Co to jest wzmacniacz klasy D?

Wzmacniacz klasy D, często nazywany wzmacniaczem cyfrowym, jest urządzeniem elektronicznym, które zwiększa wielkość sygnałów elektrycznych. To, co odróżnia wzmacniacz klasy D od innych typów wzmacniaczy, to jego konstrukcja, która eliminuje ryzyko zwiększonych zniekształceń w celu uzyskania bardzo wysokiego poziomu wydajności, dzięki czemu może być mniejsza i lżejsza niż inne wzmacniacze. Wzmacniacze klasy D są najczęściej używane jako wzmacniacze głośników w aplikacjach audio i są szczególnie popularne w sytuacjach, w których głównym czynnikiem jest zarówno koszt, jak i rozmiar.

Typowe wzmacniacze głośnikowe wykorzystują co najmniej jeden tranzystor, małą część elektroniczną z trzema przewodami, która zazwyczaj jest wykonana z krzemu, lub układy scalone (IC) zawierające tranzystory. Stały dopływ mocy trafia do jego „kolektora”, podczas gdy mały, liniowy sygnał jest doprowadzany do jego „bazy”. Sygnał podstawowy kontroluje, ile mocy kolektora przechodzi do „emitera”, który jest źródłem wzmocnionego sygnału. Projekty klasy A, klasy B i hybrydowej klasy AB stale pobierają moc dla kolektora, niezależnie od tego, czy tego potrzebuje, czy nie. To sprawia, że ​​są one bardzo nieefektywne, a duże ilości niewykorzystanej mocy zamieniane są w ciepło, które wzmacniacz rozprasza przez duże i masywne radiatory. Konstrukcja wzmacniacza klasy D eliminuje wiele z tej nieefektywności.

Wzmacniacze klasy D nadal używają tranzystorów lub układów scalonych, ale zamiast po prostu zwiększać sygnał z bazy za pomocą mocy z kolektora, używają sygnału bazy do włączania i wyłączania kolektora. Na przykład, aby stworzyć niski poziom światła w pomieszczeniu bez ściemniacza, teoretycznie przełącznik światła można włączać i wyłączać wiele razy na sekundę, powodując, że oko zarejestruje światło, które jest ciemniejsze niż w pełni oświetlona żarówka. Wzmacniacze klasy D działają na tej samej zasadzie, a kiedy są „wyłączone”, zasadniczo nie pobierają mocy.

Mylnie nazywany „wzmacniacz cyfrowy” stosuje się do wielu elementów wzmacniacza klasy D, ponieważ stosowane przez nich krótkie impulsy mogą pochodzić ze źródła cyfrowego. Z drugiej strony mogą również wzmacniać sygnały analogowe. W rzeczywistości konstrukcja wzmacniacza klasy D wyprzedza cyfrową technologię audio.

Kiedy zostały wprowadzone na rynek, wzmacniacze klasy D dokonały szeregu kompromisów w jakości dźwięku, aby osiągnąć wysoki poziom mocy wyjściowej z niewielkiego, niedrogiego komponentu. Z powodu tego ograniczenia, po raz pierwszy zyskały popularność w aplikacjach takich jak wzmacniacze subwoofera, w których trudniej było usłyszeć rodzaj zniekształceń, które stworzył projekt. Ponieważ technologia stała się bardziej dopracowana, a jakość dźwięku poprawiona, rozszerzyli się na niedrogi sprzęt audio dla konsumentów, a także na urządzenia przenośne, które wymagały niskiego poboru mocy, aby zmaksymalizować żywotność baterii. W drugiej dekadzie XXI wieku wzmacniacze klasy D zostały dopracowane do tego stopnia, że ​​zaczęły być stosowane w profesjonalnych zastosowaniach audio, a także w wysokiej klasy sprzęcie stereo klasy audiofilskiej.