Co je to zesilovač třídy D?

Zesilovač třídy D, často označovaný jako digitální zesilovač, je elektronické zařízení, které zvyšuje velikost elektrických signálů. To, co odlišuje zesilovač třídy D od ostatních typů zesilovačů, je jeho konstrukce, která odvádí riziko zvýšeného zkreslení pro velmi vysokou úroveň účinnosti, což umožňuje, aby byl menší a lehčí než jiné zesilovače. Zesilovače třídy D se nejčastěji používají jako reproduktorové zesilovače ve zvukových aplikacích a jsou zvláště populární v situacích, kdy je hlavním faktorem buď cena, nebo velikost.

Typické reproduktorové zesilovače používají alespoň jeden tranzistor, malou elektronickou část se třemi dráty, která je obvykle vyrobena z křemíku nebo čipů integrovaného obvodu (IC), které obsahují tranzistory. Konstantní přívod energie jde do jeho „kolektoru“, zatímco do jeho „základny“ je přiváděn malý signál na úrovni vedení. Základní signál řídí, kolik energie kolektoru prochází „emitorem“, elektrodou, ze které amplifikovaný signál pochází. Konstrukce třídy A, třídy B a hybridní třídy AB neustále odebírají energii pro kolektor, ať už to potřebuje nebo ne. To má za následek, že jsou velmi neúčinné a velké množství nevyužité energie se přeměňuje na teplo, které zesilovač rozptyluje prostřednictvím velkých a objemných chladičů. Návrh zesilovače třídy D eliminuje velkou část této neefektivnosti.

Zesilovače třídy D stále používají tranzistory nebo IC čipy, ale místo toho, aby jednoduše zvyšovaly signál ze základny s energií z kolektoru, používají signál základny k zapnutí a vypnutí kolektoru. Například pro vytvoření nízké úrovně světla v místnosti bez vypínače stmívače by teoreticky mohl být spínač světla zapínán a vypínán několikrát za sekundu, což způsobí, že oko zaregistruje světlo, které je stmívací než plně osvětlená žárovka. Zesilovače třídy D pracují na stejném principu a když jsou „vypnuté“, v podstatě nevyužívají žádnou energii.

Chybný „digitální zesilovač“ je aplikován na mnoho komponentů zesilovače třídy D, protože krátké impulsy, které používají, mohou pocházet z digitálního zdroje. Na druhé straně mohou také zesilovat analogové signály. Ve skutečnosti konstrukce zesilovače třídy D předchází digitální zvukové technologii.

Když byly poprvé zavedeny, zesilovače třídy D provedly řadu kompromisů v kvalitě zvuku, aby dosáhly vysokých úrovní výkonu na výstupu z malé, levné komponenty. Díky tomuto omezení si poprvé získali popularitu v aplikacích, jako jsou zesilovače subwooferů, u nichž byl typ zkreslení, který vytvořený design těžší slyšet. S tím, jak se technologie zdokonalila a kvalita zvuku se zlepšila, se rozšířila na nízkonákladová spotřebitelská zvuková zařízení i přenosná zařízení, která vyžadovala nízký výboj energie, aby se maximalizovala životnost baterie. Ve druhé dekádě 21. století byly zesilovače třídy D vylepšeny do té míry, že se začaly používat v profesionálních zvukových aplikacích i ve velmi špičkových audiofilových stereo zařízeních.