Автозвук 3.
Нужен ли в машине внешний усилитель?
Как обычно рассуждает простой рядовой водитель? «Усилители — это для этих, которые ездят с открытыми окнами машины под дикий грохот, забивая децибелами всё вокруг и нарушают покой и сон. А нормальному человеку никакие усилители- увеселители не требуются…» Такая точка зрения достаточно распространена и понять её очень просто — это элементарное отсутствие культуры и знаний. Ведь истинное призвание и предназначение усилителей мощности не децибелы громкости, а качество звучания.
Раньше, достаточно скромные усилители мощности прятались внутри радиоприёмников и магнитол, и нужно было всего лишь подключить динамики и — включай и слушай (о магнитолах можно почитать вот здесь). Да и сейчас практически каждое головное устройство (старое название магнитола) оснащено встроенными усилителями, и это к ним относятся рекламные обещания производителя типа 4 по 60 Ват!!! Тем не менее, производители как выпускали, так и продолжают выпускать внешние усилители как отдельные компоненты автозвука. Какие у них особенности, и нужен ли внешний усилитель, или можно обойтись без него? Давайте думать вместе.
Лишь немногие престижные модели, именуемые деками, смело заявляют, что никаких внутренних усилителей внутри них нет, мол мы из высшего класса и для нас существуют внешние усилительные устройства и процессоры. А всё потому, что встроенные усилители в головах (головное устройство) действительно не могут прыгнуть выше своей головы!
Как не парадоксально это звучит, но это связано с бортовым напряжением питания. Например если автомобиль стоит с заглушенным двигателем у вас во дворе или гараже, то слушать любую тихую, даже классическую музыку, в салоне очень приятно. Но стоит запустить двигатель и выехать на шумные улицы, как начинаешь понимать, что вокруг сильно много внешнего шума и приятное ощущение от прослушиваемой музыки куда то пропадает. Прибавив громкости, поначалу это помогает, но через некоторое время начинаешь испытывать раздражение. Всё довольно просто: с ростом выдаваемой мощности резко увеличивается уровень искажений воспроизводимого сигнала, и естественно любое ухо это не терпит. К тому же, чем выше класс воспроизводимой аппаратуры, тем выше комфортная громкость звучания, которую мы накручиваем.
Казалось бы причём тут напряжение питания? Так ведь максимум, на который может рассчитывать схема встроенного усилителя мощности — это напряжение 14,4 вольта. Но следует отнять от этих вольт падение напряжения на выходных транзисторах (даже на самых совершенных) и прикинуть амплитуду выходного сигнала и в итоге много не получится. И уровень искажений при выходной мощности головного устройства 35 Вт, легко достигает 20% !!! вместо предписанных 0,1 %. Это уже не музыкальный автозвук, а просто неприятный шум. Микросхема встроенного усилителя головного устройства в реале выжимает из себя 15, ну может быть 20 Вт более менее нормально звучащей музыки, не более, сколько бы там не писали производители. А чтобы повысить мощность и чистоту автозвука, нужно для начала повысить напряжение питания, иначе неискажённого (чистого) сигнала на выходе вы не получите. И вот только внешние усилители мощности с этой задачей нормально справляются. Проще говоря, чем мощнее (тяжелее) блок питания внешнего усилителя, тем качественнее он работает.
А как же быть с искажениями? Но в серьёзных внешних усилителях, искажения достигают неприятных значений гораздо позднее и поэтому заявления производителей качественных внешних усилителей про сотни Вт неискажённой выходной мощности вполне реальны.
Дополнительные функции усилителей.
Bass Boost. Всем известно, что усилители автозвука различаются числом каналов. Одноканальный усилитель предназначен для обслуживания только сабвуфера, а вот пятиканальный потянет ещё фронтальные и тыловые динамики. На многих моделях есть функция для придания низким частотам большей выразительности — так называемая функция Bass Boost. Как правило это регулируемый подъём АЧХ (амплитудно-частотной характеристики) в области 40 — 50 Гц (Герц) с полосой пропускания около октавы. Нужно это или нет может решить только сам пользователь (обычно эту функцию используют любители рэпа). К тому же на всех моделях, имеющих эту функцию, её в любой момент можно отключить(отключаемая опция).
Линейный выход. В некоторых моделях усилителей предусмотрены гнёзда линейного выхода. Во многих случаях они непосредственно соединены с входами усилителя и создают определённые удобства при коммутации, если в системе используется несколько усилителей и это следует учесть при покупке. Иногда линейный выход связан с входом через буферный каскад. С одной стороны это неплохо, так как такой выход обладает низким сопротивлением, что способствует согласованию компонентов системы с лучшей прокачкой последующих каскадов, особенно по низким частотам. С другой стороны, от качества буферного усилителя зависит насколько точно и без потерь сумеет он передать исходный сигнал. Вполне вероятно, что в недорогих системах подобный линейный выход даст положительный результат и улучшит звучание. Но серьёзным и дорогим трактам, буферный каскад с такими параметрами вряд ли будет полезен.
Другая тенденция — это линейные выходы с собственным независимым кроссовером (фильтром). Это позволяет добавить в систему второй усилитель без фильтров, а все регулировки по разделению частот производить с первого усилителя.
Кроссоверы. Если в акустических системах кроссоверы являются полноценным компонентом, то в усилителях они отключаемая опция. А уровень опциональных узлов всегда ниже, чем основных. Входной сигнал сначала проходит через кросоверные цепи и только потом попадает в усилитель. И жаль, что в широкополосном режиме их нельзя изключить из пути прохождения звукового сигнала.
Следует учесть, что даже небольшая перестройка кроссовером частот, может потребовать смещения в салоне компонентных излучателей (динамиков). А ещё лучше, имея усилитель с встроенным кроссовером, сначала определиться с частотами раздела, а затем уже комбинировать с размещением акустики. Или просто использовать пассивные (отдельные) кроссоверы, входящие в комплект динамиков.
Выходная мощность. Вообще заявленную производителем выходную мощность лучше не проверять, а анализировать, что бы понять, как отразится на звуке значение импеданса вдвое или включение усилителя в мостовом режиме. Для подсчёта выходной мощности существует простая формула: P = U²/Rh, (Bт), где U,(B) — это выходное напряжение усилителя, а Rh, (Ом) — импеданс нагрузки. Тогда при снижении импеданса в двое, выходная мощность будет: P = U²/0,5 Rh, (Вт), тое сть возрастает в два раза. При включении усилителя в мостовом режиме выходное напряжение удвоится: P = (2U)²/Rh, (Вт), значит мощность возрастёт в четыре раза. И именно так должна изменяться мощность в правильно спроектированном усилителе. В противном случае снижение импеданса или момтовое подключение даст некоторую прибавку в ваттах, но ударит по динамическим показателям звучания акустики.
К тому же можно подсчитать и ток, потребляемый усилителем при максимальной выходной мощности: I = P/(U*0,6), (A), где P, (Вт) — максимальная выходная мощность, U (B) — напряжение питания бортовой сети машины и для простоты расчёта его можно принять за 15 В (вольт), а 0,6 — это примерный суммарный КПД усилителя с выходным каскадом, работающим в классе АВ и преобразователя напряжения блока питания. С предложенными величинами формула приобретает совсем простой вид: I = P/9. Теперь достаточно подставить заявленные производителем величины максимальной выходной мощности и сравнить полученные значения тока с номиналами штатных предохранителей вашего усилителя. Ведь зачастую именно этот показатель и объясняет вопрос: почему на большой громкости у вашего усилителя выбило (сгорел) предохранитель.
Ток покоя. Ток покоя это не функция усилителя, а потребляемый им ток в режиме молчания, то есть когда сигнал на входе отсутствует. И этот показатель важен, поэтому мне стоит о нём написать пару строк. Для правильного понимания этого показателя, как нельзя лучше подходит поговорка: «Кто много ест, тот хорошо работает». И действительно на практике это так. Чем больше потребляемый ток покоя усилителя, тем больше реальной мощности он выдаёт.
Цена. Цены большого множества представленных в продаже усилителей лежат в широчайших пределах и колеблются от 60 до 6000 $, то есть от дешёвого ширпотреба до дорогущего эксклюзива.Результаты лабораторных измерений АЧХ на линейных выходах многих усилителей с буферными каскадами, позволяют уверенно утверждать, что звуковой сигнал на выходе напрямую равен значению ценовой категории измеряемого усилителя. То же самое относится и к аппаратам с независимыми кроссоверами (фильтрами) на линейном выходе. И это ещё раз подтверждает фразу, которую я не раз говорил: всё на свете имеет свою цену и цена всегда растёт пропорционально качеству. То есть цена усилителя отражает его качество, хотя различные фирмы понимают это по разному. Например американские производители любят всё большое, как машины и мотоциклы с большим объёмом двигателя и кузова, так и большие мощности производимых ими усилителей, и за солидные деньги вы всегда получите у них солидные ватты.
А вот любители макарон (итальянцы) придерживаются другого принципа. У них довольно много талантливых и музыкально одарённых людей. И выходной мощности на их изделиях для автозвука поменьше, но зато у них полно эксклюзивных изделий с позолоченными контактами и оригинальной электро-схемой (цифровые технологии). Из наиболее известных фирм, производящих качественные усилители и другие компоненты автозвука, можно отметить американские Soundstream Tarantula и Rockford Fosgate, английский Genesis Monoblock, шведские DLS A7 и Audison, а так же итальянский Altomobile.
Не выделяя какой либо из известных брендов, отмечу, что постепенно на рынке качественных и продвинутых усилителей преимущество по всем статьям начинают одерживать так называемые цифровые аппараты. И отмеченный ранее итальянский «Альтомобайл» — это один из представителей современных цифровиков. Цифровые технологии хозяйничают в радиоэлектронике довольно давно и естественно добрались и до современного автозвука.
Главное приемущество цифровых усилителей — это компактность плюс высокий КПД. И в отличие от более древних аналоговых собратьев, в них нет ни разделительных конденсаторов, ни предварительных усилителей, ни цепей обратной связи. От прошлой жизни остался разве что одинокий выходной каскад с высоковольтным питанием. А всю обработку сигналов, включая коррекцию и исправление ошибок (искажений) производит на цифровом уровне особый блок между аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователями. И кстати чистота обработки у самых современных аппаратов достигает 350 МГц и это считается сегодня довольно круто. И во многих современных цифровых усилителях используется принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ), который позволяет отдавать в нагрузку колоссальную выходную мощность. У таких аппаратов КПД превышает 80%. Многие модели цифровиков имеют так называемый Class T (Т класс), в котором сложные логические цепи управляют мощными полевыми триодами (MOSFET), следуя специальному цифровому алгоритму. В результате форма исходного сигнала терпит на выходе усилителя минимальные изменения, не искажая чистоту звука (модель DT2-800 фирмы ULTIMATE).
И последний важный нюанс, на который хочу обратить ваше внимание. При постройке качественной звуковой системы, помните, что она будет звучать так, как звучит её наихудший компонент. Проще говоря, выбрав и купив дорогой и качественный усилитель, не пытайтесь сэкономить на акустике или на кабелях. Принцип построения качественного автозвука — всё только самое лучшее, и придерживаясь этого правила, вы добьётесь сказочной музыки. Удачи всем и приятного прослушивания!