איזה סוג הגברה טובה ביותר? על קצה המזלג


1 דקות קריאה

במה שונה טכנולוגיית המגברים D מסוג Class A ו- AB.


מה זה בעצם CLASS?  מה עדיף? אז זה המון תלוי בצרכים שלנו . 

כבר למדנו בחיינו הקצרים בתחום שאין עדיף לא עדיף. עולם המיתוסים כבר פאסה.אם בעבר צחקנו וזילזלנו בטלפונים החכמים של הסינים , הרי היום אי אפשר לזלזל בהם. עד לא מזמן נכון היה דבר גם בנושא ה CLASS D . אבל מסתבר שהיום יש מעט לא חברות שנותנות פייט ב CLASS D ונשמעות נהדר. הרבה מחבריי הותיקים שהיו נגד , נשארו המומים למגברי CLASS D החדשים.

אבל כמובן ניתן על קצה המזלג כללי אצבע יבשים . 

Class A הוא הכיבכול פחות "משתלם" (מתחמם , שוקל המון  ודורש הספק חשמל גבוה) אך בעל אמינות הצליל הגבוהה ביותר.

Class B מעט יעיל יותר, אך  סובל מבעיות דיסטורשיין.

Class AB מציע יעילות ,הספק וצליל טוב.

Class D יש את היעילות הגבוהה ביותר אך הוא לא ממש high-fidelity.

ושוב זה ממש לא כלל ברזל. 

יסודות המגבר:

במגבר של רכב למשל בדרך כלל הוא פועל כך הוא לוקח DC 12 VOLT והופך אותו ל AC ומגביר את המתח באמצעות שנאי ואז הוא משלב את הספק המתח הגבוה עם אות השמע שמגיע מהסטריאו כדי ליצור אות קלט   מתח גבוהה ועוצמתית יותר של אותו אות קלט חלש.


החום הוא האויב:

מגברים תמיד מוציאים פחות חשמל ממה שהם צורכים. יעילות המגבר היא היחס בין מה שהוא מוציא לחלק מה שהוא לוקח מהמערכת החשמלית.

אין 100 אחוז יעילות , שום מגבר לא מוציא בדיוק את מה שהוא לוקח , וגם מגבר לא יכול להוציא יותר כוח ממה שהוא לוקח . הכוח שלא מגיע לטרמינלים (יציאות) הוא אנרגיה מבוזבזת שהופכת לחום.

יותר מדי חום יהרוס את אות הפלט של המגבר ואת הרכיבים הפנימיים.

כל CLASS (סוגי הגברה) מוציא  כמויות שונות של חום. ננסה להסביר בהמשך 

CLASS A

מגברי CLASS A -  מקור החום הכי גבוה בקטגוריה. 

טרנזיסטורי פלט מגבר Class A פועלים עם "constant bias", כלומר הם פועלים תמיד במלוא העוצמה בין אם יש אות כניסה ובין אם לא.כשאין אות, כוח הטרנזיסטורים הופך לחום. כשיש אות, הכוח יוצא לרמקולים.כמו כן, כל יציאה של טרנזיסטור Class A מגביר הן את המתח השלילי והן את חלקי המתח החיוביים של צורת הגל AC של האות, ומוסיף לעומס העבודה ומייצר יותר חום. לסיכום היעילות של מגברים אלו הם 25 אחוז לעומת 75 אחוז חום. 

מכיוון שבכל שלב הפלט של  הטרנזיסטור תמיד פועל, אין מחזורי הפעלה, כיבוי, התחממות או קירור המשפיעים על זרימת האות.דבר המייצר למעשה פעילות  הליניארית גבוהה מאוד , ללא עיוותים. ועצם זה שאין שום כיבוי וזרימה תמידית , אין שום הפרעה לתדרים הגבוהים.

מגברי Class A אמיתים הם נדירים, יקרים ולעולם אינם משמשים באודיו לרכב.


CLASS B

קלאס B - פתרון מדינה לשני עמים :) .  שני טרנזיסטורים במכשיר. 

מגברי CLASS B מפחיתים את עומס העבודה על כל יציאה בכך שיש שתי טרנזיסטורים בפעולה ולא אחד בלבד שעובדים במתכונת "דחיפה - משיכה " . 

כלומר טרנזיסטור אחד מגביר את חלקי המתח השליליים של צורת גל ה- AC של האות והשני דואג למתח החיובי, ואז השניים משולבים לפלט אחיד . (כמו בתמונה לעיל) .

כל אחד דולק במחצית הזמן ומכובה במחצית השניה.  חלוקה שווה בינהם.

קלאס B יעיל ב 50 אחוז יותר מקלאס A (שימו לב, יעילות מכנית - לא מדובר על איכות סאונד) . 

אך תצורה זו  מייצרת עיוות כששני הטרנזיסטורים נדלקים  ונכבים. ("crossover distortion") זה כל כך גרוע שמעט מאוד  יצרנים כלשהם מציעים או מייצרים מגבר Class B . 

CLASS AB


יעילים יותר. משתלמים יותר 

גם כאן אמנם שני טרנזיסטורים , אבל בהתנהגות שונה לגמרי מ CLASS B .

כאן שניהם רוב הזמן דלוקים  ולא נכבים או נדלקים רנדומלי . 

זה נותן למגבר את המאפיינים של מגבר Class A כאשר האות בעוצמה נמוכה אשר עובר דרך שני הטרנזיסטורים, ומתנהג כ - Class B כאשר ההספק גבוה.לכל הגברה יש עיוות מסוים . אך מכיוון שכאן הזרם עובר דרך שני טרנזיסטורים אחוז העיוות נמוך מאוד , שלא כמו ב CLASS B.

התוצאה של  מגברי  Class AB הינה י יעילות גבוהה בהרבה ממגברי A, עד בערך 60 אחוז יותר.והרבה פחות עיוות ממגברי Class B. רוב מגברי הקולנוע הביתי והסטריאו הם Class AB.עד לאחרונה, שימוש במגבר AB היה הבחירה הפרקטית היחידה להשגת הגברה אמינה  אך היום  נבנים מגברי Class D המדויקים באותה מידה. (עם זאת, מגברי קלאס A עדיין הכי מדויק שיש ).


CLASS D

המלך החדש???

מגברי CLASS D פועלים בצורה מאוד יחודית . 

הם בנויים ממעגלים שצרובים על הלוח אשר  יוצרים פולסים בתדירות גבוהה מאוד (לעתים קרובות מעל 100KHz) של זרם DC. כל פולס משתנה על ידי אות הקלט ככך שהפולס רחב יותר כך האות חזק יותר.אשר נקרא בשפה המקצועית "pulse width modulation" או בקיצור PWM .פולסים הללו  מועברים דרך טרנזיסטורי הפלט המגבירים ויוצרים פלט בעל הספק גבוה. מכיוון שהם מקבלים פעימות DC, ולא אותות אנלוגיים, הטרנזיסטורים, הנקראים גם MOSFETs, נמצאים בעוצמה מלאה או מכובים ללא POWER. דרך זאת מפיקה יעילות עד 90 אחוז במקרים מסוימים. 

רק לידיעה , האות D אינה מסמנת על המילה DIGITAL.

למרות שסיגנל על ידי  הפעלה וכיבוי מהירים של טרנזיסטורים דומה לעיבוד דיגיטלי המשתמש בספרות אפס ואחד , מגברי Class D אינם מכשירים דיגיטליים. לחלקם יש מעגלי בקרה דיגיטליים, אך מעגלי המגברים יהיו אנלוגיים לחלוטין. לאחר הגברה, ישנו פילטר בעל LOW PASS אשר מעבר חלק את אות הפלט כך שהמגבר לא יכניס פעימות כוח אלא פלט אנלוגי רציף.דבר אשר גם מסיר את ההפרעה שנוצרת על ידי אותם פולסי DC בתדירות גבוהה. מסיבה זו, רוב האודיופילים דאז לא רצו להשתמש במגברי Class D במערכותיהם, בגלל  הצורך בסינון שכיבכול יוצר עיוות.

מצד שני הטכנולוגיה הולכת ומשתפרת ולכן מגברי Class D הפכו פופולאריים הרבה יותר מכיוון שהם קטנים יותר, קלים יותר מתחממים הרבה פחות ר משאר ההגברות  של המגברים ונותנים את אותה כמות הכח. ויותר.

ואלו יתרונות גדולים בפרט בדירות ומקומות שלא מאפשרים מפלצות .

ישנן טכנולוגיות אחרות , שבדרך כלל עובדות כמו  Class AB אבל משופרות יותר , כמו Class G, Class H, Rail Boosted של Rockford Fosgate ו- Power Peak Dynamic של Alpine.בדרך כלל הם מבצעות  מניפולציה על אספקת החשמל של המגבר עצמו בדרכים שונות על מנת להוסיף כוח לפי דרישה בצורה יעילה יותר.

שילובים היברידיים של כל הטכנולוגיות הללו ניתן למצוא במגברים רבים המיוצרים כיום.

מבולבלים במה לבחור? 

הכל בסוף תלוי בין רצוי למצוי . שיקולי מקום, חשמל , התחממות וכו.  אבל בסוף בסוף התקציב והאוזן שלכם יחליטו . אין פה ממש שחור לבן . בפרט שהטכנולוגיה שלנו רצה קדימה. יש לא מעט אנשים שעדיין תקועים על מיתוסים . וחבל