщиков, и они обычно не предлагаются как часть системы. У некоторых поставщиков есть ограничители пикового напряжения, как правило, в качестве опции.

Как отмечалось ранее, необходимо пояснить, что 70 В, 100 В (или другое напряжение) и «постоянное напряжение» являются несколько вводящими в заблуждение терминами – заявленное напряжение (должно быть) достигнуто на пределе выходной мощности усилителя, а именно при полной нагрузке. мощность.Фактическое максимальное напряжение на линии может изменяться, особенно если усилитель и трансформатор линейного привода не согласованы должным образом. С обычным программным материалом измеренное среднеквадратичное напряжение будет где-то между 10-30 В в начале ограничения, в зависимости от самого программного материала и используемого сетевого напряжения. В этом отношении термин «высоковольтный аудиосигнал» менее неоднозначен.

Термин «постоянное напряжение» происходит от того факта, что линейное напряжение существенно не изменяется при добавлении или удалении динамиков – оно остается постоянным независимо от нагрузки.На самом деле, конечно, есть изменения, но они небольшие, потому что линия распределения имеет источник с низким импедансом. Установщик должен понимать разницу между полным сопротивлением источника и нагрузкой!

Наконец, почему была написана эта статья? Кажется, есть много людей, которые твердо убеждены в том, что вы можете подключить линейный выходной трансформатор к «любому старому усилителю» и получить линию на 70 В. «Ничего особенного», – говорят они. Что ж, это правда, но только если вы не против взорвать усилители или не заботитесь о конечном результате.Это отрасль, которая развивается уже много лет, но не на том, чтобы просто подключить трансформатор к любому усилителю. Некоторое время это может работать, но это намного больше, чем вы могли ожидать.

(обратите внимание, что части этого раздела были адаптированы с сайта Lenard Audio с разрешения).

В сети много информации об использовании аудио в торговых центрах, лифтах (лифты, если вы настаиваете) и т.п. У меня нет намерения углубляться в психологию или психоакустику этих систем, это чисто техническая статья, и является ли (или нет) фоновый шум (иногда называемый установщиками «музыкой») попыткой контроля над разумом, не открыто для обсуждения.

Тем не менее, нет никаких сомнений в том, что если фоновый «шум» искажен или страдает плохой точностью воспроизведения в других областях, он будет иметь прямо противоположный эффект от задуманного. Все, что подвергает сотрудников или покупателей ужасному качеству звука, либо отпугнет их, либо сойдет с ума – возможно, и то, и другое. Размещение колонок обычно ограничивается потолком, и вопрос о том, идеально ли это или нет, даже не стоит обсуждать – в большинстве случаев другого выбора нет.

Многие из установленных систем также служат в качестве сигнализаторов аварийной эвакуации, и они подлежат строгому регулированию в большинстве развитых стран.Три вещи имеют первостепенное значение …

1. Сигналы тревоги должны быть четко слышны для всех людей с «нормальным» слухом.
2. Речь должна быть разборчивой и достаточно громкой, чтобы слышать выше фонового шума (который может быть значительным в случае чрезвычайной ситуации)
3. Система должна быть чрезвычайно надежной и безотказно выдерживать все типичные неисправности.

Для обеспечения разборчивой речи искажения должны быть достаточно низкими – не более 5% THD (полное гармоническое искажение) или около того.Сигналы тревоги могут сильно искажаться (если это разрешено правилами), и это увеличивает как громкость (реальную и кажущуюся), так и проникающую.

Фоновая «музыка» должна воспроизводиться с минимально возможным искажением и на уровне, который никому не навязывает. Если источником является радиостанция (что я слышу довольно часто), тюнер должен иметь приличную антенну и правильно настроен на эту станцию! Звучит достаточно просто, но нередко можно услышать фон радиостанции, где ни одно из этих требований не было выполнено.В результате получается, мягко говоря, решетка.

Для новых установок было бы полезно, если бы архитекторы проконсультировались с авторитетным установщиком, прежде чем принимать решение о размещении громкоговорителей. Акустика – непростая область, и без опыта результаты могут легко обернуться катастрофой.

Существует множество отличных книг по коммерческой звуковой инсталляции, и одна из самых уважаемых – «Звуковая система» Дона и Кэролайн Дэвис.

Чтобы быть уверенным, что комбинация усилитель / трансформатор будет работать надежно, она должна выдержать некоторые базовые испытания. Если в усилителе нет основных схем защиты, описанных здесь, есть все шансы, что он выйдет из строя. Тесты можно провести за несколько минут, и вы повысите вашу уверенность в установке, если все тесты пройдут. По сути, тесты …

1. Вход высокого уровня 50/60 Гц – не менее 50 В RMS через резистор 22 кОм (~ 2.5 мА (среднеквадратичное значение)) или конденсатор емкостью 1 нФ
2. Тест синусоидальной развертки при 10 В до 5 Гц или менее
3. Тест синусоидальной развертки при 100 мВ до 50 кГц или более (??) – необязательно, см. Ниже
4. Тест асимметричного входа (ограниченный синус) – импульсный – включение и выключение входа вручную
5. Короткое замыкание на ЛЭП

1 – Этот тест имитирует то, что происходит, если на выводе микрофона образуется экран с разомкнутой цепью, или это может быть результатом подключения вспомогательного устройства (например, проигрывателя компакт-дисков).В обоих случаях можно получить очень высокое напряжение, но при достаточно высоком импедансе, поэтому ток будет низким. Входы усилителя должны быть устойчивы к любым реальным сбоям и не иметь повреждений. В некоторых установках провода микрофона могут быть очень длинными, и неисправности неизбежны в течение срока службы оборудования.

2 – Убедитесь, что нет признаков насыщения трансформатора каким-либо возможным входным сигналом. В некоторых случаях схемы защиты сработают, но тест должен показать, что никаких повреждений не происходит и что усилитель продолжает работать после теста.

3 – В какой-то момент усилитель получит обратную связь от линии громкоговорителей на вход. Этот тест способен взорвать любой усилитель, когда-либо созданный, поэтому вы можете по понятным причинам не захотеть уничтожить усилитель без уважительной причины. Довольно сложно гарантировать, что усилитель все еще может воспроизводить нормальные высокие частоты со звуком, но не может быть разрушен тестом – однако это можно сделать, используя входной фильтр нижних частот на ~ 16 кГц и ограничитель пиков, ограничивающий высокие частоты. частоты на более низкий уровень, чем низкие и средние частоты.Я знаю, что это можно сделать, потому что я это сделал.

4 – Этот тест используется для имитации нормальной речи, но с усилителем, работающим до ограничения. Речевые сигналы почти всегда асимметричны, и некоторые усилители не могут справиться с асимметрией без создания (иногда значительного) смещения постоянного тока на выходе (см. Ограничение усилителя мощности). Входная синусоида от тестового генератора ограничивается с помощью диода, включенного параллельно сигналу, и усиление усилителя должно быть увеличено до точки, где ограниченный входной пик просто вызывает ограничение усилителя.Неконтролируемая часть входного сигнала теперь будет сильно ограничена усилителем.

Если между усилителем и трансформатором не установлена ​​схема защиты от постоянного тока, это испытание вызовет очень сильное насыщение трансформатора с некоторыми усилителями. Тест можно обойти, если включена схема защиты от постоянного тока.

5 – Итоговый тест не требует пояснений. Линия высоковольтного динамика неизбежно закорочится на каком-то этапе, поэтому лучше знать, что происходит до мероприятия, а не выяснять, что пошло не так после.Вы должны быть очень уверены в схемах защиты усилителя, а использование схемы защиты от постоянного тока может снизить вероятность отказа усилителя при испытании.

Некоторое время назад один коллега работал с линейными системами, и обнаруженные им неисправности включали все перечисленное выше. С большей частью оборудования единственная неуверенность заключалась в том, сколько времени потребуется, прежде чем оно выйдет из строя – все знали , что выйдет из строя, а выйдет из строя, но не когда!

Как указано в этой статье, существует абсолютная необходимость в некотором преобразовании входного сигнала, чтобы гарантировать максимальную надежность усилителя. Некоторые из важных обработок могут быть включены в усилитель, если он был разработан специально для использования в линиях высокого напряжения, но это не всегда то, на что вы можете рассчитывать. Следующие элементы перечислены не в порядке важности – все должны использоваться как само собой разумеющееся.

• Фильтр высоких частот.Это должно быть установлено таким образом, чтобы никакая частота, которая может вызвать насыщение трансформатора, не могла пройти дальше. Вам нужно протестировать трансформаторы выхода и динамика, как описано выше, чтобы найти самую низкую частоту, которую следует использовать. Фильтр должен быть таким крутым, как возможно, рекомендуется минимум 24 дБ / октава.
• Цепь приглушения. Чрезвычайно важно, чтобы усилитель мощности не подвергался переходным процессам включения / выключения из-за каких-либо фильтров или другие внутренние схемы. Обычно они имеют очень низкочастотную составляющую, которая вызывает насыщение трансформатора, если пропускать его. через усилитель мощности.Если заглушить усилитель до тех пор, пока все схемы не будут «урегулированы», мало шансов, что эти низкие частоты будут слышны. через.
• Схема ограничения диода. Используя диоды для формирования схемы ограничения пиков, вы гарантируете, что высокоуровневые и низкочастотные сигналы будет иметь тенденцию подавлять фильтр высоких частот, ограниченный по амплитуде. Внешние неисправности могут вызвать входное напряжение 50 В RMS или более на частота сети (50 или 60 Гц), и они должны быть ограничены напряжением чуть выше, чем необходимо для полной отдачи от источника питания. усилитель мощности.
• Фильтр нижних частот. Это должно быть спроектировано так, чтобы спад всех частот выше примерно 16 кГц. Расширять отклик до 20 кГц не нужно для системы громкой связи, а фильтр помогает свести к минимуму вероятность колебаний усилителя, если длинный микрофонный провод остается открытым схема. Это особенно важно, если провода микрофона и динамика совмещены в частях установки. Простой фильтр 6 дБ / октаву в большинстве случаев вполне достаточно (один резистор и один конденсатор).
• Быстрый ограничитель пиков.При включении это может гарантировать, что назначенное линейное напряжение не будет превышено, а также гарантирует, что речь или музыка не может искажать. Хотя небольшое искажение при ограничении пиков обычно не слышно, ограничитель гарантирует, что операторы не может поднять уровень выше точки искажения. Ограничитель не должен иметь каких-либо пользовательских элементов управления – он должен быть настроен, а не тронутый кем-либо, кроме обученных установщиков.

Хотя список выглядит довольно устрашающе, ни один из перечисленных пунктов не является дорогим или сложным.Пиковый ограничитель – возможное исключение, но опытным установщикам следует искать усилители, которые включают эту функцию. Многие поставщики предлагают модули ограничителя пиков для усилителей звука высокого напряжения.

Рисунок 11 – Схема диодного ограничителя и фильтра

На приведенном выше рисунке показана подходящая схема ограничения диода, а также фильтры верхних и нижних частот. Максимальный уровень сигнала ограничен примерно 1,3 В RMS, прежде чем ограничитель начнет ограничивать пиковую амплитуду. Искажение с 1.Среднеквадратичное значение 3 В составляет менее 2%. Если требуется больший уровень, просто добавьте больше диодов – например, дополнительные 6 диодов поднимут максимальный уровень сигнала до 2,7 В RMS. Убедитесь, что вы используете наименьшее возможное количество диодов. Необходимое количество определяется входной чувствительностью усилителя мощности с регулятором громкости (если он установлен) установлен на максимум.

Частоты фильтра показаны на рисунке для указанных значений, а частота может быть увеличена или уменьшена путем замены конденсаторов C1…C4. Меньшая емкость дает более высокую частоту и наоборот. Если C1 … C4 изменяются на 82 нФ, частота -3 дБ увеличивается до 85 Гц, а если ограничения увеличиваются до 120 нФ, частота -3 дБ уменьшается до 58 Гц. Выбор компонентов для фильтра нижних частот 16 кГц основан на типичном входном импедансе усилителя мощности или ограничителя пиков, равном 22 кОм, и его не нужно менять.

В настоящее время на рынке представлено бесчисленное количество усилителей, которые могут обеспечивать выходы 70 или 100 В RMS при подключении как BTL (мостовая нагрузка).Каждый усилитель должен быть способен подавать только 35 В или 50 В RMS, а поскольку выходы разнесены на 180 °, общее напряжение является суммой двух выходов. Если такой усилитель предназначен для питания нагрузок 4 Ом, номинальная выходная мощность должна составлять 306 Вт / 4 Ом (всего 70 В) или 625 Вт / 4 Ом (всего 100 В). Требуется большая осторожность, потому что, если усилитель способен выдавать большую мощность, это означает, что линейное напряжение может быть выше проектного, и все трансформаторы динамиков будут насыщаться на более высоких частотах, чем ожидалось.

Быстрый ограничитель пиковых значений, который можно точно установить для абсолютного ограничения максимального напряжения, – это один ответ, но он должен быть защищен, чтобы никто не мог играть с настройками. Поскольку усилителям с такой мощностью требуются источники питания с относительно высоким напряжением, им необходимы чрезвычайно эффективные схемы защиты. Они должны быть быстродействующими и способны бесконечно защищать усилитель при закороченном выходе. Это большая просьба для любого дизайна, и для этого подойдут несколько мощных усилителей PA. Из-за относительно высокого выходного напряжения они обычно рассчитаны на гораздо большую мощность, чем это допустимо для системы высоковольтных линий.

Использование усилителей BTL имеет еще один недостаток – многие установки (особенно в США) требуют, чтобы одна сторона линии 70 В или 100 В была заземлена, а с усилителем BTL это невозможно. Оба выхода динамика должны оставаться плавающими. Хотя у них есть заземление, это не то же самое, что заземление одной стороны линии.

Очень немногие усилители высокой мощности спроектированы так, чтобы они могли обеспечивать нагрузку короткого замыкания на неопределенный срок (особенно при подключении в мостовом режиме), поэтому резистор следует использовать последовательно с каждым выходом усилителя.Резистор должен иметь такое значение, которое доводит общее сопротивление цепи постоянного тока (со всеми подключенными трансформаторами динамиков) до не менее 8 Ом, равномерно распределенных между мостовыми усилителями.

Например, если сопротивление постоянному току всей линии составляет 4 Ом, используйте резистор 2,2 Ом 100 Вт последовательно с каждым выходом. В худшем случае нагрузка, которую усилитель когда-либо «увидит», составляет 8,4 Ом, что безопасно для усилителя. Это не учитывает возможность короткого замыкания в линии в непосредственной близости от усилителя, но невозможно учесть каждую возможность.До сих пор ни в одной электронной продукции не была достигнута 100% надежность, и маловероятно, что когда-либо будет достигнуто совершенство. Обратите внимание: если – это неисправность, резисторы сильно нагреются – рассмотрите возможность использования термовыключателя для отключения усилителя в случае (когда) неисправности.

Когда усилитель большой мощности соединен и используется таким образом, также нереально (и не очень разумно) ожидать полной мощности. Выделенные линейные усилители обычно рассчитаны на 100–150 Вт, и лучше использовать несколько усилителей, чем один очень большой, поскольку при использовании более одного усилителя возникает некоторая избыточность системы.

В идеале следует рассматривать только усилители, специально разработанные для использования с линейным напряжением. Хотя можно немного сэкономить, соединяя усилители и трансформаторы вместе, экономия, вероятно, будет кратковременной, если не будут приняты все меры предосторожности, перечисленные здесь. В идеальной системе трансформатор будет использоваться как часть выходного каскада, и это особенно полезно, когда системы должны работать от одного источника питания 24 В.Они являются стандартными для систем аварийной эвакуации и используют выходной каскад, который чем-то напоминает выходной каскад клапана, но работает с гораздо более низким импедансом и более высоким током.

Схема, показанная ниже, является концептуальной – она ​​не предназначена для использования в качестве настоящего усилителя, однако многие могут заметить сходство с ламповым усилителем. Общий принцип «настоящего» выходного каскада с трансформаторной связью тот же самый, но он будет включать стабилизацию смещения, защиту безопасной зоны для выходных устройств и т. Д.Хотя показано использование боковых полевых МОП-транзисторов, в большинстве усилителей этого типа используются биполярные транзисторы, поскольку они дешевле. Из-за сравнительно низкого напряжения питания безопасная зона обычно намного больше, чем для усилителя, использующего более высокие напряжения питания … взгляните на таблицы данных для нескольких мощных BJT, чтобы увидеть безопасную рабочую зону устройств при различных источниках питания. напряжения. Жизненно важно, чтобы напряжение смещения каждого выходного устройства было одинаковым, иначе трансформатор насыщается раньше, чем должен, и насыщение будет асимметричным.

Рисунок 12 – Концепция выходного каскада с трансформаторной связью

Общая идея, показанная выше, может легко обеспечить до 500 Вт в линии 70 В или 100 В, даже без использования экзотических выходных транзисторов. Однако, как отмечалось выше, лучше снизить мощность до 150 Вт или около того и использовать несколько усилителей. Боковые полевые МОП-транзисторы в выходном каскаде – лучший выбор по сравнению с биполярными транзисторами, поскольку они более устойчивы к тяжелым нагрузкам, но они также намного дороже.Обеспечить защиту показанного выше каскада несложно – это проще, чем для традиционного твердотельного усилителя. Низкое напряжение питания очень помогает, поскольку сводит к минимуму последствия второго пробоя – основной причины отказа транзистора даже при полной защите.

При полной мощности ток питания довольно высок – как показано на рисунке, он достигнет пика более 14 А (в среднем 9,4 А) от источника постоянного тока 24 В при подаче 150 Вт на линию 70 В (сопротивление нагрузки 33 Ом на 70 В). Существует множество современных (и дешевых) транзисторов, которые можно подключить параллельно, чтобы легко получить такую ​​мощность и ток.В то время как усилители, построенные таким образом, обычно не способны обеспечить действительно высокое качество воспроизведения, производительность более чем приемлема для фоновой музыки, объявлений и сигналов тревоги. При условии, что низкие частоты отфильтрованы, чтобы избежать насыщения, искажения без проблем могут быть значительно ниже 0,5% на любом уровне мощности.

Самый важный фактор – надежность. Например, усилитель класса D можно использовать для получения максимального срока службы батареи для аварийной системы, но сложность полностью перевешивает преимущества.Конструкция усилителя класса D намного сложнее и, следовательно, потенциально менее надежна, и используются эзотерические детали и / или детали для поверхностного монтажа, поэтому обслуживание становится трудным, кроме как путем замены. При использовании на полной громкости (сильные ограничения) для сирен показанный усилитель столь же эффективен, как и типичная конструкция класса D.

Любой, кто думает, что установка коммерческих линий 70 В / 100 В проста, должен уже избавиться от таких понятий. Есть гораздо больше сложностей и вещей, которые могут пойти не так, чем с любой традиционной системой, где усилители напрямую управляют динамиками.Трансформаторы являются первопричиной этих проблем, и неспособность оценить способность трансформатора разрушить усилитель неизбежно приведет к слезам.

Хотя любой может просто следовать инструкциям, описанным на многих веб-сайтах и ​​в других местах, это не гарантирует, что система будет работать надежно. Сами процессы достаточно просты, но если установщик не осознает риски (в частности, для усилителя), в какой-то момент произойдет неизбежное, и низкочастотный сигнал пройдет через усилитель с энергией, достаточной для насыщения сердечника трансформатора.Даже усилители с минимальной защитой могут выдержать это несколько раз, но в конечном итоге система выйдет из строя. Скорее всего, виноват будет усилитель («это второй раз за месяц, когда усилитель вышел из строя – чертовски бесполезная вещь!»), Но это совершенно несправедливо.

Проблема в том, что установщик не понял, что может случиться, если для управления трансформатором используется неподходящий усилитель. Тот же усилитель вполне может просуществовать много-много лет в домашнем hi-fi или как усилитель PA, напрямую управляющий динамиками – он просто никогда не был предназначен для управления трансформатором! Вряд ли это вина усилителя.

Естественно, уже существует бесчисленное количество обычных усилителей, подключенных к случайно выбранным трансформаторам, без каких-либо измерений или расчетов. Некоторые из них будут работать годами без проблем, другие выйдут из строя, как только будет подан низкочастотный сигнал. Если вы решите игнорировать информацию, представленную здесь, вы никогда не узнаете, к какой категории подходит ваша установка … до тех пор, пока она не выйдет из строя. То, что он не выходит из строя сразу, не означает, что он правильный или что он не откажет ни за день, ни за неделю, ни за год.После его установки никто не имеет ни малейшего представления о том, что с ним будет делать клиент, и в конечном итоге он может выйти далеко за свои пределы, и никто не станет мудрее.

Если фильтр верхних частот и схемы защиты по постоянному току не включены, нужно только, чтобы кто-то включил регулятор тембра низких частот, чтобы разрушить усилитель, или, если он хорошо защищен, вызвать ужасные искажения при срабатывании схем защиты. Для покупателя это ошибка, и ее, возможно, придется исправить, , .Теперь вы знаете, как это сделать.

Хотя может показаться, что многие из предлагаемых дополнений к стандартной схеме являются излишними, на самом деле это просто здравый смысл. Аудиосистемы высокого напряжения могут иметь очень тяжелую жизнь, и ожидается, что они будут надежно работать в течение многих лет. Обеспечивая защиту усилителя от всех распространенных проблем, возникающих при его подключении к трансформатору, вы обеспечиваете долгосрочную надежность установки. Это не может быть плохо, тем более что большинство вещей, необходимых для обеспечения надежности, так мало добавляют к общей стоимости оборудования.

Многие темы, подробно рассмотренные в этой статье, нигде и никем не упоминаются, поэтому здесь нет ссылок на измерения насыщения трансформатора или процедуры тестирования. Они были разработаны путем экспериментов и измерений трансформаторов, которые у меня были. Ссылки в основном относятся к линейным системам на 70 В в целом …

1. Аудио трансформаторы – Билл Уитлок, трансформаторы Дженсена
2. Руководство по системам постоянного напряжения – Crown Audio
3. Общие сведения о системах распределения звука при постоянном напряжении – ProSoundWeb, Деннис А.Бон (Рейн)
4. Высоковольтное аудио: распределительные трансформаторы без обмотки – ProSoundWeb, Пол Мэтьюз (Рейн)
5. Что это за штука на семьдесят вольт? – Аллен Барнетт
6. Распределенные аудиосистемы с постоянным напряжением 25, 70, 100 В – TIC Corporation

Обратите внимание, что все ссылки и ссылки предоставлены, чтобы читатель мог улучшить свое понимание темы. ESP не имеет отношения к какой-либо из перечисленных компаний, и их включение не означает, что информация является точной или соответствует вашим требованиям, а также это примечание не подразумевает обратного.

История изменений; Страница создана и © 10 июня 2012 г., Род Эллиотт.