3, เพาเวอร์แอมป์
เพาเวอร์แอมป์หรือที่เรียกว่าเครื่องขยายสัญญาณ ฟังก์ชันพื้นฐานของมันคือการขยายสัญญาณเสียงเพื่อขับเคลื่อนลำโพงเพื่อเล่นเสียงซ้ำ โดยทั่วไป โฮสต์จะมีเพาเวอร์แอมป์ในตัว แต่ช่วงการขยายกำลังค่อนข้างน้อย จึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการการฟังในระดับสูง ไม่ต้องพูดถึงเมื่อเปรียบเทียบกับเพาเวอร์แอมป์ภายนอก ยิ่งไปกว่านั้น ชุดเบสจะต้องขับเคลื่อนด้วยเพาเวอร์แอมป์ และโฮสต์ไม่สามารถขับเคลื่อนพลังขนาดใหญ่ของชุดเบสได้ เครื่องขยายสัญญาณเป็นส่วนสำคัญของระบบเครื่องเสียงรถยนต์ทั้งหมด
แรงดันไฟฟ้าของเพาเวอร์แอมป์รถยนต์คือ 12V DC ซึ่งสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าภายในรถยนต์ เพื่อที่จะขยายช่วงไดนามิกของสัญญาณและเพิ่มกำลังเอาท์พุต โดยทั่วไปเทคโนโลยีบูสต์อินเวอร์เตอร์จะถูกนำมาใช้ในเครื่องขยายกำลัง ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นจาก 12V เป็น 35-40V ข้อดีอีกประการหนึ่งของอินเวอร์เตอร์บูสต์คือ เมื่อมีความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า วงจรจ่ายไฟของเครื่องขยายสัญญาณเสียงจะปรับแรงดันไฟฟ้าโดยอัตโนมัติเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของกำลังเอาท์พุต ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องขยายกำลังรถยนต์
(1) การกระจายความร้อนของเพาเวอร์แอมป์
การกระจายความร้อนสำหรับเพาเวอร์แอมป์ที่ติดตั้งในรถยนต์มีสองประเภท: การกระจายความร้อนตามธรรมชาติและการกระจายความร้อนของพัดลม โดยทั่วไปการกระจายความร้อนของพัดลมจะใช้ในเพาเวอร์แอมป์ระดับไฮเอนด์ การกระจายความร้อนที่ดีมีผลกระทบอย่างมากต่อกำลังขับ
(2) การจำแนกประเภทของเพาเวอร์แอมป์
1 เพาเวอร์แอมป์ยานยนต์ได้รับการจำแนกประเภทตามวิธีการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกัน: คลาส A, คลาส B, คลาส AB และดิจิทัล
คลาส A: เพาเวอร์แอมป์ Pure Class A หรือที่รู้จักในชื่อเพาเวอร์แอมป์คลาส A เป็นรูปแบบการขยายเสียงเชิงเส้นโดยสมบูรณ์ของแอมพลิฟายเออร์ เมื่อทำงานในเพาเวอร์แอมป์คลาส A บริสุทธิ์ ช่องสัญญาณบวกและลบของทรานซิสเตอร์จะอยู่ในสถานะเปิดตามปกติโดยมีหรือไม่มีสัญญาณ ซึ่งหมายความว่าพลังงานจะถูกใช้ความร้อนมากขึ้น แต่อัตราการบิดเบือนจะต่ำมาก เพาเวอร์แอมป์ Pure Class A ค่อนข้างหายากในการใช้งานด้านเครื่องเสียงรถยนต์ เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำมาก ซึ่งปกติเพียง 20-30% เท่านั้น อย่างไรก็ตาม ผู้ชื่นชอบเสียงมีความหลงใหลในการแสดงเสียงของตน
คลาส B: เพาเวอร์แอมป์คลาส B หรือที่เรียกว่าเพาเวอร์แอมป์คลาส B หรือที่เรียกว่าแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้น แต่หลักการทำงานของมันแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากเพาเวอร์แอมป์คลาส A บริสุทธิ์ เมื่อเพาเวอร์แอมป์คลาส B ทำงาน ช่องสัญญาณบวกและลบของทรานซิสเตอร์มักจะอยู่ในสถานะปิด เว้นแต่จะมีสัญญาณอินพุต กล่าวคือ เมื่อสัญญาณเฟสบวกมา เฉพาะช่องเฟสบวกเท่านั้นที่ทำงาน ในขณะที่ช่องเฟสลบปิด และทั้งสองช่องจะไม่ทำงานพร้อมกัน ดังนั้นหากไม่มีสัญญาณก็ไม่มีการสูญเสียพลังงานแต่อย่างใด อย่างไรก็ตาม เมื่อเปิดและปิดช่องสัญญาณบวกและลบ การบิดเบือนข้ามมักเกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ระดับต่ำ ดังนั้นเครื่องขยายสัญญาณเสียงคลาส B จึงไม่ใช่เครื่องขยายสัญญาณความเที่ยงตรงสูงอย่างแท้จริง ในการใช้งานจริง แอมพลิฟายเออร์เครื่องเสียงรถยนต์ในยุคแรกๆ จำนวนมากเป็นแอมพลิฟายเออร์คลาส B เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูง
คลาส AB: เพาเวอร์แอมป์คลาส A และ B หรือที่รู้จักในชื่อเพาเวอร์แอมป์คลาส AB ได้รับการออกแบบที่เข้ากันได้กับข้อดีของเพาเวอร์แอมป์คลาส A และคลาส B เมื่อไม่มีสัญญาณหรือสัญญาณมีขนาดเล็กมาก ทั้งช่องสัญญาณบวกและลบของทรานซิสเตอร์จะเปิดตามปกติ ส่งผลให้สูญเสียพลังงาน แต่ไม่รุนแรงเท่ากับเครื่องขยายเสียง Class A เมื่อสัญญาณเป็นบวก ช่องสัญญาณลบจะยังคงเปิดอยู่จนกว่าสัญญาณจะแรงขึ้น แต่เมื่อสัญญาณแรงขึ้น ช่องสัญญาณลบจะปิดลง เมื่อสัญญาณอยู่ในเฟสลบ การทำงานของช่องสัญญาณบวกและลบจะตรงกันข้าม ข้อเสียเปรียบของเพาเวอร์แอมป์คลาส AB คือพวกมันสร้างความผิดเพี้ยนแบบครอสโอเวอร์เล็กน้อย แต่เมื่อเปรียบเทียบกับประสิทธิภาพและความเที่ยงตรงแล้ว พวกมันก็เหนือกว่าแอมพลิฟายเออร์คลาส A และคลาส B ปัจจุบันแอมพลิฟายเออร์คลาส AB เป็นรูปแบบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องเสียงรถยนต์
คลาส D: แตกต่างจากแอมพลิฟายเออร์คลาส A, B หรือ AB ที่กล่าวถึงข้างต้น แอมพลิฟายเออร์คลาส D ทำงานโดยอาศัยการสลับทรานซิสเตอร์ และสามารถนำหรือตัดการทำงานได้อย่างสมบูรณ์ในระยะเวลาอันสั้นมาก ทรานซิสเตอร์สองตัวไม่ทำงานพร้อมกัน ดังนั้นจึงสร้างความร้อนน้อยมาก แอมพลิฟายเออร์ประเภทนี้มีประสิทธิภาพสูงมาก (ประมาณ 90%) สูงถึง 100% ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ในขณะที่แอมพลิฟายเออร์คลาส AB สามารถทำได้เพียง 78.5% เมื่อเปรียบเทียบกัน ในทางกลับกัน โหมดการทำงานของสวิตช์ยังเพิ่มความบิดเบี้ยวของสัญญาณเอาท์พุตอีกด้วย วงจรของเครื่องขยายเสียง Class D แบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: ขั้นตอนการสลับอินพุต ขั้นตอนการขยายกำลัง และขั้นตอนการกรองเอาต์พุต แอมพลิฟายเออร์คลาส D สามารถทำงานในโหมดพัลส์ไวด์มอดูเลชั่น (PWM) เมื่ออยู่ในโหมดเปิด/ปิด เมื่อใช้ PWM สัญญาณอินพุตเสียงสามารถแปลงเป็นสัญญาณสลับความถี่สูงได้ สัญญาณเสียงจะถูกเปรียบเทียบกับคลื่นสามเหลี่ยมความถี่สูงผ่านเครื่องเปรียบเทียบ เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ปลายอินเวอร์ติ้งสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายอินเฟส เอาต์พุตจะอยู่ในระดับต่ำ เมื่อแรงดันไฟฟ้าเทอร์มินัลย้อนกลับต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าเทอร์มินัลเฟสเดียวกัน เอาต์พุตจะอยู่ในระดับสูง
ในแอมพลิฟายเออร์คลาส D เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะเชื่อมต่อกับวงจรเพาเวอร์แอมป์ ซึ่งใช้ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามโลหะออกไซด์ (MOSFET) แทนทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ (BJT) เนื่องจากแบบแรกมีเวลาตอบสนองที่เร็วกว่าและเหมาะสำหรับโหมดการทำงานความถี่สูง แอมพลิฟายเออร์คลาส D ต้องใช้ MOSFET สองตัวที่สามารถเปิดหรือปิดได้อย่างสมบูรณ์ในระยะเวลาอันสั้นมาก เมื่อ MOSFET เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ แรงดันตกคร่อมจะต่ำมาก เมื่อ MOSFET ถูกตัดออกจนสุด กระแสที่ไหลผ่านท่อจะเป็นศูนย์ ความเร็วในการสลับของ MOSFET สองตัวที่ทำงานสลับกันในสถานะเปิดและปิดนั้นรวดเร็วมาก ส่งผลให้มีประสิทธิภาพสูงมากและเกิดความร้อนต่ำ ดังนั้นแอมพลิฟายเออร์ Class D จึงไม่จำเป็นต้องมีแผงระบายความร้อนขนาดใหญ่
2 ตามประเภทของหลอดแอมพลิฟายเออร์ในแอมพลิฟายเออร์สามารถแบ่งออกเป็นเครื่องทางเดินน้ำดีและหิน:
3 สโตนแมชชีน (ทรานซิสเตอร์): ไดนามิกและรวดเร็ว แสดงพลังการวิเคราะห์ที่แข็งแกร่ง ลำดับชั้น และความสว่างในเพลงไดนามิกขนาดใหญ่
④ ถุงน้ำดี (หลอดอิเล็กทรอนิกส์): เสียงเบา เสียงแหลมนุ่มนวล และมีพื้นที่เพียงพอ (ดนตรีบริสุทธิ์ เสียงร้อง)
