Ali ojačevalnik izboljša kakovost zvoka?
Kakovosten zvok je prijeten za ušesa, zato je veliko naprav, ki so vgrajene v avdio sistem, namenjeno ustvarjanju odličnega zvoka. Ali so torej ojačevalniki ena od komponent, zaradi katerih je zvok tako privlačen?
Ojačevalnik izboljša kakovost zvoka na številne načine. Ojačevalniki so v osnovi narejeni za modulacijo glasnosti, lahko pa tudi vplivajo na linearnost in ton zvoka. Na splošno je kakovost zvoka med drugim odvisna od vrste ojačevalnika, nastavitve, zunanjih dejavnikov, kot je akustika prostora.
V tem članku bomo podrobneje obravnavali nekaj tem, povezanih s tem vprašanjem, vključno s tem, kaj je ojačevalnik in razlago njegove funkcije, kako ojačevalnik deluje, vrste ojačevalnikov in kako različni dejavniki vplivajo na kakovost zvoka. Za konec pa še nekaj nasvetov, ki vam bodo pomagali doseči boljši zvok iz vašega avdio sistema.
Opredelitev in funkcije ojačevalnika
Ojačevalnik (neuradno znan tudi kot »ojačevalnik«) je elektronska naprava ali komponenta, ki poveča moč, napetost ali tok signala.
Medtem ko se napaja z električnim virom, ojačevalnik izbere majhen električni signal, uporabljen na njegovem vhodnem priključku, ga okrepi in proizvede sorazmerno večji signal na svojem izhodnem priključku.
Preprosto povedano, v primeru ojačevalnika zvoka, na primer, ojačevalnik sprejme zvok na svojem vhodnem koncu in proizvede glasnejši zvok na svojem izhodnem koncu, pri čemer si prizadeva čim bolj zmanjšati popačenja.
Ojačevalnik je lahko ločena naprava/oprema ali električni tokokrog v drugi napravi.
Vrste ojačevalnikov
Ojačevalce najdemo v skoraj vseh elektronskih napravah, zato obstaja kar nekaj vrst ojačevalnikov. Obstajajo tudi različni načini, kako jih lahko razvrstite.
Glede na vrsto vhodnega signala:napetost, tok in moč
Obstajajo različni signali, ki jih lahko modulira ojačevalnik. Če je vhodni signal pod napetostjo, je ojačenje ojačevalnika napetostno ojačenje, ki proizvaja višjo napetost.
Tokovni vhodni signal pomeni, da ojačevalnik proizvaja povečan izhodni tok.
Ojačevalniki lahko proizvedejo tudi povečano izhodno moč kot produkt napetosti in toka iz vhodnega vira.
Na podlagi konfiguracije vezja in načina delovanja:razred A, B, AB in C.
Različni tipi razredov zvočnih ojačevalnikov imajo različne konfiguracije vezja in načine delovanja. Ta klasifikacija razlikuje ojačevalnike glede na:
- Ojačanje ojačevalnika (koliko je signal ojačan)
- Linearnost/zvestoba (kako natančno je izhodni signal podoben vhodnemu)
- Stopnje popačenja signala (koliko je izvirni signal spremenjen)
- Učinkovitost (koliko izgube energije nastane med ojačanjem)
Razred A ojačevalci veljajo za najboljši razred, ker imajo verjetno najboljši zvok. Proizvajajo najboljšo linearnost, nizko popačenje signala in visoko ojačanje. Slaba stran je, da so veliki, težki in neučinkoviti. Njihova neučinkovitost je posledica nenehne izgube moči, zaradi česar proizvajajo tudi veliko toplote.
Razred B je bil zasnovan za premagovanje pomanjkljivosti ojačevalnikov razreda A. Zato so ojačevalniki razreda B cenejši, učinkovitejši (približno 70 %) in delujejo hladnejše. Na žalost ponujajo slabo linearnost in določeno stopnjo popačenja.
Razred AB (kot že ime pove) ponuja kombinacijo učinkovitosti razreda B (50-70%) in velike linearnosti razreda A.
Razred C ima najboljši izkoristek pri okoli 80 %, vendar najslabšo linearnost in močno popačenje.
Ob upoštevanju vseh teh dejavnikov ima vsak razred ojačevalnika svoje prednosti in slabosti. Tukaj je povzetek, kako to izgleda:
| Razred ojačevalnika | Približna učinkovitost | Prednosti | Slabosti |
|---|---|---|---|
| A | ~15-35 % | Nizko popačenje signala Visok dobiček | Velik in težak Neučinkovitost =proizvodnja toplote |
| B | ~70 % | Relativno visoka učinkovitost | Slaba linearnost Možnost križnega popačenja |
| AB | ~50-70 % | Učinkovitejši od razreda A Nizko popačenje signala | Učinkovitost je dobra, vendar ne velika. |
| C | ~80 % | Velika učinkovitost | Najslabša linearnost Visoka stopnja popačenja |
Na podlagi signala, ki je ojačan
Avdiofrekvenčni ojačevalniki (A.F. ojačevalniki): Ti ojačajo zvočne signale, ki so v območju človeškega sluha, tj. 20 Hz do 20 kHz. Kljub temu lahko nekateri Hi-Fi avdio ojačevalniki ojačajo signale do 100 kHz, medtem ko imajo drugi A.F ojačevalniki zgornjo mejo 15 kHz. Ti ojačevalniki se uporabljajo za delovanje zvočnikov.
Ojačevalniki vmesnih frekvenc (I.F. ojačevalniki): I.F ojačevalniki se uporabljajo za ojačanje radijskih, televizijskih ali radarskih napetostnih signalov, preden se zvočne ali video informacije, ki jih prenaša signal, demodulirajo.
Radiofrekvenčni ojačevalniki (R.F. ojačevalniki): Povečajte moč nizkofrekvenčnih radijskih signalov. Ti ojačevalniki so uglašeni ojačevalniki, katerih frekvenco delovanja nadzira uglašeno vezje. R.F ojačevalniki imajo nizek šum in nekateri imajo malo ali nič ojačanja.
Širokopasovni ojačevalniki: Ti ojačevalniki se uporabljajo v napravah, ki zahtevajo merjenje signalov v širokem razponu frekvenc, npr. osciloskopi.
Ultrazvočni ojačevalci: Ti ojačevalniki so vrsta zvočnih ojačevalnikov. Ojačujejo ultrazvočne valove, katerih frekvence se gibljejo med 20 kHz in približno 100 kHz. Uporabljajo se pri ultrazvočnem skeniranju, sistemih za daljinsko upravljanje, ultrazvočnem čiščenju itd.
Video ojačevalniki: So vrsta širokopasovnega ojačevalnika. Ojačujejo video signale, ki so signali, ki prenašajo slikovne informacije na TV, video in radarske sisteme. Pasovna širina se razlikuje glede na uporabo video ojačevalnika. Na primer, pri televizorjih se giblje od 0 Hz do 6 MHz, pri radarskih sistemih pa je veliko širši.
Neposredno sklopljeni ojačevalniki (DC ojačevalniki): Ojačajte zelo nizkofrekvenčne signale, kot je enosmerna napetost (0 Hz). Običajno se uporabljajo v merilnih instrumentih in električnih krmilnih sistemih.
Ojačevalniki medpomnilnika: Imajo dobiček ena, kar pomeni, da ne ojačajo signala. Vmesni ojačevalniki se uporabljajo za izolacijo tokokrogov drug od drugega, tako da delovanje enega ne vpliva na delovanje drugega. Služijo kot naprave za usklajevanje impedance, saj ima njihov vhod visoko impedanco, izhod pa nizko.
Operacijski ojačevalniki (op-amp): Op-amp je napetostni ojačevalnik z visokim ojačanjem. Ima diferencialni vhod in enojni izhod. Operacijski ojačevalniki so danes med najpogosteje uporabljenimi elektronskimi napravami. Uporabljajo se v številnih industrijskih, potrošniških in znanstvenih napravah.
Kako deluje ojačevalnik?
V ojačevalniku so trije ključni priključki, ki mu omogočajo, da deluje po potrebi:
- Vir moči
- Vhodna povezava iz vira signala (npr. mikrofon)
- Izhodna povezava z zvočnikom
Ojačevalnik se napaja iz vira električne energije, npr. stenske vtičnice. Električni tok se pošlje ventilu podobnemu sistemu, znanemu kot tranzistor. Tranzistor je spremenljivi upor, ki nadzira količino toka skozi vezje na podlagi signala, prejetega iz vira prek vhodne povezave.
Ko vhodni vir sprosti signal, tranzistor zmanjša svoj upor, tok teče, zvok se ojača in na izhodno povezavo se pošlje večji signal. Večji kot je vhodni signal, večji tok teče skozi vezje, zato je večja ojačitev.
Ojačani signal, poslan v izhodno povezavo, je tisto, kar slišite skozi zvočnik kot glasen zvok.
Količina ojačanja se izračuna tako, da se dobi razmerje med izhodnim in vhodnim signalom. To je znano kot ojačanje ojačevalnika. Tako na primer dobiček 3 pomeni, da ojačevalnik potroji velikost vhodnega signala.
Za vsako vhodno amplitudo (v bistvu pomeni glasnost zvoka) ojačevalnik ustvari ustrezno povečanje izhodne moči. Toda ojačevalniki ne morejo ojačati signalov v nedogled.
Obstaja vrsta amplitud, na katerih lahko deluje vsak ojačevalnik glede na nazivno moč. Na zgornji meji bo vhodna glasnost ustvarila največjo raven izhoda in nič več.
Poskus oddajanja izhodnega signala, ki presega njegovo največjo zmogljivost, lahko povzroči pojav, imenovan izrezovanje. To lahko poveča popačenje in s tem vpliva na kakovost zvoka.
Dejavniki, ki vplivajo na kakovost zvoka
Zvok dobre kakovosti je seštevek več dejavnikov in nobeden od teh dejavnikov ne more delovati ločeno za ustvarjanje želene kakovosti zvoka.
Notranji dejavniki
Vsaka naprava, vključena v avdio sistem, na primer vpliva na značilnosti zvoka, ki bo proizveden. Ne glede na to, ali gre za mikrofone, mešalno mizo, zvočnik, kable ali ojačevalnik, vsaka od teh komponent mora biti visoke kakovosti.
V primeru ojačevalnika (ki je glavni poudarek tega članka) se kakovost razlikuje glede na znamko. Sprijaznimo se s tem; nekatere znamke so samo boljše od drugih in običajno delujejo bolje. Poznavanje najboljših blagovnih znamk vam bo torej pomagalo narediti korak bližje visokokakovostnemu zvoku (z vsemi drugimi dejavniki nespremenjenimi).
Pomemben je tudi razred ojačevalnika. Kot smo videli zgoraj, imajo različni razredi različno ojačanje ojačevalnika, linearnost, stopnje popačenja signala in učinkovitost. Ojačevalniki z visoko linearnostjo proizvajajo izhodne signale, ki so bolj podobni vhodu. In to je eden od vidikov kakovosti zvoka.
Ojačanje ojačevalnika se prav tako razlikuje od enega razreda do drugega. In to pomeni, da bo ojačen zvok pri nekaterih ojačevalnikih višji, pri drugih pa nižji.
Na podlagi teh dejavnikov so ojačevalniki razreda A in AB vaša najboljša izbira, ko gre za odlično kakovost zvoka.
Zunanji dejavniki
Zunanji dejavniki se nanašajo na okolje, v katerem nekdo posluša zvok. Tudi tukaj boste ugotovili, da lahko vsaka spremenljivka vpliva na značilnosti zvoka. Na primer oblika sobe, velikost sobe, temperatura in vlažnost.
Oglejmo si najpomembnejše zunanje dejavnike, ki vplivajo na kakovost zvoka.
Sobna akustika
Sobna akustika se nanaša na obnašanje zvočnih valov v zaprtem prostoru ali sobi za poslušanje.
Medtem ko ljudje porabijo veliko denarja za nakup najboljših zvočnih sistemov, jih manj misli na pomen prostorske akustike za ustvarjanje visokokakovostnega zvoka. Predmeti v prostoru, pohištvo in površine vplivajo na to, kako bo zvenel vaš zvok, ko se predvaja v tem prostoru.
Glavna skrb pri tem je, kako se zvok odbija ali odbija od različnih predmetov in površin v prostoru. Različni predmeti na različnih razdaljah bodo odbijali zvok ob različnih časih. Ti odsevi lahko popačijo jasnost zvoka.
Na primer, leseno pohištvo, tla, stene in steklena okna bodo odbijali večino visokofrekvenčnih zvokov. Še več, nekateri trdi predmeti lahko tudi vibrirajo in postanejo vir hrupa, ki moti glavni zvok.
Po drugi strani pa lahko mehke površine, kot so debele volnene zavese in talne preproge, prav tako vplivajo na kakovost zvoka. Te površine bodo absorbirale večino nizkih frekvenc, kar bo povzročilo pridušen zvočni učinek.
Rešitev za vse to je ustvarjanje akustičnega okolja z dobrim ravnovesjem absorpcijskih in odbojnih površin. Torej, če ima soba preveč odsevov, razmislite o dodajanju talne preproge na lesena tla ali na stene obesite tapiserije. V bolj formalni postavitvi lahko dobite nekaj prenosnih plošč za absorpcijo zvoka.
Za boljše razumevanje je tukaj kratek videoposnetek, ki pojasnjuje, kako zvok deluje v sobah
https://www.youtube.com/watch?v=JPYt10zrclQ
Velikost sobe
Na kakovost zvoka vpliva tudi velikost prostora, v katerem je postavljen vaš ozvočenje. Glavna težava v tem primeru je, kaj se imenuje odmevni čas.
Odmevni čas je merilo, koliko časa traja, da zvok zbledi ali ugasne. Ta parameter je izražen kot RT60 in se nanaša na čas, ki je potreben, da zvok zamre za 60 decibelov pod ravnijo neposrednega zvoka. Daljši čas odmeva vpliva na kakovost zvoka, tako da prekriva izvirni zvok, ki ga želite slišati.
Veliki prostori z velikimi stenami in stropi ustvarijo več odbojev in povzročijo podaljšan čas odmeva. Nasprotno bo v primeru manjših prostorov.
Ne glede na to je optimalen čas odmevanja odvisen tudi od namembnosti prostora za poslušanje. Za prostor ali dvorano, namenjeno izvajanju glasbe, je za dobro kakovost zvoka zaželen daljši čas odmevanja (2,0 ali več sekund). Če pa je soba namenjena poslušanju govora ali govorjenja ljudi, je potreben nižji čas odmevanja (manj kot 1,5 sekunde).
Drug način, kako velikost prostora vpliva na kakovost zvoka, je količina energije, ki je potrebna za napolnitev prostora z zvokom. Za veliko sobo bo potreben močnejši zvočni sistem, da bo prostor lahko napolnil s pravilnim zvokom. Nasprotno pa bo poslušanje zvoka v manjši sobi z manj zmogljivim sistemom zvenelo bolje kot v velikem prostoru.
Vlažnost
Vlažnost je stopnja zadrževanja vlage v zraku. Čeprav v majhni meri, lahko raven vlažnosti in temperatura prostora vplivata na kakovost zvoka iz sistema.
Znanost o zvoku razkriva, da zvok potrebuje medij, skozi katerega potuje. V sobi za poslušanje je zrak medij, skozi katerega potuje zvok. Zato, ko je zrak vlažen, to pomeni, da zdaj obstajata dva medija, skozi katera mora prehajati zvok:zrak in voda (čeprav ne v tekočem stanju).
Vpliv vlažnosti na vaš zvok bo odvisen od kakovosti sistema, ki ga imate, in vrste zvoka. Ker vlaga vpliva na gostoto atmosfere, to pomeni, da bo vpliv čutiti na srednje- in visokofrekvenčnih signalih, ker so odvisni od energije žarka. Signali z nižjo frekvenco so povezani s tlakom, zato nanje ne bo vplivalo toliko.
Torej, kako bo vlažnost vplivala na zvok? Bolj kot je zrak vlažen, gostejši je medij, skozi katerega prehaja zvok; zato se bodo zvočni valovi upočasnili.
Čeprav je to resničen vpliv na zvok, razlika ni zlahka opazna, še posebej, če je v prostoru več kanalov, ki proizvajajo veliko energije. Le zelo izostren posluh in tisti, ki je že obvladal drugo sobno akustiko, bo lahko prepoznal vpliv vlage na kakovost zvoka.
Nasveti za boljši zvok iz vašega zvočnega sistema
Doslej smo preučili dejavnike, ki vplivajo na kakovost zvoka vašega sistema. Za boljši zvok je tukaj kratek povzetek nekaj nasvetov, ki jih lahko preprosto uporabite.
Preverite svojo opremo
Kadar koli kakovost vašega zvoka ni po vaših željah, morate najprej pomisliti na komponente vašega avdio sistema. Ocenite vsakega od njih, da poiščete izvor težave.
Začnite z žicami in kabli. Ali so zvočniki povezani "v fazi"? Poglejte v vsak zvočnik in bodite pozorni na morebitne očitne napake, kot je gnijoča pena.
Če je vse videti v redu, vendar je kakovost zvoka še vedno slaba, razmislite o nadgradnji opreme in pridobite visokokakovostne naprave.
Delajte na akustiki svoje sobe
Če lahko dobite osamljeno sobo za poslušanje svoje glasbe, potem je to plus. Nastavitev prostora lahko prilagodite, da dobite najboljšo akustiko prostora.
Umirite trde površine v prostoru, da ne boste dobili preveč zvočnih odbojev, ki izkrivljajo kakovost zvoka. "Zmehčajte" prostor, vendar ne pretiravajte, da vaš zvok ne bo zvenel nenaravno zaradi pretirane absorpcije signala.
Pravilno postavite zvočnike
Stereo ali celo večkanalni zvočniki zahtevajo optimalno postavitev za ustvarjanje odličnega zvoka.
Najprej se prepričajte, da zvočniki ne stojijo neposredno na tleh. Postavite jih na stojala. To izboljša zvestobo zvoka. Prepričajte se tudi, da so zvočniki trdno nameščeni, tako da obstaja minimalna možnost tresljajev, ki lahko povzročijo neželen hrup. Nato naredite nekaj razdalje med zvočniki in zadnjo steno.
Vzemite si čas za ureditev svoje sobe in poiščite popolno nastavitev za svoj sistem. Poskus in napaka je tudi strategija za doseganje odlične kakovosti zvoka.
Prilagodite nastavitve zvoka na vašem sprejemniku/ojačevalniku
Sistem menijev na večini stereo sprejemnikov/ojačevalnikov omogoča uporabniku prilagajanje različnih funkcij in zvočnih funkcij. Bodite pozorni na izhod nizkih tonov, velikost zvočnika in glasnost zvočnika. Ti so najpomembnejši pri ustvarjanju vašega želenega zvoka.
Zaključek
Čeprav je glavna naloga ojačevalnika krepitev signalov, lahko vpliva tudi na kakovost zvoka, npr. na natančnost njegovega izhoda glede na vhodni signal (tj. zvestobo) in na to, koliko odpravlja popačenje.
Kljub temu kakovost zvoka iz katerega koli avdio sistema ni odvisna le od ojačevalnika, temveč tudi od vseh drugih komponent, ki sestavljajo sistem, in zunanjih dejavnikov, v katerih se zvok predvaja. Vsi ti dejavniki, če so dobro optimizirani, lahko povzročijo visokokakovosten zvok po željah uporabnika.