Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Усилитель НЧ — важнейший элемент звуковоспроизводящего комплекса (Р-104;1), от него в огромной степени зависят и громкость звука, и качество звучания. Что касается громкости, то здесь, пожалуй, усилитель даже главное действующее лицо. Потому что именно с него электрический сигнал поступает на громкоговоритель и от мощности этого сигнала зависит, насколько громким будет звук. Если, конечно, все дело не испортит сам громкоговоритель, если он сможет превратить в неискаженный звук столько электрических ватт, сколько ему даст усилитель. Что же касается искажений сигнала, то здесь усилитель НЧ входит в звуковоспроизводящий комплекс на равных со всеми другими его элементами. Потому что искажения, грубо говоря, суммируются и каждый из участков тракта «звук — ток — звук» вносит свою лепту в суммарные искажения звука, в то, что мы в конце концов слышим. Именно поэтому всеми силами стараются уменьшить искажения на всех участках звуковоспроизводящего тракта — в микрофонах, устройствах звукозаписи, в громкоговорителях. И конечно же, в усилителях НЧ (Р-73;6,7).

Одна из самых важных характеристик усилителя — его номинальная мощность Р_ном (Р-104;2). Это та наибольшая мощность электрического сигнала на выходе усилителя (то есть на входе громкоговорителя), при которой нелинейные искажения в самом усилителе еще не превышают объявленной для него величины. Отсюда следует, что вторая важная характеристика усилителя— это коэффициент нелинейных искажений К_ни, который соответствует номинальной мощности Р_ном. В принципе усилитель может развить и большую мощность, чем Р_ном, но при этом коэффициент нелинейных искажений К_ни будет больше, чем указано (Р-104;2). И наоборот, коэффициент нелинейных искажений может оказаться меньше объявленной величины, но уже при мощности меньшей, чем R_ном.

Р-104

Вопрос о том, какую мощность должен давать усилитель, не так-то прост, по этому поводу можно услышать самые разные мнения, по-разному обоснованные. Но опыт подсказывает такие, например, цифры. Карманный приемник мы слышим на небольшом расстоянии (а если вокруг тихо, то и на большом) при мощности усилителя около 100 мВт, а приемники класса «Спидолы», у которых выходная мощность около 0,5 Вт, звучат уже вполне громко. Для сравнительно небольшого помещения обычно хватает мощности 1–3 Вт. Столько же должны давать звуковоспроизводящие установки в автомобиле, чтобы перекрыть шум двигателя и дороги. Для домашних условий вполне хватит мощности 5–8 Вт, а если усилитель дает 10–15 Вт, то можно считать, что есть уже запас выходной мощности. Для большого помещения, такого, как школьный зал, нужны мощности побольше, скажем 20 Вт и даже 50 Вт. Одно можно сказать уверенно — усилитель не должен давать громкоговорителю больше, чем тот способен без искажений превратить в звук (Р-104;3). То есть номинальная мощность усилителя и громкоговорителя должна быть одинаковой. Лучше даже, чтобы у громкоговорителя или акустического агрегата был некоторый запас, чтобы его номинальная мощность была несколько больше, чем мощность усилителя.

Коэффициент нелинейных искажений К_ни усилителя определяется точно так же, как К_ни громкоговорителя (Т-118), — это соотношение мощности новых составляющих, в частности гармоник, и мощности основного сигнала. Разница лишь в том, что для громкоговорителя К_ки определяется по новым составляющим звукового сигнала, а для усилителя — по новым составляющим электрического сигнала. Они, в частности, появляются, если сигнал выходит за пределы линейного участка вольт-амперной характеристики какого-либо транзистора.

Снизить нелинейные искажения в усилителе не всегда просто, за это приходится платить схемными сложностями и ограничениями. В усилителях среднего класса К_ки снижают до 2–5 процентов, в высококачественных усилителях — до 1–2 и даже до десятых долей процента. На первый взгляд это может показаться излишеством: наше ухо замечает нелинейные искажения при К_ни более 5–7 процентов. Но ведь нужно учитывать, что к искажениям в усилителе обязательно добавится еще и несколько процентов искажений в громкоговорителе, а кроме того, микрофон, магнитофон или устройство грамзаписи тоже «не дремлют», они, к сожалению, тоже кое-что вносят в суммарные нелинейные искажения звуковоспроизводящего тракта (Р-73).