Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Транзисторный усилитель

Ремарка по Свореню (“Электроника шаг за шагом”):

Усилитель на самом деле ничего не усиливает! Он создаёт копию входного сигнала, используя при этом энергию источника питания.

Резистор R1 выполняет роль нагрузки, дабы не было короткого замыкания и наш транзистор не сгорел.

Наш транзистор npn-типа, и открывается только при положительном значении полуволны, а при отрицательном закрывается. Помимо этого транзистор, как и любой полупроводниковый прибор, имеет нелинейные характеристики в отношении напряжения и тока. Чем меньше значения тока и напряжения, тем сильней эти искажения. Мало того что от нашего сигнала осталась только полуволна, так она ещё и искажена будет.

Чтобы избавиться от этих проблем, нам нужно сместить наш сигнал в рабочую зону транзистора, где поместится вся синусоида сигнала и нелинейные искажения будут незначительны. Для этого подают на базу напряжение смещения, допустим в 1 вольт, с помощью составленного из двух резисторов R2 и R3 делителя напряжения.

Наш сигнал, входящий в транзистор, будет выглядеть так:

Если говорить об усилении звука (переменного напряжения), то нам нужно изъять наш полезный сигнал с коллектора транзистора. Для этого установим конденсатор C1:

Как мы помним, конденсатор пропускает переменный ток и не пропускает постоянный, поэтому он нам будет служить фильтром, пропускающим только нашу синусоиду. А постоянная составляющая, не прошедшая через конденсатор, будет рассеиваться на резисторе R1. Переменный же ток будет стремиться пройти через конденсатор, так как сопротивление конденсатора для него ничтожно мало по сравнению с резистором R1.

Вот и получился первый транзисторный каскад нашего усилителя. Но существуют ещё два маленьких нюанса…

Мы не знаем на 100% какой сигнал входит в усилитель, вдруг всё таки источник сигнала неисправен, всякое бывает, опять же статическое электричество или вместе с полезным сигналом проходит постоянное напряжение. Это может стать причиной неправильной работы транзистора или даже его поломки.

Для этого установим конденсатор С2, он подобно конденсатору С1, будет блокировать постоянный электрический ток, а так же ограниченная ёмкость конденсатора не будет пропускать пики большой амплитуды, которые могут испортить транзистор. Такие скачки напряжения обычно происходят при включении или отключении устройства.

И второй нюанс – для регулировки входного сопротивления добавим в цепь эмиттера резистор R4:

Он выполняет роль нагрузки для источника сигнала и, самое главное, создает обратную отрицательную связь по току коллектора.

Если растет ток коллектора (например, из-за увеличения температуры), увеличивается падение напряжения на R4. Это напряжение приложено (через R3) между базой и эмиттером, причем, в отрицательной полярности (минусом на базу). Рост напряжения на R4 приводит к закрытию транзистора и падению коллекторного тока. Таким образом, R4 стабилизирует режим работы транзистора.

Часто ООС нужна только по постоянному току, а по переменному она вредна — уменьшает коэффициент усиления. Тогда R4 шунтируют конденсатором (таким же, как С2). В этом случае по переменному току эмиттер замкнут на общий провод, и ООС не возникает, а по постоянному — все работает, как описано выше.

Отношение между R1 и R4 обычно принимается 1 к 10:
R1 = R4*10;

Простейший усилитель постоянного тока

Чаще всего используется усилитель с общим эмиттером. Изображенная схема содержит цепь смещения на основе делителя напряжения и эмиттерную цепь обратной связи. В цепях этого типа не используется конденсатор связи. Входной сигнал подается прямо на базу транзистора. Выходной сигнал снимается с коллектора.

Усилитель постоянного тока может обеспечивать усиление как по току, так и по напряжению. Однако, он применяется, главным образом, в качестве усилителя напряжения. Усиление по напряжению одинаково для сигналов постоянного и переменного токов.

В большинстве случаев одного каскада усиления недостаточно. Для получения более высокого усиления требуются два или более каскадов. Соединенные вместе два или более каскадов называются многокаскадным усилителем.

Входной сигнал усиливается первым каскадом. После этого усиленный сигнал поступает на базу транзистора второго каскада. Общее усиление цепи равно произведению коэффициентов усиления по напряжению двух каскадов. Например, если и первый, и второй каскады имеют коэффициент усиления по напряжению равный 10, то общий коэффициент усиления цепи равен 100.

Комплементарный усилитель

В нем используются транзисторы типов n-p-n и n-p-n. Цепь такого типа называется комплементарным усилителем. Функции этой цепи такие же, как и у цепи,  двухкаскадного усилителя. Разница только в том, что транзистор второго каскада p-n-p типа, p-n-p транзистор, перевернут, так что на эмиттер и коллектор подается напряжение смещения правильно.

Схема Дарлингтона

На рисунке изображены два соединенных вместе транзистора, работающих, как одно целое. Эта цепь называется схемой Дарлингтона.

Транзистор Qt используется для управления проводимостью транзистора Qr. Входной сигнал, поданный на базу транзистора Qx, управляет током базы транзистора Q2. Схема Дарлингтона может быть изготовлена в одном корпусе с тремя выводами: эмиттер (Э), база (Б) и коллектор (К). Она используется как простой усилитель постоянного тока с высоким коэффициентом усиления по напряжению.

Основным недостатком многокаскадных усилителей является их высокая температурная нестабильность. В цепях, требующих три или четыре каскада усиления постоянного тока, оконечный каскад может не усиливать исходный сигнал постоянного или переменного тока, так как он будет сильно искажен. Та же самая проблема существует и со схемой Дарлингтона.

В случаях, когда требуется и высокий коэффициент усиления, и высокая температурная стабильность, необходим усилитель другого типа. Это — дифференциальный усилитель:

Его особенность в том, что он имеет два отдельных входа и может обеспечить либо один, либо два выходных сигнала. Если сигнал подан на вход транзистора Q1, усиленный сигнал появится между выходом А и землей, как в обычном усилителе. Однако малый сигнал появится также на резисторе R4 и на эмиттере транзистора Q2. Транзистор Q2 работает, как усилитель с общей базой. Усиленный выходной сигнал появится между выходом В и землей. Выходной сигнал с выхода В сдвинут по фазе на 180 градусов по отношению к сигналу на выходе А. Это делает дифференциальный усилитель более универсальным, чем обычный.

Обычно дифференциальный усилитель не используется для получения выходного напряжения между одним из выходов и землей. Выходной сигнал получают между выходом А и выходом В. Поскольку два выходных сигнала сдвинуты относительно друг друга на 180 градусов по фазе, то между этими точками существует значительное выходное напряжение. Входной сигнал может быть подан на любой вход.

Дифференциальный усилитель обладает высокой температурной стабильностью, так как транзисторы Q1 и Q2 расположены близко друг к другу и испытывают одинаковое влияние температуры. Кроме того, коллекторные токи транзисторов Q1 и Q2 испытывают одинаковые тенденции к увеличению и уменьшению, так что выходное напряжение остается постоянным.

Дифференциальный усилитель широко используется в интегральных микросхемах и в электронном оборудовании. Он используется для усиления и(или) сравнения амплитуд сигналов как постоянного, так и переменного токов. Дифференциальные усилители можно соединять последовательно для получения более высокого усиления. В некоторых случаях дифференциальный усилитель используется в качестве первого каскада в многокаскадных обычных усилителях. Дифференциальные усилители, благодаря их универсальности и температурной стабильности, являются наиболее важным типом усилителей с гальванической связью.

4.13. Усиление постоянного и переменного напряжения и тока

Усиление постоянного и переменного напряжений и тока может быть получено с помощью нелинейных управляемых элементов и дополнительных источников. Соответственно в усилителе постоянного тока используются дополнительные источники постоянного тока, а в усилителе переменного тока (напряжения) используются дополнительные источники переменного тока (напряжения).

Такие усилители можно представить активными четырехполюсниками (рис. 4.77).

В усилителях малым входным приращениям di1 соответствуют большие выходные приращения di2. Если отношение

di2/di1 = Ki > 1

говорят, что усилитель У является усилителем тока. Или для напряжений: du2/du1 = Ku > 1– коэффициент усиления напряжения.

Произведение коэффициентов Ki и Ku определяют коэффициент усиления мощности:

Kp = Ki Ku .

Если приращения di и du на входе или на выходе медленно изменяются во времени, то речь идет об усилителях постоянного тока или напряжения. Тогда в стационарном состоянии усилителя отношение токов:

I2/I

1 > 1.

Если на вход усилителя подать переменный ток с действующим значением I1, а на выходе снять действующее значение тока I2, то усилитель будет усилителем переменного тока.

Усилительный каскад на транзисторе

Рассмотрим цепь усилительного каскада с общим эмиттером (рис. 4.78)

Рассчитаем усилительный каскад графическим методом по серийным семействам входных и выходных характеристик (рис. 4.79).

Составим уравнения входных и выходных характеристик. Для выходного контура:

Ek = Ik Rk + Uкэ.

Аналогично, для входного контура:

U1 = Iб Rб + Uбэ.

Входные характеристики (рис. 4.79, а) сняты при условии Uкэ = const, а выходные (рис. 4.79, б) – при условии Iб = const.

Уравнения второго закона Кирхгофа для выходной части цепи называют уравнениями рабочей характеристики. Уравнение рабочей характеристики есть уравнение прямой. Построить эту характеристику можно по двум точкам. При токе коллектора, равном нулю (I

k= 0), напряжение Uкэ = Ек, и при напряжении Uкэ = 0 ток коллектора равен:

Ik = Ek / Rk .

После построения рабочей характеристики проверяется тепловой режим работы транзистора.

Далее рассчитывается мощность, которую транзистор может рассеять (рис. 4.79, б прерывистая линия):

Эта прерывистая линия, линия допустимой мощности, не должна пересекать рабочую характеристику.

Рассчитаем режим усиления постоянного тока. Если напряжение U1 = 0, то ток Iб = 0 и напряжение Uбэ = 0.

Подадим на вход напряжение U1 > 0. Появится ток базы, и на семействе выходных характеристик ток коллектора и напряжение Uкэ. Для получения необходимого коэффициента усиления потенциал базы предварительно смещают, например, на напряжение U1 (рис. 4.79, а). При этом, чем круче кривая входной характеристики, тем больше коэффициент усиления.

Рассмотрим режим усиления переменного тока. Подадим на вход напряжение:

uвх(t) = U1m sint.

Точки пересечения берем по крайней входной характеристике. На семействе выходных характеристик найдём точки пересечения отмеченных точек входных характеристик по току базы. Спроектируем входное напряжение uвх(t) = u1(t) на семейство выходных характеристик. Получим выходное напряжение uвых(t) = u2(t).

По отношению амплитуд можно определить коэффициент усиления:

Кu= Umкэ / Umвх.

Рассмотренные режимы работы транзистора являются составляющими режима класса А (режим прямого усиления). Ещё существуют режимы работы В и С. Это такие режимы, когда используется отрицательная область Uбэ.

Реализация логических функций усилительным каскадом на транзисторе

Таблица 4.1

Uвх

Uвых

0

1

1

0

Рассмотрим основные логические функции. Первая из них это отрицание «НЕ» (имеет два логических состояния 0 и 1). Электрическая схема (рис. 4.80) реализует логическую операцию «НЕ». Ее электрическая временная диаграмма (рис. 4.81) характеризует основные режимы работы. Таблица истинности (табл. 4.1) логических состояний понятна и проста.

Вторая логическая операция «И». Рассмотрим ее на примере функции «2-И» (рис. 4.82).

Таблица логических состояний (табл. 4.2) рассматриваемой функции также понятна и проста, а временные диаграммы (рис. 4.83) иллюстрируют возможные состояния сигналов.

Таблица 4.2

Uвх1

Uвх2

Uвых

U`вых

0

1

1

0

1

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

1

Таблица 4. 3

Uвх1

Uвх2

U`вых

Uвых

0

0

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

0

1

Следующая простая логическая функция «ИЛИ». Рассмотрим ее на примере функции «2-ИЛИ» (рис. 4.84). Временные диаграммы (рис.4.85) также иллюстрируют возможные состояния сигналов. Видно, что транзисторы теперь включены параллельно, поэтому таблица (табл. 4.3) имеет противоположные состояния по отношению к таблице (табл. 4.2) функции «2-И».

Усилитель постоянного тока на кт315.

 На рисунке 1 представлена схема инвертирующего усилителя постоянного тока, транзистор включен по схеме с общим эмиттером:

Рисунок 1 – Схема усилителя постоянного тока на КТ315Б.

Рассмотрим расчёт элементов схемы. Допустим схема питается от источника с напряжением 5В (это может быть например сетевой адаптер), выберем ток коллектора Iк транзистора VT1 таким чтобы он не превышал предельно допустимого тока для выбранного транзистора (для КТ315Б максимальный ток коллектора Ikmax=100мА). Выберем Iк=5мА. Для расчёта сопротивления резистора Rк поделим напряжение питания Uп на ток коллектора:

Если сопротивление не попадает в стандартный ряд сопротивлений то нужно подобрать ближайшее значение и пересчитать ток коллектора. 
(Подробнее о выборе Rк)

На семействе выходных вольт амперных характеристик построим нагрузочную прямую по точкам Uп и Iк (показана красным цветом). На нагрузочной прямой выберем рабочую точку (показана синим цветом) по середине.

Рисунок 2 – Выходные ВАХ, нагрузочная прямая и рабочая точка

На рисунке 2 рабочая точка не попадает ни на одну из имеющихся характеристик но находится чуть ниже характеристики для тока базы Iб=0.05мА поэтому ток базы выберем чуть меньше например Iб=0.03мА. По выбранному току базы Iб и входной характеристике для температуры 25Сo и напряжения Uкэ=0 найдём напряжение Uбэ:

Рисунок 3 – Входная характеристика транзистора для выбора напряжения Uбэ


Для тока базы Iб=0.03мА найдем напряжение Uбэ но выберем чуть больше так как Uкэ>0 и характеристика будет располагаться правее, например выберем Uбэ=0.8В. Далее выберем ток резистора Rд1, этот ток должен быть больше тока базы но не настолько большим чтобы в нем терялась большая часть мощности, выберем этот ток в три раза большим чем ток базы:
   По первому закону Кирхгофа найдем ток резистора Rд2:

Обозначим на схеме найденные токи и напряжения:

Рисунок 4 – Схема усилителя с найденными токами ветвей и напряжениями узлов

Рассчитаем сопротивление резистора Rд1 и подберем ближайшее его значение из стандартного ряда сопротивлений:
Рассчитаем сопротивление резистора Rд2 и подберем ближайшее его значение из стандартного ряда сопротивлений:
Обозначим сопротивления резисторов на схеме:

Рисунок 5 – Усилитель постоянного тока на КТ315Б.

  Так как расчёт приближённый может потребоваться подбор элементов после сборки схемы и проверки напряжения на выходе, элементы Rд1 и/или Rд2 в этом случае нужно подобрать так чтобы напряжение на выходе было близко к выбранному напряжению Uбэ.

   Для усиления переменного тока на вход и на выход надо поставить конденсаторы для пропускания только переменной составляющей усиливаемого сигнала так как постоянная составляющая изменяет режим работы транзистора. Конденсаторы на входе и выходе не должны создавать большого сопротивления для протекания переменного тока. Для термостабилизации в цепь эмиттера можно поставить резистор с небольшим сопротивлением и параллельно ему конденсатор для ослабления обратной связи по переменному току. Резистор в цепи эмиттера наряду с резисторами делителя будет задавать режим работы транзистора. 

На фотографии ниже собранный по схеме на рисунке 2 усилитель:

  

   На вход усилителя не подано напряжение, вольтметр подключенный к выходу показывает 2. 6В что близко к выбранному значению. Если подать на вход напряжение прямой полярности (такой как на рисунке 5) то напряжение на выходе уменьшится (усилитель инвертирует сигнал):
Если подать на вход напряжение обратной полярности то напряжение на выходе увеличится но не больше напряжения питания:
Уменьшение напряжения на входе, при подключении ко входу источника, меньше чем увеличение напряжения на выходе что говорит о том что происходит усиление входного сигнала с инверсией. Схема с общим эмиттером производит большее усиление по мощности чем схемы с общей базой и общим эмиттером но она, в отличии от двух других, производит инверсию сигнала. Если необходимо произвести усиление по мощности постоянного тока без инверсии то каскадно можно соединить две схемы на рисунке 5 но при этом необходимо учесть что первый каскад будет изменять режим работы транзистора второго каскада поэтому сопротивления резисторов во втором каскаде необходимо будет подобрать так чтобы это изменение было как можно меньше. Также при каскадном соединении увеличится коэффициент усиления всего усилителя (он будет равен произведению коэффициента усиления первого каскада на коэффициент усиления второго).

Усиление – постоянное напряжение – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Усиление – постоянное напряжение

Cтраница 1

Усиление постоянных напряжений или токов значительно отличается от усиления переменных напряжений и токов. Это объясняется главным образом тем, что переменные напряжения легко проходят через емкости, а медленно изменяющееся напряжение, так же как и строго постоянное, через емкость пройти не может. Это вызывает большие трудности при разделении усиленного полезного сигнала, выделенного на сопротивлении анодной нагрузки, и напряжения, обусловленного протеканием тока покоя по этому сопротивлению.  [1]

Усиление постоянных напряжений и токов можно осуществлять двумя принципиально различными методами: непосредственно по постоянному току и с предварительным преобразованием постоянного тока в переменный. В соответствии с этим усилители постоянного тока делятся на два основных типа: усилители прямого усиления и усилители с преобразованием.  [2]

Для усиления постоянных напряжений предложено много различных схем.  [4]

Для усиления постоянного напряжения ( тока) используются обычные приемно-усилительные высокочастотные и низкочастотные лампы. Основные требования, предъявленные к лампам, работающим в усилителях постоянного тока – большой коэффициент усиления, стабильность усиления, временная стабильность.  [5]

Основная трудность в усилении постоянных напряжений ( токов) заключается в случайных изменениях выходного сигнала при нулевом значении входного. Это явление называют дрейфом нуля. Для уменьшения погрешности приходится применять более сложные схемы усилителей.  [7]

Наконец, при усилении постоянных напряжений существенное значение имеет дрейф.  [8]

Термоэлектрическим трансформатором постоянного тока осуществляется усиление постоянных напряжений и токов без преобразований в переменный ток. Трансформатор ( рис. XVr 22) содержит первичную и вторичную цепи, в которых применяются находящиеся в тепловом контакте и электрически изолированные термоэлементы. В первичной цепи подводимая электрическая энергия преобразуется в тепловую, во вторичной тепловая энергия обратно преобразуется в электрическую.  [10]

Основные соотношения остаются те же, что и для усиления постоянного напряжения. Следует учесть, что наличие двух конденсаторов Ct и С2 увеличивает коэффициент частотных искажений. ОУ, R2 должно быть очень большим сопротивлением, так как оно шунтирует очень большое входное сопротивление данного ОУ. Для того чтобы частично скомпенсировать влияние R2, можно применить схему рис. 1.15 в. В этой схеме RBX увеличивается за счет дополнительной ООС, которая подана через R2 на инвертирующий вход.  [12]

Известно, что усиление переменного напряжения проще, чем усиление постоянного напряжения.  [13]

Оба усилителя С1 – 16 собраны по экономичной балансной схеме усиления постоянного напряжения. Соответственно в другом канале используют лампы Л, Л2 и Л6, Лт.  [14]

Страницы:      1    2    3

5.8. УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА | Политех в Сети

Усилителями постоянного тока (УПТ) или медленно меняющихся во времени сигналов называются усилители низкой частоты, коэффициент усиления которых не равен нулю на частоте

. УПТ способны усиливать постоянные и переменные напряжения. Амплитудно-частотная характеристика УПТ приведена на рис. 5.35.

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

. При этом произойдет смещение входной характеристики каждого транзистора на — 0,1В, что эквивалентно появлению дополнительного напряжения на базах транзисторов. Приращение напряжения на коллекторе первого транзистора, коэффициент усиления которого = 6,8, будет равно 0,68В. Это напряжение суммируется с напряжением, вызванным температурным смещением входной характеристики второго транзистора. В результате общее приращение напряжения на базе второго транзистора составит -0,58В. Умноженное на коэффициент усиления второго транзистора , результирующее смещение на выходе усилителя составит:

-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.

Рис.5.37. Структурная схема М-Д-М усилителя

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

изменения окружающей температуры. Такие характеристики обусловили ключевую роль дифференциального усилителя в схемотехнике линейных интегральных схем. Принципиальная схема дифференциального усилителя приведена на рис.5.38. У дифференциального усилителя два входа и два выхода. Можно подавать разные сигналы на оба входа. Можно подавать сигнал на один из входов, второй вход при этом заземляется. Выходной усиленный сигнал можно снимать между выходами усилителя, либо с каждого из выходов относительно земли.

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

Должно быть неограниченно велико. Совместно с источником питания этот резистор образует генератор стабильного тока . Поэтому необходимо обеспечить высокую стабильность источника питания усилителя, так как качество усилителя зависит от стабильности тока . У дифференциального усилителя ток практически не зависит от наличия сигналов на входах.

Если напряжения генераторов

и Одинаковы, ток Делится пополам между транзисторами усилителя. Напряжения на выходах усилителя при этом равны напряжению баланса:. (5.90)

Если в момент

На вход подать положительный сигнал, а на вход напряжение UС2=0, то на выходе транзистора появится усиленный проинвертированный импульс, так как этот транзистор включен по схеме с ОЭ. Транзистор усиливает и не инвертирует входной импульс, так как по отношению к входному сигналу представляет схему с ОБ. На выходах ДУ появятся одинаковые импульсы разной полярности. При этом ток левого транзистора во время действия входного импульса будет увеличиваться, а ток правого транзистора будет уменьшаться. Таким образом, на время действия импульса происходит перераспределение тока I0 между левым и правым транзисторами. Суммарный же ток остается равным I0. Изменение напряжений на выходах транзисторов усилителя для этого случая показано на рис.5.39.

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

и напряжение баланса изменяется на величину =.

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

и неодинаковы, их можно представить в виде комбинации синфазной и дифференциальной составляющих:, (5. 91). (5.92)

Решая систему этих уравнений, получим:

, (5.93). (5.94)

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

. (5.95)

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

— каскада по схеме с ОЭ:. (5.96)

Коэффициент передачи синфазного сигнала равен:

. (5.97)

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

. (5.98)

Поскольку

дифференциальный усилитель значительно ослабляет синфазные сигналы. Качество дифференциального усилителя оценивается коэффициентом ослабления синфазного сигнала, который равен отношению . (5.99)

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

(дБ). (5.100)

Коэффициент усиления дифференциального сигнала для одного каскада дифференциального усилителя составляет

= 50 100 , а коэффициент передачи синфазного сигнала . Коэффициент ослабления синфазного сигнала для этого случая равен Раз или (-100дБ). для современных дифференциальных усилителей составляет величину () дБ.

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:

. .101)

Оценим уровень синфазного сигнала на выходе ДУ следующим примером.

Пример.

, , , .

Выходное напряжение ДУ будет равно:

Таким образом, погрешность воспроизведения дифференциального сигнала составляет 0,5

Или 0,05%.

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

, тем сильнее ослабляется синфазный сигнал. Для увеличения в цепь эмиттера включают генератор стабильного тока на транзисторах (рис.5.40), эквивалентное выходное сопротивление которого по переменному току составляет десятки – сотни килоом.

Рис.5.40. Генератор стабильного тока

Выходное сопротивление такого генератора тока велико, так как через резистор

Осуществляется последовательная отрицательная обратная связь по току. Поэтому ток стабилен даже при воздействии синфазного сигнала. Для типичного транзистора интегральной схемы разность напряжений база-эмиттер дифференциальной пары Δ. Если пренебречь током базы транзистора генератора стабильного тока, то значение тока можно определить из выражения:, (5.102). (5.103)

Температурные зависимости токов

и Будут одинаковыми.

С повышением температуры напряжение

уменьшается на 2,5 мВ/1оС, при этом падение напряжения на резисторе будет увеличиваться, и ток будет увеличиваться. Но на переходе диода падение напряжения также уменьшается на 2,5 мВ/1оС. В результате ток увеличивается, а ток базы транзистора уменьшается, препятствуя увеличению тока . Таким образом, ток следит за током. В интегральном исполнении вместо диода ставят транзистор в диодном включении.

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.

при Напряжение, которое надо подать на вход ОУ для устранения разбаланса, называется напряжением смещения.

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

, когда коэффициент усиления . При этом для любого коэффициента обратной связи запас по фазе будет составлять не менее . Это требование выполняется коррекцией частотной характеристики ОУ, причем коррекция производится так, чтобы при АЧХ была аналогична характеристике фильтра нижних частот первого порядка. Корректирующие цепи обеспечивают устойчивость схемы ОУ к самовозбуждению.

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

. Коэффициент ослабления синфазного сигнала достигает значений —ДБ. Частота единичного усиления ОУ может составлять 100МГц. Величина дифференциального входного сопротивления ОУ на полевых транзисторах составляет величину Ом, а величина выходного сопротивления – десятки Ом.

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:

. (5.104)

Напряжение на выходе равно:

(5.105)

Коэффициент усиления инвертирующего усилителя равен:

(5.106)

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

и выше. Это условие легко обеспечивают современные ОУ.

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:

. (5.107)

Коэффициент обратной связи равен:

(5.108)

Напряжение на выходе ОУ будет равно:

. (5.109)

Откуда:

. (5.110)

Из этого выражения найдем коэффициент усиления неинвертирующего ОУ:

(5.111)

При

коэффициент усиления будет равен (5.112)

Повторитель напряжения

На рисунке 5.47 показана схема повторителя напряжения на ОУ.

Рис.5.47. Повторитель напряжения

Положив в (5.112)

, а , получим коэффициент усиления

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:

. (5.113)

Ток

, протекая через резистор, заряжает конденсатор и создает на нем напряжение, которое является выходным: (5. 114)

Подставив значение тока из выражения (5.113) получим:

(5.115)

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

, то формула напряжения на выходе будет иметь следующий вид: (5.116)

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

. Амплитудно-частотная характеристика интегратора в логарифмическом масштабе имеет вид прямой с наклоном -6дБ на октаву изменения частоты.

Если входное напряжение постоянно, то напряжение на выходе будет равно

, (5.117)

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

. (5.119)

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

(5.120)

Если к входу подключить генератор синусоидального напряжения

, то напряжение на выходе будет равно: (5.121)

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

. Постоянную времени и, следовательно, граничную частоту выбирают так, чтобы на этой частоте усиление цепи обратной связи составляло 1.

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:

. (5.122)

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:

(5.123)

Это равенство достаточно точное при напряжении на диоде

.

Из выражения (5.123) напряжение на диоде равно

(5.124)

Поскольку ток, протекающий через диод, равен

, (5. 125)

То напряжение на выходе усилителя будет равно:

(5.126)

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:

, (5.127) , (5.128). (5.129)

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

-фильтры совместно с операционными усилителями. Такие фильтры называются активными. Высокое значение входного сопротивления ОУ не нагружает -цепь. Необходимо, чтобы ОУ обеспечивал заданный коэффициент усиления как в полосе пропускания, так и за ее пределами для того, чтобы затухание фильтра за пределами полосы пропускания было не меньше заданного.

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

. (5.131)

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

. (5.132)

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


Примечание

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.

Полезные ссылки
  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.

Усилители

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

– это “Константа”?

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.

Рис. 1. Последовательно-параллельный с низким сопротивлением 8 Ом, прямой Привод

Рис. 2. Постоянное напряжение с трансформаторной связью 70,7 В Система распределения

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.

Рис. 4. Вносимые потери трансформатора и линии

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].

Калибр провода>

22

20

18

16

14

12

10

8

Максимальный ток (A)>

5

7.5

10

13

15

20

30

45

Максимальная мощность (Вт)>

350

530

700

920

1060

1400

2100

3100

Мощность нагрузки
Нагрузка Ом
Максимальное расстояние в футах
1000 5

0

0

0

185

295

471

725

500 10

0

93

147

236

370

589

943

1450

400 12.5

0

116

184

295

462

736

1178

1813

250 20

117

186

295

471

739

1178

1885

2900

200 25

146

232

368

589

924

1473

2356

3625

150 33.3

194

309

490

785

1231

1962

3139

4829

100 50

292

464

736

1178

1848

2945

4713

7250

75 66.6

389

618

981

1569

2462

3923

6277

9657

60 83.3

486

774

1227

1963

3079

4907

7851

12079

50 100

584

929

1473

2356

3696

5891

9425

14500

40 125

729

1161

1841

2945

4620

7363

11781

18125

25 200

1167

1857

2945

4713

7392

11781

18850

29000

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.

В трансформаторах

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.


Список литературы
  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

Аудиосистема высокого напряжения
Elliott Sound Products Высоковольтные аудиосистемы

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

Вершина
Статьи
Основной указатель

Содержание
Введение

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.


1 – Обзор

(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.


1.1 – Основы установки

Очень важны качественные кабели и соединения, включая четкую и подробную документацию по установке, которая остается на месте.Многие маленькие потолочные динамики плохо воспроизводят звук, но есть исключения. Стоимость не является показателем качества звука – многие «крупные бренды» так же плохи, как и более дешевые альтернативы, и даже могут быть произведены на одном и том же заводе.

Перед установкой рекомендуется прослушать динамики. Это позволяет провести некоторые измерения для проверки чувствительности и рабочих характеристик трансформатора, а также для обеспечения соответствия размеров заявленным. Совсем не редко заказывать продукты только для того, чтобы обнаружить, что есть существенные отличия от тех якобы идентичных устройств, которые использовались на предыдущих установках.

Технические требования часто заключаются в том, что большое количество маленьких динамиков должно быть размещено на больших площадях. Длина кабеля может составлять сотни метров. Чтобы минимизировать потери в кабеле, выходное напряжение усилителя увеличивается до более высокого напряжения с помощью повышающего линейного трансформатора. У каждого динамика есть понижающий линейный трансформатор.

Линейная система (при условии, что линии 70 В) обычно работает при среднеквадратичном напряжении около 10–30 В, но может достигать пикового значения 70 В. Все линейные трансформаторы имеют ограниченную полосу пропускания, что, в частности, ограничивает низкочастотные характеристики.Квалифицированный техник-электронщик всегда должен проверять образцы трансформаторов линейного привода (если они отделены от усилителя) и трансформаторов динамиков.

В технических характеристиках усилителей мощности и громкоговорителей с линейными трансформаторами обычно указывается только мощность (в ваттах) и номинальное напряжение сети. Этой информации недостаточно для точных расчетов. Специалисту по электронике потребуется час или больше, чтобы провести необходимые измерения и определить недостающую информацию.Это важно для точных расчетов при установке.

  1. Определите общее количество используемых динамиков и среднюю мощность каждого динамика.
  2. Определите наилучшее напряжение для линий, от которых будет работать (может быть определено нормативными актами и / или стандартами)
  3. Определите мощность и количество усилителей для управления линиями
  4. Проведите точные технические измерения усилителей, линейных трансформаторов и динамиков.
  5. Знать сопротивление на единицу длины кабеля, используемого для подключения динамиков, чтобы можно было определить потери.
  6. Практикуйтесь со всеми расчетами и результатами перекрестной проверки

Обратите внимание, что шаги, описанные ниже, являются схемой основной процедуры.Все более подробно объясняется ниже.

1 – Определите мощность усилителя, необходимую для установки, исходя из количества громкоговорителей, эффективности громкоговорителей и ожидаемого уровня звукового давления в каждой зоне. Если общая мощность слишком высока (более 200 Вт), используйте несколько усилителей меньшего размера, а не один очень большой. Как только мощность динамика известна, добавьте минимум 1,5 дБ (около 40%). Если вы выяснили, что вам потребуется всего 70 Вт, используйте усилитель на 100 Вт. В системе есть потери, и это объясняет типичные потери и оставляет некоторую свободу для регулировки общего уровня.

2 – Измерьте коэффициент напряжений (который совпадает с коэффициентом вращения) выходного трансформатора усилителя, все ответвления не нагружены. Соотношение напряжений (коэффициент трансформации) на некоторых трансформаторах широко варьируется в зависимости от номинальной мощности и сетевого напряжения. Обычно существует поправка на вносимые потери (см. 3.4), поэтому напряжение будет немного выше ожидаемого. Например, коэффициент трансформации может составлять 1: 3,6 вместо теоретического 1: 3,5 для трансформатора мощностью 100 Вт 70 В.

Важно знать фактическое сопротивление нагрузки сетевого трансформатора.Эта информация редко цитируется в спецификациях, прилагаемых к усилителю или трансформатору. Выведение этого из технических характеристик нагрузки, прилагаемых к усилителю и динамикам, в лучшем случае является обоснованным предположением и редко бывает точным. Линейный трансформатор усилителя действительно должен быть измерен! Гадать недостаточно.

3 – Измерьте усилитель «rail-to-rail». Если усилитель имеет напряжение питания на шине ± 30 В (всего 60 В), выходное значение будет около 20 В (среднеквадратичное значение). Если трансформатор имеет коэффициент трансформации 1: 3.5 вторичное напряжение при полной мощности будет 70 В RMS. Выходное напряжение усилителя также можно измерить с помощью аудиогенератора, установленного на частоте около 400 Гц, и динамика, управляемого от линейного трансформатора, в качестве монитора. Вы сможете услышать начало отсечения как резкость поверх тона. Когда вы это услышите, уменьшайте уровень, пока резкость просто не исчезнет, ​​и измерьте среднеквадратичное напряжение на выходе усилителя.

4 – Измерьте мощность усилителя под нагрузкой.Определите, рассчитан ли выход усилителя на нагрузку 4 или 8 Ом. Коэффициент импеданса выходного трансформатора – это квадрат отношения витков. Если усилитель рассчитан на выдачу 100 Вт (20 В RMS на 4 Ом) и вам нужна линия 70 В, соотношение витков к напряжению трансформатора должно быть 1: 3,5 (20 * 3,5 = 70) или немного выше, чтобы учесть потери. Суммарное сопротивление нагрузки должно быть не менее 49 Ом. Это легко вычислить … Коэффициент импеданса составляет 3,5² или 1: 12,25, поэтому вторичный импеданс составляет 4 * 12.25 = 49 Ом. В противном случае вы можете использовать диаграмму, показанную на рисунке 2.


Рисунок 2 – График зависимости мощности от импеданса

Обратите внимание, что слишком много динамиков в линии приведет к перегрузке усилителя. Общее сопротивление нагрузки, представленное всеми динамиками, никогда не должно быть ниже значения, рассчитанного по приведенной выше формуле. Импеданс нагрузки ниже рекомендованного может легко вывести из строя усилитель. Общее количество динамиков должно соответствовать нагрузке не ниже той, на которую рассчитан усилитель, независимо от мощности.Нагрузка напрямую влияет на рабочую температуру усилителя и, следовательно, на его надежность.

Записанная музыка обычно сжимается и имеет ограниченный динамический диапазон. Предполагая, что динамический запас по уровню 6 дБ (или отношение пикового значения к среднему), усилитель может работать при максимальном среднем напряжении, не превышающем 1/2 от напряжения для полной мощности. Выдаваемая мощность составляет от максимальной. Как правило, разумно разрешить усилителям работать не более чем на 70% от номинальной пиковой мощности, так что есть место для внесения корректировок, чтобы компенсировать потери.Например, усилитель мощностью 100 Вт никогда не должен выдавать пиковую мощность более 70 Вт.

5 – В этом примере требуется усилитель мощностью 100 Вт для передачи в среднем 25 В RMS музыки на линии 70 В, линия должна быть подключена к ответвлению выходного трансформатора с соотношением витков 1: 3,5 (70 В). Это позволит общему количеству подключенных динамиков обеспечить сопротивление нагрузки не ниже значения, определенного в [4] выше. Если общее количество подключаемых динамиков будет отражать сопротивление нагрузки меньше рассчитанного, тогда возможен выбор…

  1. Используйте другой ответвитель для уменьшения напряжения – это также снижает мощность на каждый динамик
  2. Добавить еще усилители мощностью 100 Вт
  3. Используйте более мощный усилитель и повторите расчеты

6 – Прослушивание динамиков. Предположим, что динамики не связаны с прилагаемыми спецификациями, независимо от номера модели или марки, напечатанных на коробке. Обычно невозможно узнать, на каком заводе были изготовлены колонки или сколько агентов по перепродаже они встретили на пути к вам.Бренд не обязательно указывает на фактического производителя и не означает уровень качества!

7 – Понижающий трансформатор линии динамика. Это должно быть измерено для …

Частота насыщения
Фактическое витка и отношения импеданса

8 – Определите мощность, подаваемую на каждый динамик в системе. Это максимальная мощность , которая будет передана каждому динамику – в среднем будет около от максимальной.Если динамики на 8 Ом, то для 2 Вт требуется 4 В RMS. Чтобы получить 4 В от линии 70 В, требуется понижающий коэффициент 17,5: 1, и вам нужно будет выбрать ближайшее доступное ответвление. Будьте готовы скорректировать свои расчеты, особенно если трансформатор рассчитан на другое сетевое напряжение или не точен.

9 – Рассчитайте отраженное сопротивление на линии от каждого динамика 8 Ом на ответвлении 17,5: 1. Импеданс рассчитывается как квадрат отношения витков.(17,5² = 306,25) x 8 Ом = 2450 Ом. Если общее количество динамиков, подключенных к линии, составляет (скажем) 50, и каждый динамик подключен к своему отводу трансформатора 17,5: 1, то полное сопротивление линии будет …

2450 Ом разделить на 50 = 49 Ом

Усилитель мощностью 100 Вт управляет линией через трансформатор от ответвления 1: 3,5. Самая низкая нагрузка, которую он может выдерживать, составляет 49 Ом, поэтому дополнительные динамики добавлять нельзя. Обратите внимание, что на данном этапе нет скидки на потери. Нет никаких возможностей для более поздних дополнений, поэтому количество выступающих следует сократить.

10 – Исходя из этих расчетов, этот усилитель мощностью 100 Вт работает в среднем при мощности около 13 Вт и обеспечивает запас по уровню около 6 дБ для музыкальных переходных процессов. Пик переходных процессов будет составлять 70 Вт, поэтому есть небольшой запас по мощности, но в систему нельзя добавить больше динамиков. Целесообразно убедиться, что усилитель не используется полностью – лучше иметь на линии 40-45 динамиков, а не полные 50. Это дает вам некоторое «пространство для маневра», если оно понадобится.

Повторяйте шаги с 1 по 10, пока не получите разумную настройку, в которой используется оборудование, которое вы действительно можете купить и которое находится в рамках бюджета.Нет смысла иметь теоретически совершенную систему, если она основана на оборудовании, которого не существует или которое настолько дорого, что никто не будет за него платить.

Эта процедура разбита на более точные шаги в следующем разделе и включает примеры для двух линейных трансформаторов возбуждения и типичного трансформатора динамика. Тот, который я использовал, рассчитан на линии 100 В, что в некоторых отношениях является небольшим преимуществом.


1.2 – колонки

Для некоторых инсталляций потребуется использование колонных громкоговорителей, что можно прославить, назвав их, например, «направленными массивами».Они почти всегда работают со значительно большей мощностью, чем потолочные динамики, и обычно состоят из вертикального ряда небольших динамиков.

Колонки часто можно увидеть в церквях, торговых центрах, туристических терминалах, спортзалах и т. Д. Их предназначение – для объявлений и фоновой музыки. Преимущество колонны в ее простоте и ненавязчивости визуально. Верность колонки не может быть лучше, чем у отдельных спикеров, независимо от маркетинговых заявлений.Некоторые из них могут включать в себя компрессионный драйвер с рупорной системой для воспроизведения высоких частот, и это даст лучшую общую дисперсию и точность воспроизведения, если все сделано правильно.

Направленность колонки
Один динамик имеет переменную коническую дисперсию. По мере добавления дополнительных динамиков по вертикали звук из каждого динамика «сжимается» теми, которые находятся выше и ниже. Это приводит к увеличению горизонтальной дисперсии и уменьшению вертикальной дисперсии.

В действительности горизонтальная направленность ограничена длиной волны и непостоянна.Высокие частоты (длина волны меньше расстояния между динамиками или диаметра динамиков) приводят к появлению интенсивных вертикальных лепестков. Эти лепестки вызывают погашение фазы и потерю разборчивости, а высокочастотная энергия снижается. Одно из решений – передать высокие частоты на один твитер или небольшой рупор.

Некоторые небольшие (и часто дорогие) колонки имеют сложную пассивную кроссоверную сеть, которая снижает энергию или высокие частоты до внешних динамиков по мере увеличения частоты, поэтому только центральный динамик остается работать на самой высокой частоте.Иногда это называют «коническим» массивом. На более низких частотах (длина волны больше, чем длина столбца) контроль дисперсии больше не эффективен. Обычные колонки имеют ограниченную и непостоянную горизонтальную дисперсию.


2 – Особенности установки

При любой установке необходимо учитывать множество факторов. Многие из них полностью зависят от конкретной установки и не могут быть определены без знания всех расстояний, требуемого SPL (уровень звукового давления в дБ), источников сигнала и окружающей среды.Наружным системам обычно требуется гораздо больше энергии, чем внутренним, но каждая установка будет отличаться.

Следующие шаги служат отправной точкой и дают вам достаточно информации, чтобы иметь возможность количественно оценить множество различных единиц оборудования, которые потребуются для установки. Примеры – это просто … примеры. У вас должна быть возможность адаптировать примеры к оборудованию, с которым вы должны работать – это часто будет указано кем-то другим, и это может быть неточным.

Если у вас есть вся информация, сравнительно легко проверить исходную конструкцию и / или внести необходимые изменения, чтобы система работала должным образом.

Помните, что линия 70 В будет иметь 70 В RMS в точке ограничения (или ограничения) усилителя. Не имеет значения, мощность усилителя – 10 Вт или 500 Вт, напряжение остается неизменным, и изменяется только мощность – в зависимости от максимально доступного тока от усилителя. Как и ожидалось, по крайней мере теоретически, вы можете подключить 10 линейных динамиков по 1 Вт к усилителю мощностью 10 Вт и 500 таких же динамиков к усилителю мощностью 500 Вт.Фактическое число всегда будет ниже теоретического предела. Каждый динамик мощностью 1 Вт обеспечивает сопротивление линии 4900 Ом.

Аналогично, динамики мощностью 0,5 Вт будут иметь импеданс 9800 Ом, динамики 2 Вт – 2450 Ом, динамики 5 Вт – 980 Ом и т. Д. Просто разделите 4900 на мощность в ваттах. Фактическое сопротивление каждой колонки будет значительно различаться, и опытный установщик проверит каждую часть оборудования, чтобы не было никаких сюрпризов.Реальность будет отличаться от теории!

Некоторые установщики используют измерители импеданса, чтобы можно было проверить полное сопротивление линии до подключения усилителя (или для обнаружения системных неисправностей), и такой инструмент может быть очень полезен, если вы много работаете с высоковольтными аудиосистемами. Однако это еще не все, поэтому в этой статье так много информации, которую вы просто не найдете в другом месте.


2,1 – желаемый уровень звукового давления

Прежде чем вы начнете, вам необходимо узнать ожидаемый уровень звукового давления (SPL) внутри установки.Рентрантные рупоры со компрессионными драйверами очень эффективны (до ~ 110 дБ / 1 Вт / 1 м), но обычно они не звучат замечательно. Они хорошо подходят для сигналов тревоги и речевых объявлений в очень шумной обстановке, но имеют очень ограниченный частотный диапазон – обычно около 250 Гц – 8 кГц. Обычные потолочные громкоговорители почти всегда имеют более широкий отклик, но с большей вероятностью он будет около 90 дБ / Вт / м или, возможно, даже меньше. Вам нужно знать, обеспечивает ли система просто фоновую «музыку» или она выполняет двойную функцию в качестве системы оповещения и / или аварийной эвакуации?

Насколько громкими должны быть разные входные сигналы (музыка, объявления, будильники) в местах расположения динамиков? Это определяет количество необходимых громкоговорителей, и это определяет, сколько громкоговорителей может работать с усилителем данной номинальной мощности.Для любого из вышеперечисленных нет простых рекомендаций – некоторые из них определяются государственным постановлением, другие – ожиданиями клиента и средой установки. Высота потолка, расстояние между динамиками, магазином или другим оборудованием и фоновый шум – все это влияет на количество необходимой мощности. Это особенно актуально для объявлений, пейджинговых оповещений или сирен аварийной эвакуации.

Существуют установки, в которых проложены линии высокого напряжения, но с очень высокими уровнями мощности (500 Вт и более).Хотя они здесь не рассматриваются, принципы ничем не отличаются. Для установок мощных систем вы можете найти напряжение 200 В RMS или более, так как это снижает потери в кабеле. Трансформаторы на обоих концах становятся намного больше и тяжелее, особенно если требуются частоты до 40 Гц.

Следует избегать искажений для речи и музыки, но это может не быть проблемой для тонов сирены, поскольку они, как правило, уже довольно искажены, и если усилитель сжимается (искажается) из-за перегрузки, эффект обычно будет неслышным. .Часто это даже помогает, потому что искаженный тон не только громче, но и раздражает сильнее (хорошо для привлечения внимания!). Небольшое ограничение пиков обычно допустимо для голосовых объявлений, но оно не должно превышать примерно 3 дБ. Это означает, что пиковый речевой сигнал 100 В может быть ограничен до 70 В без серьезной потери разборчивости.

В некоторых случаях можно использовать индивидуальные настенные регуляторы уровня, чтобы можно было отрегулировать уровень для некоторых участков. Доступны подходящие элементы управления либо для линии 70 В, либо для выхода динамика 8 Ом от трансформатора линейного динамика.Это вряд ли будет разрешено для систем аварийной сигнализации или эвакуации.

Если используются входящие рупоры, они должны быть установлены таким образом, чтобы никто никогда не мог быть очень близко к ним из-за очень высокого уровня звукового давления, который они могут генерировать. В других случаях (например, на железнодорожных станциях) они обычно работают на очень низкой мощности, но в большем количестве, чем в других местах. Автоматическая регулировка усиления может использоваться для повышения уровня шума, например, при входе или выходе поезда на станцию.Некоторые поставщики предоставляют для этого оборудование.

Сирены и сообщения о чрезвычайных ситуациях должны быть слышны независимо от шума, а возможная потеря слуха является вторичной по отношению к людям, получившим серьезные травмы или гибели из-за того, что они не слышали предупреждения. Не знаю, как мои читатели, но я лучше потерплю временную потерю слуха, чем сгорю заживо. Назовите меня странным, если нужно.


2.2 – Измерения и мощность усилителя

Как отмечалось в обзоре, разумно измерять размах выходного сигнала усилителя.Совсем не редко обнаруживается, что максимальное линейное напряжение сильно отличается от номинального напряжения – оно может быть выше или ниже, в основном потому, что трансформатор линейного привода не настроен должным образом на мощность усилителя или колебания напряжения. В результате усилитель может быть либо перегружен, либо не обеспечивать мощность, на которую вы рассчитывали и за которую заплатили. Помните, что вам нужно сохранить минимум 1,5 дБ резерва – если вам нужно 70 Вт, используйте 100 Вт (и т. Д.). Если работа сложная или связана с длинными кабелями, вам может потребоваться выделить 3 дБ резерв, поэтому 100 Вт станет 200 Вт.

Для правильного измерения размаха напряжения вам понадобится осциллограф, чтобы вы могли точно видеть, когда усилитель фиксируется. Усилитель 100 Вт / 4 Ом должен выдавать 20 В RMS при подключении к нагрузке 4 Ом – это размах размаха чуть ниже 57 В (± 28,5 В). Большинство усилителей обычно выдают мощность, немного превышающую их номинальную, поэтому вы можете измерить среднеквадратичное напряжение до 25 В или около того (чуть более 150 Вт), в зависимости от усилителя. Если трансформатор определен как подходящий для усилителя 100 Вт / 4 Ом, то при выходе 25 В RMS линейное напряжение будет выше номинального значения.

Отвод 70 В даст вам 87,5 В, а отвод 100 В даст 125 В в начале отсечения. Ограничение напряжения также будет незначительно изменяться в зависимости от напряжения сети, но, хотя оно меняется в течение дня, его влияние минимально. Если выходная мощность усилителя выше, чем рассчитанное значение для подаваемой мощности, тогда для следующих примеров расчета следует использовать фактическое максимальное напряжение , а не «номинальное» напряжение.

Точно так же можно надеяться, что все трансформаторы, предназначенные для линейных систем, будут четко обозначены, и что подробные спецификации будут предоставлены как само собой разумеющееся.К сожалению, это , а не , и большинство производителей и поставщиков предоставляют минимально возможный объем информации. Возможно, они предполагают, что установщики достаточно квалифицированы, чтобы знать, как определить все параметры, или, может быть, им все равно.

Линейные выходные трансформаторы обычно рассчитаны на мощность, ответвления напряжения, а иногда и на частотную характеристику. Они почти всегда пренебрегают заявлением, является ли ответ на полную мощность или какой-то более низкий «эталонный» уровень – я подозреваю последнее, поскольку любой аудиопреобразователь, который может обрабатывать 150-200 Вт при 20 Гц, действительно является очень большой частью комплекта.Отводы напряжения позволяют установщику выбрать желаемое (или указанное) линейное напряжение при подключении к усилителю указанной номинальной мощности. Как описано выше, фактическое напряжение почти наверняка будет отличаться от номинального значения. Немногие, если таковые имеются – я нигде не видел – трансформаторы имеют положение для дополнительной обмотки для добавления или вычитания нескольких вольт, чтобы гарантировать, что линейное напряжение находится в пределах спецификации.

Аналогичным образом, трансформаторы динамиков обычно имеют ответвители для разных уровней мощности (например,г. 0,5 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 5 Вт и т. Д.). Если используется ответвление 1 Вт, это максимальная мощность , которая может быть доставлена ​​в динамик до того, как управляющий усилитель достигнет своих пределов и начнет ограничиваться – конечно, при условии, что усилитель и трансформатор линейного драйвера идеально согласованы во всех отношениях. Средняя мощность с программным материалом обычно не превышает 250 мВт.

Ссылка, используемая в этом разделе, использует следующее …

  • Усилитель мощности 100 Вт (4 Ом)
  • 70В линия
  • 8 Ом динамики

Независимо от мощности усилителя максимальное напряжение на линии будет составлять 70 вольт (среднеквадратичное значение) при подаче синусоидального сигнала до начала отсечки – но только если усилитель и трансформатор идеально согласованы.Фактический импеданс линии можно рассчитать, но идея системы заключается в том, что (по крайней мере теоретически) вам не нужно знать – отводы трансформатора динамика определяют мощность динамика, и вы просто гарантируете, что сумма всех Ответвления трансформатора никогда не превышают номинальную мощность усилителя (100 Вт для этих примеров).

Например, система высоковольтной линии мощностью 100 Вт может иметь …

  • Динамики 100 x 1 Вт (с использованием ответвителя 1 Вт)
  • Динамики 50 x 2 Вт (ответвитель 2 Вт)
  • Динамики 20 x 5 Вт (ответвление 5 Вт)
  • 10 динамиков по 5 Вт и 50 динамиков по 1 Вт
  • … или любая другая комбинация, дающая в сумме 100 Вт или меньше

Хотя в теории все это нормально, есть очень много вещей, которые могут пойти не так. К ним относятся, но не ограничиваются …

  • Неправильные ответвления трансформатора линейного драйвера или трансформатор, не соответствующий выходной мощности используемого усилителя.
  • Сомнительные трансформаторы громкоговорителей, которые могут иметь чрезмерные потери.
  • Громкоговорители, импеданс которых не соответствует вторичной обмотке трансформатора громкоговорителей или их эффективность ниже ожидаемой.
  • Клиенты, решившие, что необходимо больше динамиков, и неопытный установщик, который не понимает, что система уже на пределе.
  • Неисправности системы – короткие замыкания кабелей, обрыв цепи, неисправные динамики, перегоревшие усилители и т. Д.
  • Вносимые потери трансформатора и дополнительные потери из-за сопротивления кабеля.

Большинство из них легко решаются путем выполнения соответствующих процедур, указанных производителями различных деталей, или выполнения ремонта по мере необходимости.Однако, если вы еще не выполнили тесты компонентов, вы не узнаете, точны ли номинальные значения, а также не узнаете об ограничениях усилителя мощности при подаче питания на нагрузку трансформатора. Тем не менее, очень мало кто может сделать, чтобы остановить последующие модификации или дополнения, и вы не можете знать, кто будет делать эту работу.

Эффективность акустической системы может легко свести на нет. В одном, на который я смотрел, говорилось, что «высокая эффективность означает, что требуется меньше энергии» – это было для динамика с номинальной мощностью 88 дБ / 1 Вт / 1 м.Если они думают, что это эффективно, мне бы не хотелось видеть их «неэффективные» модели. Выше 90 дБ / 1 Вт / 1 м приемлемо, 95 дБ / 1 Вт / 1 м или лучше – это неплохо, но ниже 90 дБ – прискорбно. Еще один «высокоэффективный» динамик, на который я смотрел, имел мощность всего 86 дБ / 1 Вт / 1 м!


2.3 – Трансформатор линейного выхода

В то время как в большинстве специализированных систем выходной трансформатор является неотъемлемой частью усилителя, легко доступны многие вторичные трансформаторы. Хотя большинство из них представляют собой настоящие трансформаторы с изолированной первичной и вторичной обмотками, некоторые из них являются автотрансформаторами.Они имеют одну обмотку с отводами для входа и различных выходных напряжений.

Автотрансформаторы

не имеют гальванической развязки – первичная обмотка является просто частью общей обмотки, но намотана более толстым проводом. В результате они не могут использоваться там, где требуются полностью плавающие входы или выходы, а также не могут безопасно использоваться с мостовыми выходами усилителей. Во всем остальном они должны пройти те же испытания, что и «настоящий» трансформатор. Автотрансформаторы – экономичная альтернатива, когда коэффициент трансформации меньше 1: 2


Рисунок 3 – Обычные и автотрансформаторы

Трансформатор линейного привода принимает сравнительно низкий (например, 20 В RMS) выходной сигнал усилителя и повышает его, чтобы обеспечить желаемое выходное напряжение – на вторичной обмотке больше витков, чем на первичной, и напряжение увеличивается пропорционально от первичной до вторичной обмоток.Хотя вы редко когда-нибудь узнаете, сколько витков используется, соотношение легко определить с помощью метода, описанного в разделах ниже.

Можно точно подсчитать, сколько витков было использовано, но в этом нет особого смысла, и я не буду утруждать себя описанием процесса. Для тех, кому действительно интересен , прочтите статьи о трансформаторах на сайте ESP. Техника объяснена всем, кто хочет зайти так далеко.

В следующей таблице показаны измерения, которые были выполнены на двух имеющихся у меня линейных выходных трансформаторах.Входное напряжение было синусоидальным напряжением 10 В RMS на частоте 1 кГц. Все измерения производятся с разгрузкой вторичной обмотки. Rp – это первичное сопротивление, а Rs – вторичное сопротивление.

Тороидальный выходной трансформатор, Rp = 0,16 Ом
Метчик Rs Выходное напряжение Передаточное число Коэффициент Z
50 В 1,36 25.87 1: 2,59 1: 6,71
70 В 2,44 36,14 1: 3,61 1: 13,03
100 В 4,00 51,5 1: 5,15 1: 26,52
Выходной трансформатор E-I, Rp = 0,19 Ом
Метчик Rs Выходное напряжение Передаточное число Коэффициент Z
50 В 1.00 26,73 1: 2,67 1: 7,13
70 В 1,54 37,30 1: 3,73 1: 13.91
100 В 2,38 53,20 1: 5,32 1: 28,30
Таблица 1 – Коэффициенты ответвлений выходного трансформатора

Отсюда легко понять, что для выхода 70 В при максимальной мощности усилителю требуется выходное среднеквадратичное напряжение 19.4 В для тороидального трансформатора и 18,8 В для трансформатора E-I. Оба они подходят для усилителя, который может выдавать неискаженное среднеквадратичное напряжение 20 В при нагрузке 4 Ом. Любой усилитель с большим выходным напряжением увеличит максимальное линейное напряжение от номинального значения.

Например, усилитель мощностью 200 Вт / 4 Ом обеспечит среднеквадратичное значение 28 В, поэтому номинальное напряжение линии 70 В будет около 100 В с обоими трансформаторами. Это может быть неприемлемо для некоторых установок, которые должны соответствовать строгим нормам.


2.4 – Полное сопротивление линии 70 В

Хотя это не предусмотрено и теоретически не требуется, очень полезно знать импеданс линии, а также импеданс динамиков с их трансформаторами. Вы также можете определить максимальный линейный ток и охарактеризовать трансформаторы с минимальной маркировкой. Обратите внимание, что используется «номинальный» импеданс – он будет варьироваться в зависимости от частоты, как и у всех громкоговорителей. Эта процедура также помогает проверить, что традиционный метод работает и является точным – при условии, конечно, что напряжение в сети и выводы трансформатора также известны и точны.На самом деле это возможно, но маловероятно.

Используя наш пример усилителя 100 Вт и линии 70 В, как и раньше, импеданс легко вычислить …

Zl = Za * Rt²
Zl = 4 * 3,5² = 49 Ом

Где Zl = минимальное сопротивление нагрузки, Za – полное сопротивление нагрузки усилителя, а Rt – коэффициент трансформации трансформатора. Вы можете получить тот же результат и другим способом, и если оба согласны, вы знаете, что не ошиблись в расчетах.

Z = V² / P, поэтому …
Z = 70² / 100 = 49 Ом

Теперь легко определить ток высоковольтной линии при полной номинальной мощности…

I = V / Z, поэтому …
I = 70/49 = 1,43 А

Знание силы тока позволяет рассчитать падение напряжения, вызванное линией (ами) громкоговорителей, поэтому можно установить соответствующий кабель для минимизации потерь. Со стороны динамика, если мы используем динамики с сопротивлением 8 Ом, настроенные на ответвление 2 Вт, мы знаем, что мы должны получить максимум 2 Вт на динамике, поэтому можно определить соотношение напряжений и, исходя из этого, мы можем рассчитать коэффициент импеданса, а затем импеданс. представлен в линию.

V = √ (P * Z)
V = √ (2 * 8) = 4V

Соотношение V = V line / V spkr
Соотношение V = 70/4 = 17.5: 1

Коэффициент Z = коэффициент V²
Коэффициент Z = 17,5² = 306,25: 1
Z = Z spkr * Коэффициент Z
Z = 8 * 306,25 = 2450 Ом для каждого динамика

Мы установили, что, используя традиционно используемый обобщенный метод, у нас может быть 50 динамиков по 2 Вт, а 2450/50 динамиков = 49 Ом. Мы можем использовать простое деление, потому что все динамики подключены параллельно и имеют одинаковый импеданс. Это именно то полное сопротивление нагрузки, которое мы рассчитали для линии на полной мощности, и оба метода дают идентичный результат.Определив, что сокращенный метод действительно точен, мы можем предположить, что это все, что нам нужно, и это намного проще.

То, в чем мы почти наверняка не уверены, – это трансформатор громкоговорителей, особенно если он приобретается как линейный трансформатор «общего назначения». Тот, который я проверил, заявлен как линейный трансформатор на 100 В, но как мы можем быть уверены? Можем ли мы использовать его с линией 70 В, и что будет, если мы это сделаем? А как насчет немаркированных трансформаторов, которые лежат у вас в ящике для хлама? Может, мы сможем их использовать? Есть простой способ узнать.

Выше было установлено, что для 2 Вт нам нужен выход 4 В и соотношение напряжений 17,5: 1, но номинальное напряжение для трансформатора, который у меня есть, составляет 100 В, а не 70 В, как требуется. Достаточно легко измерить отношения напряжений – просто подайте синусоидальный сигнал на сторону динамика с частотой около 1 кГц и 1 В и измерьте напряжения на первичных отводах. Входное напряжение не обязательно должно быть точным, если вы можете точно считывать все напряжения. Исходя из этого, вы можете определить коэффициент поворотов.

Трансформатор динамика, Rs = 0.47 Ом, вход 1 В
Метчик Сопротивление Выходное напряжение Передаточное число Коэффициент Z
5 Вт 133 15,15 15: 1 225: 1
2 Вт 216 24,05 24: 1 576: 1
1 Вт 315 33.85 34: 1 1156: 1
0,5 Вт 464 48,75 49: 1 2304: 1
Таблица 2 – Отводы трансформатора динамика

Если используется на линии 70 В, наиболее близкое к нашему требуемому коэффициенту (чтобы получить около 2 Вт) получается от ответвителя 5 Вт, но теперь мы должны изменить количество динамиков, потому что соотношение витков другое. Если этим пренебречь, усилитель будет перегружен. С динамиками на 8 Ом у нас будет более низкое линейное сопротивление (1800 Ом вместо 2450 Ом), поэтому мы можем использовать максимум 36 динамиков, а не 50, как мы могли раньше…

Z = Z spkr * Коэффициент Z (кран 5 Вт)
Z = 8 * 225 = 1,800

По-видимому, небольшие различия быстро умножаются, и слишком легко просчитать и перегрузить усилитель, если вы не знаете, как рассчитать отношения напряжения и импеданса.

Все производители усилителей считают, что номинальный импеданс динамика – это просто маркетинговая цифра, а реальный импеданс будет выше на одних частотах и ​​ниже на других. Во все конструкции усилителей предусмотрен запас прочности, чтобы учесть этот факт, но очень неразумно намеренно перегружать усилитель только потому, что вы думаете, что он имеет встроенный запас на ошибку.Вероятно, это так, но усилитель должен работать больше и может перегреться и выйти из строя, если он используется с полным сопротивлением нагрузки ниже номинального.

Если вы использовали все 50 динамиков с трансформатором, описанным выше, установленным на отвод 5 Вт, теперь ожидается, что усилитель будет выдавать максимальную мощность более 136 Вт на нагрузку 36 Ом (вместо нагрузки 49 Ом, для которой он был разработан). Он может выжить, а может и нет. Ему, безусловно, придется работать усерднее (и, следовательно, нагреваться), но пониженное сопротивление может также вызвать срабатывание схем защиты усилителя, чего следует избегать, если только нет реальной неисправности.

Вышеупомянутое абсолютно ничем не беспокоит. Есть гораздо более серьезные вопросы, которые необходимо решить, но кажется, что даже многие известные производители не знают об этих проблемах (или, возможно, в лучшем случае не знают о них). Невероятно легко разрушить усилитель, если позволить трансформатору довести его до насыщения. Даже схемы защиты, которые предотвращают выход из строя при коротком замыкании на выходе, могут не спасти усилитель при включении насыщенного трансформатора.

Вы можете запустить эти тесты на любых трансформаторах, которые окажутся у вас под рукой, включая сетевые трансформаторы. Действительно, некоторые небольшие сетевые трансформаторы могут дать гораздо лучшие результаты, чем «правильные» трансформаторы для громкоговорителей, если они имеют правильное соотношение напряжений.

Окончательное количество динамиков, которое можно добавить, всегда будет меньше ожидаемого из-за вносимых потерь трансформатора. Это предполагает, что вы действительно или ожидаете ровно 5 Вт от каждого динамика мощностью 5 Вт – на самом деле это не имеет большого значения.Конечный SPL, который вам нужен, определяется множеством факторов, которые невозможно контролировать и которые могут даже меняться в течение дня. Потеря ватта здесь или там бессмысленна по большому счету.


3 – Насыщенность

Несмотря на огромное количество информации в сети, очень мало, что обсуждает насыщение сердечника трансформатора. Можно было бы ожидать, что таких сигналов, как показанные на рисунках 5, 6 и (возможно) 7, будет много, но можно было бы ошибиться.Четвертая ссылка [4] была найдена только после тщательного поиска (когда статья была почти завершена), и это единственная найденная мной ссылка, в которой подробно обсуждается насыщение трансформатора. Это довольно тревожно, когда так трудно найти одну из самых важных частей информации о линейных системах 70/100 В.

Насыщение трансформатора – это просто убийца усилителя. Важно, чтобы любой усилитель, подключенный к трансформатору, был разработан специально для этой цели или имел достаточную внешнюю защиту, чтобы ограничить ток и предотвратить повреждение.Мне удалось создать пиковые токи насыщения более 50 А в двух совершенно обычных линейных выходных трансформаторах – оба были разработаны для согласования усилителя мощности 100 Вт с линией 70 или 100 В.

Проще говоря, насыщение зависит от напряжения и времени. Любой трансформатор перейдет в режим насыщения, если приложенное напряжение достаточно долго будет оставаться с одной полярностью. Вот почему вы видите, что ток насыщения возрастает до пика в точке пересечения нуля формы приложенного напряжения (см. Рисунки 5, 6 и 7).Как только рост тока больше не ограничивается индуктивностью (которая приближается к нулю, когда сердечник входит в насыщение), он становится ограниченным только сопротивлением обмотки постоянному току. Чем дольше форма волны остается при одной полярности (например, при уменьшении частоты), не имеет значения, является ли форма волны напряжения синусоидальной, квадратной или чем-то еще, ток будет быстро увеличиваться по мере насыщения сердечника.

Более высокие напряжения увеличивают скорость изменения тока намагничивания, поэтому с увеличением напряжения увеличивается и частота насыщения сердечника.Эти два параметра (напряжение и частота) неразрывно связаны – если один увеличивается, увеличивается и другой, и наоборот. Как только точка насыщения будет достигнута, очень небольшое увеличение напряжения или уменьшение частоты вызовет тревожное увеличение тока насыщения.

Важно понимать, что мощность, подаваемая в цепь, существенно не влияет на насыщение трансформатора. Эффекты насыщения хуже при разгруженном трансформаторе! Хотя это может показаться нелогичным, но это правда независимо от того, верите вы в это или нет.Более подробная информация доступна в статье Трансформаторы – Часть 2. Хотя в статье основное внимание уделяется силовым трансформаторам сети, основные свойства остались неизменными.

Большинство людей предположит, что чем лучше трансформатор (например, тороид вместо ламинированного блока E-I), тем лучше все, но на самом деле верно прямо противоположное. Трансформатор E-I имеет потери, которые помогают защитить управляющий усилитель, а кривая насыщения значительно менее резкая.Данные измерений показаны ниже, а значения были измерены с помощью реальных трансформаторов, подключенных к реальному усилителю, который с легкостью может обеспечить скачки напряжения ± 50 А (версия P68 с двумя платами, но с пониженным напряжением питания для этих тестов).

Обратите внимание, что все измерения проводились при разгруженном (-ых) трансформаторе (-ах). Это наихудший случай, но произойдет в установке. Когда трансформаторы нагружены, эффекты насыщения уменьшаются – действительно, если вторичная обмотка замкнута накоротко, трансформатор никогда не перейдет в насыщение (но усилитель, вероятно, взорвется).Для любого линейного выходного трансформатора на 70 В разумного размера сопротивление первичной обмотки настолько низкое, что разница между токами насыщения под нагрузкой и без нагрузки будет незначительной в целом.

ПРИМЕЧАНИЕ: Не проводите эти тесты НЕ , если вы не уверены, что усилитель выдерживает насыщение. Эти данные предоставляются для информации, и, хотя их легко скопировать, они могут очень легко убить усилитель. Тесты на насыщение показаны ниже и обеспечивают простой способ проведения измерений, не подвергая риску усилитель.

Тороидальный сердечник Сердечник E-I
Частота Я сидел Частота Я сидел
40,0 1A 40,0 1A
39,1 2A 33,6 2A
38,5 3A 31,0 3A
38.1 4A 28,8 4A
37,6 6A 27,0 6A
37,3 8A 26,3 8A
37,1 10A 25,6 10A
36,3 20A 22,8 20A
35,2 30A 20,5 30A
34.2 40A 18,7 40A
Таблица 3 – Измерения частотного насыщения трансформатора

Испытательное напряжение, которое я использовал, составило около 75 В на линейном выходе 70 В для тороида и 63 В для трансформатора E-I. Это было сделано исключительно для согласованности измерений, но при 40 Гц напряжение уже вызывает насыщение – входное напряжение и начальная частота использовались просто для создания базовой линии. У меня нет ни одного для тестирования (и они довольно редки), но трансформаторы C-Core почти так же плохи, как тороидальные, и обоих следует избегать – независимо от рекомендаций продавцов об обратном.

Хотя приведенная выше таблица выглядит довольно устрашающе, при графическом представлении она становится еще страшнее. Из-за узкого частотного диапазона было проще построить график частоты линейно, чем с помощью традиционного логарифмического метода. Как вы легко можете видеть, тороидальный трансформатор имеет гораздо более быстрый рост тока насыщения при уменьшении частоты, и можно ожидать, что несколько усилителей общего назначения смогут обеспечить пиковый ток 40 А и выжить.


Рисунок 4 – Насыщенность по сравнению с.График частот

Это не очевидно из графика, но, как показано ниже, пиковый ток возникает, когда на выходных транзисторах присутствует полное напряжение питания! Как видите, пик тока максимален, когда выходное напряжение равно нулю, что обеспечивает максимально возможное рассеивание на выходных транзисторах. Это катастрофическая ситуация для большинства усилителей мощности, потому что, если напряжение питания составляет (скажем) 35 В и пиковый ток 40 А, мгновенное рассеивание транзистора составляет 1400 Вт (нет, это не опечатка).Немногие транзисторы (или параллельные комбинации) выдержат такую ​​большую пиковую мощность и очень долго выдержат испытания.

Во-первых, давайте посмотрим на форму волны в начале насыщения. Я принял это за пик в 1А для этих тестов, но на самом деле это все еще слишком много. Причины станут ясны в ближайшее время. Пик 100 мВ на резисторе 0,1 Ом дает пик 1 А и среднеквадратичное значение 223 мА (по показаниям осциллографа).


Рисунок 5 – Осциллограф насыщения 1A

Это разумное условие, с которым легко справится большинство усилителей, но посмотрите на график или таблицу выше.Очень небольшое снижение частоты (или повышение напряжения) вызовет огромное увеличение тока. На 34 Гц (всего на 6 Гц ниже, чем частота, использованная выше, пиковый ток для тороидального трансформатора вырос до точки, при которой большинство усилителей либо откажутся, либо сработают их схемы защиты. Первый обеспечивает немедленную тишину, а второй вызывает крайне неприятное – форма волны искажения звука. Трансформатор EI работает лучше, но сразу очевидно, что низкие частоты и высокое напряжение по-прежнему будут вызывать серьезные проблемы для усилителя.

Вы также можете увидеть небольшое смещение – отрицательные пики меньше положительных. Это связано с небольшим смещением постоянного тока от усилителя мощности. Обычно это не вызывает никаких проблем, но из-за чрезвычайно низкого импеданса обмотки это становится весьма заметным.


Рисунок 6 – Осциллограф с насыщением 40 А

Как видно из вышеизложенного, пиковый ток составляет только 35А, а не 40А вообще. То, что вы видите, – это напряжение, развиваемое на 0.Резистор 1 Ом последовательно с первичной обмоткой трансформатора (желтая кривая) и напряжением на вторичной обмотке трансформатора (синяя кривая). Пиковый ток насыщения возникает в точке пересечения нуля формы сигнала, и вы можете видеть, что форма волны напряжения также искажается вокруг нулевой точки.

Поскольку имеется пик 3,5 В на 0,1 Ом, это пик 35 ампер, а значение RMS составляет 10,9 А (1,09 В RMS на 0,1 Ом). Как и ожидалось, во время этого теста трансформатор нагрелся, хотя, похоже, с усилителем проблем не было.Тем не менее, было бы очень легко сломать усилитель, если бы я не был очень осторожен, несмотря на очень прочный и надежный выходной каскад. Напряжение питания было снижено до минимально возможного без ограничения с помощью Variac – иначе мне пришлось бы провести дорогостоящий ремонт.

Как теперь должно быть совершенно очевидно, это нечто большее, чем просто подключение линейного выходного трансформатора к любому старому усилителю, который у вас есть (или куплен для работы). Любая частота, которая может быть передана трансформатору, вызывая сильное насыщение, подвергает риску усилитель, и даже низкое первичное сопротивление обмотки вызывает беспокойство.Если у трансформатора сопротивление первичной обмотки 0,1 Ом, а смещение усилителя составляет 100 мВ (высокое, но обычно не проблема с нагрузкой громкоговорителя), через обмотку будет протекать постоянный ток 1 А! Одного этого может быть достаточно, чтобы вызвать частичное насыщение.

постоянного тока через первичную обмотку приведет к более раннему насыщению трансформатора в одном направлении, что еще больше ухудшит и без того проблемную комбинацию. Любая частота ниже той, которая вызывает насыщение , должна быть сильно ослаблена с использованием фильтра со спадом не менее 24 дБ / октаву.Также разумно запитать трансформатор через резистор и, возможно, предохранитель, а усилитель должен иметь типовые схемы защиты. Низкочастотные удары при включении или выключении должны быть полностью устранены, возможно, с использованием реле, рассчитанного таким образом, чтобы оно никогда не могло закрываться, пока усилитель не станет на 100% стабильным.

Сравните все это с рекомендациями некоторых (в том числе хорошо известных) производителей усилителей, которые с радостью продадут вам линейный трансформатор в комплекте со своим усилителем, но не предоставят абсолютно никакой информации, чтобы вы знали, как правильно выполнять эту работу.Тот, на который я смотрел, утверждает, что частотная характеристика составляет от 20 Гц до 20 кГц, но не дает уровня мощности там, где он измеряется. Нет никакой информации о насыщении или защите усилителя – просто подключите его и, по-видимому, вперед.

Обратите внимание, что при использовании возвратных рупоров обычно можно обойтись без всех измерений. Вам нужно будет использовать фильтр высоких частот для защиты драйверов сжатия, а это означает, что частота среза будет где-то между 200-300 Гц.Это намного выше частоты, при которой произойдет насыщение любого даже приемлемого трансформатора. Однако я бы все равно провел тест (описанный ниже) на всякий случай.


Рисунок 7 – Форма волны пика насыщения трансформатора

Любой усилитель с полной защитой SOA (безопасная рабочая зона) будет генерировать выбросы при насыщении трансформатора. Это показано выше, и вы можете увидеть не только форму волны всплеска, но и напряжение и частоту, которые использовались для теста. Эта форма волны, а также две показанные ниже, были получены с помощью моего небольшого тестового усилителя, в который встроена микросхема усилителя мощности LM1875.Эта ИС имеет полную защиту, и при очень низком уровне ниже 8,6 В и частоте 33 Гц действие защиты становится очевидным. Если вам интересно, это звучит так же плохо, как и выглядит.


Рисунок 8 – Формы сигналов усилителя с защитой от постоянного тока

Когда была установлена ​​цепь резистивных конденсаторов, как показано на рисунке 10 ниже (я использовал 8,2 Ом параллельно с 235 мкФ), сигнал искажается, но нет никаких признаков неисправности усилителя. Изображение слева показывает форму волны напряжения на трансформаторе, а изображение справа показывает форму выходного сигнала усилителя.Усилитель теперь должным образом защищен, и хотя этот метод не предотвращает насыщение, он действительно спасает усилитель от огромной нагрузки.

Защитные схемы могут спасти усилитель, но схема защиты от постоянного тока означает, что высокоуровневые низкочастотные сигналы вызывают сравнительно легкие искажения, а не действительно зловещую форму волны с шипами, показанную на рисунке 7. Усилитель также изолирован от очень низкого уровня. Сопротивление первичной обмотки трансформатора постоянному току. Тем не менее, я по-прежнему считаю использование правильно настроенного фильтра высокого порядка (по крайней мере, 24 дБ / октаву) абсолютно необходимым – оба необходимы всегда.


3.1 – Тестирование трансформатора

Существует довольно простой способ проверить трансформатор, чтобы определить предел насыщения. Все, что вам нужно, это усилитель с достаточным размахом выходного напряжения, чтобы довести трансформатор до полной выходной мощности, резистор 10 Ом 5 ​​Вт, генератор сигналов (синусоидальный) и мультиметр (желательно истинное среднеквадратичное значение). Подключите все, как показано ниже. На схеме также показано, как измерить частоту насыщения трансформаторов громкоговорителей … при условии, что выше, чем у выходного трансформатора!

Безопаснее использовать выход 100 В выходного трансформатора (если он предусмотрен) для теста трансформатора динамика, с уменьшением выхода усилителя до тех пор, пока на выходе не будет 70 В.Вы должны использовать ответвитель максимальной мощности, предусмотренный на трансформаторе динамика. Даже если вы не планируете использовать его для своей установки, это не значит, что кто-то не изменит его позже. Трансформатор будет насыщаться на более высокой частоте для ответвлений с наивысшей мощностью, поэтому тестирование на ответвлениях с меньшей мощностью даст вам ложную надежду.

Детали измерения показаны в следующем разделе. Не пытайтесь проводить оба теста одновременно, но можно оставить резистор 10 Ом последовательно с выходным трансформатором при проведении тестов трансформатора динамика, при условии, что вы все еще можете получить необходимое сетевое напряжение.


Рисунок 9 – Схема испытания трансформатора

Подайте сигнал с частотой около 1 кГц и увеличивайте выходное напряжение усилителя до тех пор, пока вторичная обмотка трансформатора не даст 70 В (для линии 70 В – в противном случае – желаемое линейное напряжение). Измерьте напряжение на резисторе 10 Ом и запишите его. Медленно уменьшайте частоту до тех пор, пока напряжение, измеренное на резисторе, не будет более чем в 3–3,5 раза больше напряжения, измеренного на частоте 1 кГц. Можно ожидать, что это будет где-то между 50 Гц и 100 Гц, в зависимости от размера трансформатора по сравнению с его номинальной мощностью – трансформаторы большего размера будут работать на более низких частотах и ​​/ или более высокой мощности.

Обратите внимание на частоту. Это самая низкая частота, на которой трансформатор должен использоваться для используемого напряжения. Включите фильтр со спадом не менее 24 дБ / октаву (предпочтительно 36 дБ / октаву – см. Проект 99), настроенный на частоту -3 дБ, которая не ниже тестовой частоты. Например …

0,65 В на 10 Ом при 1 кГц
2,1 В на 70 Гц

Следовательно, фильтр должен быть настроен так, чтобы его частота -3 дБ составляла 70 Гц или выше. Приведенные выше значения были взяты из теста, который я провел с линейным трансформатором E-I.Выбор 70 Гц позволяет трансформатору легко вывести на полную мощность без риска насыщения, если только входное напряжение не превышает требуемого. Вот почему усилители должны иметь правильную номинальную мощность для используемого трансформатора.

Примечание: Если усилитель имеет большее выходное напряжение, чем требуется для получения 70 В / 100 В, трансформатор может насыщаться на низких частотах из-за более высокого напряжения, несмотря на частоту. Повышение напряжения на 6 дБ означает, что частота насыщения удваивается!

Напряжение
Это подводит нас к следующему вопросу – напряжению.Кривая насыщения трансформатора покажет, что если частота уменьшается на одну октаву, приложенное напряжение должно быть уменьшено на 6 дБ (половина напряжения) для того же тока насыщения. Хотя это может показаться демонстрацией того, что фильтра высоких частот 6 дБ / октава достаточно, это просто не может предотвратить повышение напряжения на низких частотах. Низкочастотные шумы высокого уровня от включенного и выключаемого подключенного оборудования, упавших микрофонов или простой регулировки уровня низких частот могут свести на нет усилия простого фильтра.Никакого фильтра менее 24 дБ / октава не достаточно для защиты системы.

Трансформатор, который находится на грани насыщения при определенном напряжении и частоте, будет сильно насыщаться, если либо напряжение повышается, либо , либо частота понижается. Эффекты идентичны, как показано в следующей таблице. Тестовая частота составляла 40 Гц, я использовал отвод на 70 В, и те же два трансформатора, что и для частотного теста.

Тороид E-I
Ток насыщения Выходное напряжение Выходное напряжение
1 А 75.4 63,0
2 А 78,9 76,8
4 А 80,3 88,4
10 А 82,1 100,0
20 A 83,9 107,7 *
30 A 84,9 111,5 *
40 A 86,2 115,4 *
Таблица 4 – Измерения насыщения напряжения трансформатора

* Усилитель мощности был ограничен, когда были выполнены эти три теста.Без ограничения напряжения были бы намного выше. Это также ясно демонстрирует, что только из-за зажима усилителя этот не предотвращает или не снижает насыщение.

Совершенно очевидно, что трансформатор E-I гораздо более устойчив к превышению напряжения и низких частот, чем тороидальный. Справедливо сказать, что использование тороидального трансформатора для этого приложения – верный путь к катастрофе – они просто не подходят для работы, потому что имеют такую ​​порочную характеристику насыщения.То же самое относится к C-образным сердечникам, которые, хотя и редко, существуют для высоковольтных систем.

Можно использовать быстрый ограничитель пиков, чтобы «приручить» выходное напряжение от более мощных, чем это необходимо, усилителей мощности, но он должен быть эффективен на 100% и не генерировать никаких низкочастотных артефактов при работе. В любом случае использование ограничителя следует считать обязательным, так как это не позволит покупателю загнать усилитель в режим клиппирования, что приведет к резким искажениям, что очень неприятно для тех, кто подвергается им.Если система также используется для оповещения об экстренной эвакуации и / или сирен, в большинстве случаев они должны обходить ограничитель.

В качестве альтернативы, повторно протестируйте трансформатор с усилителем в начале отсечки, при условии, что выходное напряжение линии не более чем на , чем на 3 дБ выше номинального напряжения (100 В для линии 70 В или 140 В для линии 100 В). Это можно сделать только в том случае, если дополнительное напряжение не противоречит правилам или другим условиям, которые могут применяться к установке.


3.2 – Трансформаторы для динамиков

Теперь, когда мы рассмотрели главный повышающий трансформатор, мы можем взглянуть на трансформаторы динамиков. Они также будут подвергаться насыщению, и хотя влияние только одного несущественно, когда к усилителю подключено, возможно, 30 или более из них, эффект будет таким же плохим, как и для трансформатора возбуждения линии насыщения.

Используя тот же трансформатор, о котором говорилось выше, полезно проверить его пределы напряжения и частоты.Поскольку трансмиссия рассчитана на линии 100 В, но используется с линией 70 В, можно ожидать, что она будет работать на более низкой частоте, чем при использовании при полном номинальном напряжении. Тем не менее, типичный трансформатор для динамиков имеет свою цену, и хорошая низкочастотная характеристика не является параметром, который считается параметром. Кроме того, дешевые образцы не будут включены в коммерческую литературу.

Было установлено, что с линией 70 В отвод мощностью 5 Вт лучше всего подходит для вывода 2 Вт на динамик с сопротивлением 8 Ом для трансформатора, который у меня есть.Первичное сопротивление для ответвителя 5 Вт составляет 133 Ом, и полное сопротивление не может упасть ниже этого значения, независимо от насыщения. Как и в случае со всеми трансформаторами, выходной сигнал будет сильно искажен при насыщении сердечника, и этого уже достаточно, чтобы ограничить низкую частоту чем-то осмысленным.

Мы уже знаем импеданс, который необходимо отразить обратно в линию 70 В (1800 Ом), поэтому максимальный ток от линии (без учета потерь на данный момент) составляет …

I = V / R
I = 70/1800 = 38.8 мА

Когда я тестировал этот трансформатор с напряжением 70 В при 50 Гц, было ясно видно насыщение – пиковое значение 200 мА (83 мА RMS). Это более чем вдвое превышает ток, который должен потреблять динамик, даже если динамик не подключен!

Опять же, можно применить тот же тест, который использовался для трансформатора усилителя, за исключением того, что нам нужен источник переменной частоты 70 В RMS – мы будем использовать тестовый резистор 100 Ом и линейный трансформатор усилителя мощности, но с подключением к выходу 100 В. поэтому он не может насыщаться во время теста.Если будет принят тот же критерий, что и раньше, нам нужно будет ограничить низкочастотную характеристику не менее чем той, которая увеличивает ток намагничивания в 3–3,5 раза по сравнению со значением 1 кГц.

0,445 В на 100 Ом при 1 кГц (4,45 мА)
1,45 В при 80 Гц (14,5 мА)
4,08 В при 80 Гц, вторичная нагрузка с резистивной нагрузкой 8 Ом (40,8 мА)

Как отмечалось ранее, все испытания проводились с ненагруженными трансформаторами, но я включил нагрузку, чтобы еще раз проверить результат. Добавление нагрузки снижает влияние насыщения, поэтому можно применять более высокое напряжение или более низкую частоту, чем показывают испытания.Однако испытание без нагрузки намного безопаснее для установки.

Тестирование без нагрузки также более реалистично, чем вы можете себе представить, потому что частота насыщения трансформатора и резонансная частота динамика будут на очень похожих частотах (рупорные динамики в комплект не входят). При резонансе сопротивление диффузорного динамика резко возрастает, поэтому трансформатор будет работать при очень небольшой нагрузке и насыщается раньше, чем вы измеряли бы с резистивной нагрузкой (это было протестировано и подтверждено).

Исходя из вышесказанного, у моего трансформатора должна быть частота среза 80 Гц. Хотя можно снизить его до 70 Гц, чтобы соответствовать выходному трансформатору основного усилителя, есть небольшой риск. В этом случае я был бы склонен принять риск – очень маловероятно, что все подключенные динамики выйдут из строя из-за вторичных обмоток трансформатора, а производительность под нагрузкой при 70 Гц оказалась приемлемой как для резистивной, так и для динамической нагрузки. Это в первую очередь из-за потерь в первичной обмотке, которая имеет сопротивление постоянному току 133 Ом, поэтому фактическое рабочее напряжение немного снижается.

При полном линейном напряжении 70 В и подключенном динамике были слышны некоторые искажения на частоте 70 Гц, а общий аудиоток был примерно одинаковым независимо от того, был подключен динамик или нет! Помните, что это наихудший случай, когда усилитель находится на грани ограничения, поэтому повседневная работа имеет хороший запас прочности.

Если трансформаторы динамиков насыщаются на более низкой частоте, чем выходной трансформатор, это означает, что фильтр для выходного трансформатора определяет частоту -3 дБ.Вы не можете запустить выходной трансформатор на более низкой частоте, чем уже определено, только потому, что трансформаторы громкоговорителей справятся с этим – выходной трансформатор не мог справиться с более низкими частотами раньше и все еще не может.


3.3 – Высокочастотная характеристика

Большинство трансформаторов в некоторой степени ослабляют высокие частоты. Это связано с упрощенной техникой намотки, и, как правило, не используется ни один из методов достижения хорошего высокочастотного отклика с помощью выходных трансформаторов клапана хорошего качества.Эти методы включают процесс, называемый «чередование», когда первичная и вторичная обмотки разделяются на секции и буквально чередуются.

Из-за относительно небольших коэффициентов повышения и понижения линейных трансформаторов адекватный высокочастотный отклик достигается без дорогостоящих и трудоемких методов намотки Hi-Fi. Да, будут какие-то потери, но это редко вызовет проблемы. Если вы обнаружите, что динамики звучат немного скучно, легко добавить немного высоких частот для компенсации.Отклик выше 16 кГц не нужен – низкие частоты уже спущены, и расширять до 20 кГц совершенно бессмысленно. Очень немногие потолочные громкоговорители могут полноценно воспроизводить 20 кГц, и никакие повторно входящие рупоры не могут этого сделать. Несмотря на утверждения об обратном со стороны некоторых, кто может лирически рассуждать об их «расширенных верхних частотах», попытки даже 20 кГц – пустая трата времени и усилий.

В некоторых случаях вы можете увидеть звон на линейном выходе, если на усилитель подается прямоугольная волна для тестирования. Это происходит из-за индуктивности рассеяния трансформатора и может быть устранено с помощью демпфера (в основном сети Zobel с последовательно включенными резистором и конденсатором).Обычно игнорировать эффекты можно безопасно, но если это вас беспокоит, вам, как правило, придется определять оптимальное сопротивление и емкость эмпирически (экспериментально). Конечно, можно рассчитать значения, если вы знаете индуктивность рассеяния и емкость кабеля на вторичной стороне, но в большинстве случаев вы этого не знаете, а небольшой звон редко является проблемой. Это публичный адрес, а не Hi-Fi.


3,4 – Вносимая потеря

Из-за сопротивления в обмотках трансформатора возникают потери.Вносимые потери обычно указываются в дБ и показывают, сколько мощности будет потеряно каждым трансформатором. По сравнению с другими системными потерями (особенно сопротивлением кабелей) вносимые потери трансформатора обычно незначительны. Особенно это касается выходных (линейных) трансформаторов.

Существует так много вещей, что следует описать для линейных трансформаторов , но вносимые потери – это в значительной степени стандартная плата за проезд, несмотря на то, что они лишь незначительно полезны. Чувствительность громкоговорителей или уровень звукового давления в зависимости от окружающей среды обычно варьируются намного больше, чем типичные вносимые потери.Пытаться установить системный SPL на точное значение бессмысленно, потому что весь воспроизводимый материал имеет некоторый динамический диапазон, а это означает, что уровень в любом случае меняется.

Тороид, Rp = 0,16 Ом E-I, Rp = 0,19 Ом Динамик, Rs = 0,47 Ом
50 В Rs = 1,36 50 V Rs = 1,00 0,5 Вт Rp = 464
70 В Rs = 2.44 70 В Rs = 1,54 1 Вт Rp = 315
100 В Rs = 4,00 100 V Rs = 2,38 2 Вт Rp = 216
5 Вт Rp = 133
Таблица 5 – Сопротивление обмоток трансформатора

В таблице 5 показаны измеренные мною сопротивления обмоток трех имеющихся у меня трансформаторов. Сопротивление обмоток выходных (повышающих) трансформаторов невелико, но его нельзя игнорировать.Измерения говорят мне, что вносимые потери для двух выходных трансформаторов составляют около 0,7 дБ при полной нагрузке. Это уменьшается, если полное сопротивление нагрузки превышает минимальное значение 49 Ом, которое мы определили в разделе 2.4

.

Большинство трансформаторов динамиков имеют вносимые потери около 0,5–1,5 дБ, но приведенные цифры часто довольно оптимистичны, особенно для дешевых трансформаторов. Чтобы представить это в перспективе, если трансформатор динамика имеет вносимые потери 1,5 дБ и подключен к отводу 5 Вт, комбинация трансформатор / динамик потребует около 7 Вт мощности усилителя, чтобы 5 Вт подавалось на динамик.

Вносимые потери полностью являются результатом сопротивления обмотки. Более высокое сопротивление означает больше вносимых потерь. Проверить его несложно, причем тестировать можно при любом удобном входном напряжении. Я использовал 10 В, и измеренные вносимые потери трансформатора динамика составили чуть более 1 дБ на частоте 1 кГц с резистивной нагрузкой 8 Ом. Учитывая типичную кривую импеданса большинства конических громкоговорителей, фактические потери обычно будут ниже, чем измеренное значение, поскольку импеданс будет соответствовать номинальным 8 Ом только в ограниченном частотном диапазоне.Обратите внимание, что входящие рупоры будут обеспечивать относительно постоянную нагрузку во всем своем частотном диапазоне, потому что их импеданс не меняется так сильно, как конусный громкоговоритель.

Эффект вносимых потерь уменьшит количество динамиков, которые можно использовать с данным усилителем, или динамики будут тише на 1,5 дБ, чем ожидалось. Ни одна из установленных систем не должна быть настолько близка к пределам, чтобы потерю 1,5 дБ нельзя было легко исправить небольшим увеличением выходного напряжения … с помощью регулятора громкости.


4 – Усилители

В самом усилителе есть несколько моментов, которые необходимо учитывать. Ни при каких обстоятельствах нельзя позволять усилителю издавать низкочастотные удары при включении / выключении. Любая значительная низкочастотная энергия вызовет мгновенное насыщение выходного трансформатора и возможный отказ выходных транзисторов. Если усилитель использует реле как часть своей схемы защиты, простое действие размыкания и / или замыкания реле в неправильной части формы сигнала переменного тока может вызвать чрезвычайно высокий ток насыщения и / или высокое напряжение обратного хода.Наиболее вероятным последствием этого будет повторное срабатывание схемы защиты, и это может легко повторяться до тех пор, пока усилитель не выйдет из строя полностью.

Входная цепь ограничения и заглушения также важна, и это должно быть после фильтра верхних частот. Сам фильтр, скорее всего, будет производить большое смещение при подаче и снятии мощности, и если это попадет в усилитель мощности, он будет усилен и снова вызовет сильное насыщение. Причина появления всех этих систем защиты проста – когда система установлена, никто не знает, что клиент будет с ней делать.Такая простая вещь, как упавший микрофон, может вызвать низкочастотный сигнал высокой амплитуды, достаточный для выхода из строя выходного каскада усилителя мощности.

Немногие коммерческие или мощные усилители PA (кроме специально разработанных для использования в линиях постоянного напряжения) удовлетворяют этим требованиям, и почти никакие бытовые усилители не могут даже приблизиться к ним. Настоятельно рекомендуется включить цепь резистора / конденсатора, чтобы защитить усилитель от чрезвычайно низкого сопротивления постоянного тока трансформатора, как показано ниже…


Рисунок 10 – Сети защиты системы

Сеть защиты по постоянному току должна быть настроена так, чтобы ослаблялись только частоты, значительно ниже тех, которые вызывают насыщение. Это не фильтр, он просто изолирует усилитель от низкого сопротивления первичной обмотки трансформатора. Емкость должна быть в 4 раза больше, чем вы могли подумать, так как это гарантирует, что напряжение на резисторе останется низким, уменьшая нагрев. Например, если 3.Используется резистор на 9 Ом, который соединяется с конденсаторами, как показано, конденсаторам для нагрузки трансформатора 4 Ом требуется общая емкость около 2700 мкФ, чтобы это не влияло на работу на частоте 70 Гц – 4 x 2700 мкФ последовательно / параллельно дают 2700 мкФ. Хотя использование конденсаторов на 63 В (предпочтительно при 105 ° C) может показаться излишним, это не так. Номинальный ток пульсации должен быть достаточно высоким, чтобы гарантировать, что колпачки даже не нагреются при использовании. Типичный средний ток пульсаций с указанными значениями будет около 3 А при 100 Вт в начале отсечки.Резистор должен иметь номинальную мощность не менее 10 Вт для усилителя в качестве примера. Типичные конденсаторы 2700 мкФ / 63 В должны иметь номинальный ток пульсации более 2 А (среднеквадратичное значение), поэтому при последовательном параллельном подключении есть некоторый резерв.

Конденсаторы не следует располагать близко к резистору, так как он может сильно нагреваться при некоторых неисправностях и может перегреть электроэнергию. Схема легко собирается на бирках и спроектирована так, что ее легко заменить. Ток конденсатора может быть довольно высоким, если линия высокого напряжения закорочена, поэтому хорошая защита усилителя от неисправности также необходима для защиты конденсаторов.Показанная сеть не будет особенно дешевой, но, независимо от стоимости, она все же намного дешевле, чем необходимость отправки кого-то для замены усилителя и последующего ремонта усилителя (только для того, чтобы снова выйти из строя, если эти меры предосторожности не будут приняты) – поскольку ну и, конечно же, поиск и устранение первоначальной неисправности.

Емкость рассчитывается с использованием небольшой модификации традиционной формулы …

C = (2 * π * R * f) * 4 (результат в фарадах)

Если рассчитанное значение не существует или не может быть легко определено, используйте колпачок следующего большего размера.Например, если вы выясните, что 2700 мкФ идеально, но недостижимо по разумной цене, вы можете использовать 3300 мкФ или даже 4700 мкФ. Не забудьте проверить рейтинг пульсации тока!

Использование такого расположения не означает, что может быть устранен крутой высокочастотный фильтр! Это дополнение к любой другой схеме защиты по частоте. Точно так же схемы защиты выходного каскада усилителя по-прежнему должны быть очень хорошими – способными защитить усилитель от длительного короткого замыкания.Немногие могут это сделать! С фильтром верхних частот в цепи резистор обычно будет иметь очень небольшое напряжение на нем, поэтому обычно будет только слегка нагреваться. Однако, если линия высокого напряжения закорочена или усилитель выходит из строя, он может сильно нагреться. Конденсаторы могут быть повреждены, если линия ВН закорочена из-за высокого тока, однако собственные схемы защиты усилителя обычно должны ограничивать ток до безопасного значения.

IMO, все коммерческие установки должны использовать усилители, которые были разработаны с нуля только для этой цели.Идея о том, что PA или бытовые усилители могут быть просто оснащены трансформаторами и использоваться, не имеет смысла – существует слишком много переменных, любая из которых может вывести систему из строя. Низкое сопротивление трансформатора делает его очень опасной нагрузкой для любого усилителя.

Также очень важно понимать, что даже из-за зажима усилителя эффекты насыщения не уменьшаются. Они остаются такими же плохими или хуже, чем когда усилитель , а не ограничен, потому что напряжение остается на пиковом значении дольше, позволяя току в трансформаторе увеличиваться до опасного уровня.


4.1 – Испытания на выживание усилителя (пытки)

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!


4.2 – Обработка сигнала усилителя

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.


4.3 – мостовые усилители

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.


4.4 – Трансформаторные выходные усилители

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.


Заключение

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.


Список литературы

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.



Основной индекс
Указатель статей
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта (Elliott Sound Products) и защищена авторским правом © 2012 – все права защищены. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

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

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.