Варианты подключения усилитель - акустика

Арифметика для усилителей

Варианты комбинированного подключения акустических систем к усилителям, рассматривались неоднократно, и хотя в современных установках такие решения используются все реже, эти вопросы стоит осветить еще раз.
Наращивание автомобильной аудиосистемы начинается с приобретения усилителя. Лучший вариант, конечно - "один канал - один динамик", но для бюджетной установки он не всегда пригоден. Поскольку качество звучания встроенных усилителей головных аппаратов за последние годы заметно улучшилось, многие ограничиваются только добавлением сабвуфера. В этой ситуации выбор идет между активным сабвуфером, одноканальным или двухканальным усилителем.

Активный сабвуфер - вещь удобная, все "в одном флаконе". Установка и подключение потребуют профессионального подхода только в случае особого желания клиента. Еще одно достоинство - малое потребление энергии. Уже несколько лет в активных сабвуферах используют экономичные импульсные усилители класса D. Однако спроектированы такие сабвуферы в расчете на некий "средний" салон и звучание в конкретно взятом автомобиле будет иным. Поэтому при более высоких требованиях к "количеству и качеству" баса лучше использовать сабвуфер и отдельный усилитель ( моноблок ) .

Судьба одноканального усилителя однозначна - сабвуфер ему на выход, "вперед и с песней". Поскольку сигнал для сабвуфера нужен монофонический, сигналы левого и правого перед подачей на усилитель необходимо суммировать. Обычно и сложение сигналов, и фильтрация полученного сигнала для сабвуфера выполняются одним устройством, входящим в состав встроенного либо внешнего кроссовера. Однако "узкая специализация" такого усилителя не может не отразиться на его цене, да и выбор моделей невелик. Поэтому выбор обычно делается в пользу двухканального усилителя.

Вариантов его использования двухканального усилителя много, но, прежде чем перейти к ним, необходимо выяснить, может ли "кандидат" работать с мостовой схемой включения ( мост ) .

Кстати говоря, наличие или отсутствие такой возможности нельзя рассматривать как достоинство или как недостаток. Усилители с возможностью работы в мостовом включении (таких среди автомобильных - подавляющее большинство) обладают бОльшей гибкостью применения, чем облегчают жизнь установщику (или владельцу). Однако оборотная сторона этой гибкости вызывает гнев аудиофилов. Дело в том, что инвертирующий и неинвертирующий каналы мостового усилителя выполнены по одной схеме, но на пути сигнала в одном канале имеется дополнительный каскад, инвертирующий сигнал. Поэтому при использовании такого усилителя не в мостовом включении число каскадов для сигнала левого и правого каналов будет разным. Разным будет и время прохождения сигнала через усилительный тракт. Впрочем, ни измерить, ни услышать эту разницу практически невозможно, хотя любители эксперимента могут попробовать поменять местами каналы усилителя - вдруг вожделенная сцена станет туда, куда нужно, без лишних затрат...

Если усилитель не может работать в мостовом включении, это еще не означает, что его можно использовать только традиционным способом (как двухканальный). Суммируя сигналы на выходе, можно заставить два канала усилителя работать на общую нагрузку. Чаще всего такое включение используется при работе на сабвуфер, имеющий сдвоенную звуковую катушку. В этом случае каждая из обмоток соединяется с выходом отдельного канала (обязательно с соблюдением фазировки!). Если же у сабвуфера только одна обмотка, придется использовать сумматор. Его устройство рассмотрено в конце статьи.
Поскольку каждый из каналов усилителя работает со "своим" сигналом, а суммарный (монофонический) сигнал получается простым смешиванием сигналов двух каналов, такой режим работы называют mixed mono (смешанное моно). Мощность суммарного канала при этом равна удвоенной мощности одного исходного канала (минус потери на сумматоре). Но самый интересный вариант включения двухканального усилителя - tri-mode. Два канала усилителя работают при этом каждый на свою акустическую систему ("левый-правый"), и оба вместе - на суммарный канал.
Для того, чтобы не перегрузить выходные каскады усилителей, диапазоны рабочих частот левого-правого и суммарного каналов не должны пересекаться. Каналы используются как широкополосные, встроенными кроссоверами пользоваться нельзя и применение пассивных фильтров на выходе усилителя неизбежно. Это один недостаток этого способа включения, не столь уж существенный. Поскольку многополосная акустика при работе с двухканальным усилителем уже использует пассивный кроссовер, добавление еще одного звена мало что изменит, кроме порядка расчета
Другой, более серьезный недостаток - полная невозможность регулировать соотношение мощностей каналов. Поэтому при выборе динамиков для работы в tri-mode необходимо учитывать их чувствительность и потери в сумматоре. Сказанное выше иллюстрируется вот такой схемой (для простоты акустические системы левого и правого каналов показаны широкополосными):


Усилитель с возможностью работы " мостом " при включении в двухканальный режим имеет особенность.
Инверсия сигнала в одном из каналов учитывается обратной фазировкой динамиков одного канала. Это отмечено на выходных клеммах усилителя, поэтому нет нужды заглядывать в схему, но при включении усилителя в мостовой режим для подключения нагрузки нужно использовать именно указанные для этого клеммы - на другой паре звука не будет совсем...
При работе в мостовом режиме мощность суммарного канала равна учетверенной мощности одного исходного канала. Однако при включении в tri-mode избежать применения кроссоверов не удастся. Все недостатки этого режима точно такие же, как и в предыдущем случае. Плюс только в том, что расчет кроссоверов стандартный и его можно выполнить по любой известной методике.


Применение tri-mode и mixed mono не ограничивается сабвуферами. Таким же образом можно организовать суммарный мидбасовый канал в "сверх бюджетной" установке или центральный канал. При этом можно использовать и встроенные усилители головного аппарата.

В тех случаях, когда возможности головного аппарата исчерпаны, нужен усилитель с числом каналов бОльшим, чем два. Самые "продаваемые" усилители в модельном ряду любой фирмы - четырехканальные. Они обладают еще большей гибкостью. Благодаря наличию четырех каналов можно использовать их как порознь, так и совместно в мостовой или обычной схеме включения (или их комбинациях). Давать какие-либо конкретные рекомендации здесь трудно - все зависит от модели. Все сказанное выше применимо и к четырехканальным усилителям, но особой популярностью пользуется режим "2+1". Два канала включаются мостом на сабвуфер, а два оставшихся - как обычно, на левую и правую акустические системы. Поскольку каналы усилителя при таком включении полностью независимы, можно использовать встроенные кроссоверы усилителя. При желании можно организовать tri-mode и в этом случае, причем суммарных каналов может быть даже два!


А теперь, как обещано - схемы сумматоров.




Все варианты основаны на суммирующем трансформаторе, хотя вместо него (с худшими результатами) можно применить и две отдельные катушки одинаковой индуктивности. При расчете частоты среза кроссоверов используется эквивалентная индуктивность L. В случае использования отдельных катушек их расчетная индуктивность принимается равной эквивалентной. Расчетная индуктивность каждой обмотки суммирующего трансформатора принимается равной 2L. Конструктивные данные рассчитываются по любой известной методике. При намотке суммирующего трансформатора обмотки должны быть намотаны в одну сторону. Лучше всего производить намотку одновременно в два провода.


А.И.Шихатов