Усилитель автомобильный: основа качественной аудиосистемы

При инсталляции в автомобиль аудиосистемы высокого класса приходится отказываться от магнитол со встроенным усилителем — нужное качество и мощность звука могут обеспечить только отдельные усилители. Об автомобильных усилителях, их типах и характеристиках, а также об их выборе читайте в этой статье.

Что такое автомобильный усилитель?

Автомобильный усилитель мощности — компонент автомобильной аудио- или аудио-видеосистемы, электронное устройство, обеспечивающее усиление поступающего от головного устройства аудиосигнала до уровня, достаточного для воспроизведения через акустические системы.

Автомобильный усилитель является усилителем низкой (звуковой) частоты (УНЧ или УЗЧ), адаптированный для эксплуатации в транспортных средствах с присущими для них низким напряжением питания, перепадами напряжения, вибрациями, перепадами температуры и другими негативными воздействиями. Для грамотного выбора усилителя необходимо разобраться в их существующих типах, особенностях, а главное — характеристиках.

Типы, конструкция и особенности автомобильных усилителей

Автомобильные усилители можно разделить на типы по режиму работы выходных каскадов и количеству каналов.

По режиму работы выходных каскадов усилители мощности делятся на четыре основных класса:

• Класс A — такие приборы, как правило, имеют однотактный выходной каскад, усиливающий весь сигнал. Усилители класса A имеют наилучшую линейность (обеспечивают высокое качество звука), однако имеют невысокий коэффициент усиления при высоком потреблении энергии;
• Класс B — приборы данного класса имеют двухтактный выходной каскад, каждая «половина» которого усиливает сигнал только одной полярности (положительной или отрицательной). Усилители класса B обладают высокими мощностными характеристиками и приемлемым энергопотреблением, однако для них характерен более высокий уровень искажений сигнала;
• Класс AB — приборы данного класса имеют двухтактный выходной каскад, который работает в промежуточном между классами A и B режиме. Усилители класса AB обеспечивают лучшее качество воспроизведения, чем приборы чистого класса B (хотя и уступают усилителям класса A), и обладают отличными показателями экономичности;
• Класс D («цифровой») — в данных приборах происходит преобразование сигнала звуковой частоты в последовательность импульсов, которые усиливаются с помощью аналогового компаратора, после чего из них вновь выделяется сигнал звуковой частоты. Такие усилители наиболее экономичные, однако, по качеству воспроизведения уступают приборам других классов.

Для автомобильной электроники определяющее значение имеет экономичность, а повышенный уровень шума в салоне автомобиля требует более громкого воспроизведения музыки для ее комфортного прослушивания. Усилители классов AB и D вполне удовлетворяют этим условиям, поэтому они и нашли наиболее широкое применение в автомобильной аудиотехнике.

По количеству каналов усилители делятся на шесть групп:

1-канальный усилитель



4-канальный усилитель

• 1-канальные (моноблоки) — усилители для сабвуферов, работающие в классе D. Данные усилители используются в мощных автомобильных аудиосистемах, в которых оправдано иметь отдельное устройство для усиления низкочастотной составляющей. Для данного диапазона качество воспроизведения не столь принципиально, как для средне- и высокочастотного, а мощность должна достигать сотен (а иногда и тысяч) ватт, поэтому усилители класса D подходят как нельзя лучше;
• 2-канальные — наиболее простые стереофонические усилители, обеспечивающие воспроизведение сигнала двумя акустическими системами. Также двухканальные приборы могут подключаться по мостовой схеме — в этом случае два канала работают параллельно на одну нагрузку, отдавая на нее большую мощность, и могут использоваться для сабвуфера;
• 3-канальные — усилители с отдельным каналом для сабвуфера. Постепенно данный тип устройств вытесняется более универсальными четырехканальными;
• 4-канальные — наиболее универсальные усилители, позволяющие реализовать различные схемы подключения акустических систем. Наиболее часто используются для подключения фронтальных (боковых в дверях) и тыловых акустических систем, что позволяет получить более высокую мощность с наименьшими искажениями. При необходимости два канала могут работать по мостовой схеме, что позволяет подключать к ним сабвуфер — в этом случае 4-канальный усилитель работает как 3-канальный;
• 5-канальные — модификация 4-канальных усилителей, в которых предусмотрен отдельный канал для сабвуфера;
• Многоканальные — усилители с 6-ю и 7-ю каналами, могут использоваться для инсталляции мощной высококачественной аудио-видеосистемы в автомобиль, сегодня используются довольно редко и, как правило, для реализации эксклюзивных проектов.

Для автомобильных аудиосистем наиболее подходят двух- и четырехканальные усилители мощности. Однако определяющее значение при выборе устройств играют не их типы или класс, а характеристики.

Основные характеристики автомобильных усилителей мощности

К основным характеристикам усилителей относятся:

• Мощность;
• Рабочий диапазон;
• Коэффициент нелинейных искажений.

Мощность. Одна из основных характеристик, которая может легко ввести в заблуждение. Сегодня нет единого стандарта измерения мощностных характеристик УНЧ, поэтому практически каждый производитель используется свои методики. Наиболее часто используются два показателя:

• Номинальная мощность (RMS);
• Максимальная мощность (PMPO).

Номинальная мощность — более объективный параметр, она измеряется при относительно невысоком коэффициенте нелинейных искажений (менее 1%) и при штатном напряжении бортовой электросети автомобиля. Номинальная мощность говорит о способности усиливать аудиосигнал без искажений и перегрузок, именно ее указывают в паспорте устройства.

Максимальная мощность — параметр, который в принципе не может быть объективным, так как он измеряется при высоких искажениях и перегрузке. Максимальная мощность усилителя может быть очень высокой, но акустические системы в этом случае будут воспроизводить уже не музыку, а неразборчивый хрипящий шум. Однако для привлечения внимания именно показатель PMPO наиболее часто указывается на упаковке усилителя.

Рабочий диапазон. Параметр, указывающий на способность воспроизводить те или иные звуковые частоты. Для соответствия стандарту Hi-Fi усилитель должен воспроизводить весь слышимый человеческим ухом диапазон 20-20000 Гц. Однако на практике усилители могут быть как более широкополосными, так и менее (например, нижний диапазон ограничиваться на уровне 30-50 Гц, а верхний — 16-18 кГц). Универсальные усилители воспроизводят весь диапазон, усилители для сабвуферов рассчитаны на диапазон 20-400 Гц.

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ, THD). Параметр, указывающий на то, какие искажения вносит усилитель в аудиосигнал, измеряется в процентах. Чем ниже КНИ, тем более качественное звучание обеспечивает усилитель. Качественные усилители имеют КНИ в пределах 0,1 — 1%, более высокий КНИ воспринимается нами, как хрипение, шипение, бубнение и прочие искажения звука.

Также усилители имеют еще ряд характеристик — отношение сигнал/шум, демпинг-фактор, входная чувствительность, переходное затухание, скорость нарастания сигнала на выходе и прочие, однако в большинстве случаев они не имеют принципиального значения при инсталляции аудиосистемы.

Основные функции и возможности усилителей

Подключение автомобильного усилителя

Нужно отметить те основные функции, которые имеют современные автомобильные усилители. Эти функции обычно указываются на упаковке или в паспорте устройства, но они не всегда расшифровываются, что затрудняет понимание возможностей усилителя.

Bridge, Мостовое подключение — указывает на то, что два канала усилителя могут работать в мостовом режиме. Входы и выходы этих каналов имеют соответствующую маркировку.

Line Input, Low Input, Линейный вход — вход для подключения головного устройства, имеющего линейный выход. В качестве разъемов используются стандартные RCA.

High Level, High Input, Вход сигнала высокого уровня — вход для подключения головного устройства, не имеющего линейный выход. В этом случае сигнал снимается с выхода на колонки.

Фильтры, Кроссовер — указывает, что в усилители присутствуют фильтры для разделения аудиосигнала на несколько полос, которые воспроизводятся ВЧ, СЧ и НЧ-динамиками. Существует три типа фильтров:

• Фильтр низких частот (ФНЧ, LPF) — оставляет составляющую, лежащую ниже определенной частоты, используется для выделения сигнала для сабвуфера;
• Фильтр высоких частот (ФВЧ, HPF) — оставляет составляющую, лежащую выше определенной частоты, используется для выделения сигнала для высокочастотных динамиков;
• Полосовой фильтр (Band Pass, BP) — выделяет определенную полосу частот, может использоваться для выделения сигнала для среднечастотных или мидбасовых (средне-низкочастотных) динамиков;
• Фильтр ультранизких частот, Subsonic — фильтр, предотвращающий подачу на сабвуфер ультранизких частот. Данный фильтр полезен при подключении сабвуферов в акустическом оформлении «фазоинвертор», он исключает чрезмерный ход диффузора динамика на резонансной частоте и предотвращает чрезмерный «бубнеж».

Процессор — указывает о наличии в усилителе процессора, специального устройства для коррекции недостатков звука, возникших вследствие особенностей салона автомобиля, расположения акустических систем и т.д.

Усиление баса, Bass Boost, Bass EQ — ступенчатый эквалайзер для регулировки уровня низких частот. Отдельно может выполняться выносной регулятор баса для более удобной регулировки.

Существуют и другие функции, но они являются либо модификациями указанных, либо очень специфичны и не важны для рядового автовладельца.

Как выбрать автомобильный усилитель?

При выборе автомобильного усилителя следует учитывать конфигурацию аудиосистемы, характеристики акустических систем и особенности транспортного средства.

В первую очередь, нужно определиться с количеством каналов усилителя и мощностью. В простейшем случае достаточно 2-канального усилителя, но если в автомобиле четыре акустических системы (фронтальные и тыловые), то нужно 4-канальное устройство. При наличии сабвуфера можно также воспользоваться 4-канальным или 5-канальным усилителем, либо использовать отдельный моноблок.

Что касается мощности, то здесь следует смотреть только в паспорт на параметр RMS. Для большинства легковых автомобилей достаточно, если усилитель будет развивать мощность 50-75 Вт на канал, для сабвуфера мощность усилителя должна быть от 200 Вт и более. При этом для наиболее эффективной и качественной работы аудиосистемы мощность усилителя должна быть не менее 70%, но и не более 120% мощности акустических систем. Хотя всегда лучше иметь акустические системы с запасом мощности — в этом случае минимален риск их повреждения на максимальном уровне громкости.

Также следует учитывать и импеданс (сопротивление) акустических систем — обычно оно бывает 2 (у сабвуферов), 4, 6 и 8 Ом. Один и тот же усилитель на нагрузке с различным импедансом развивает различную мощность, и обычно номинальная мощность измеряется на нагрузке с определенным сопротивлением. Например, если усилитель развивает мощность 50 Вт на нагрузке 4 Ом, то при подключении к 8-омным колонкам он сможет выдать около 25 Вт, а к 2-омным — почти 100 Вт.

При подборе усилителя необходимо обращать внимание на количество и типы разъемов (акустических, линейных входов и выходов, разъемов питания и т.д.) и их качество. С ростом мощности усилителя растут токи (например, 50-ваттный усилитель с 14,4-вольтовым питанием при максимальной мощности может потреблять до 100 Вт, в этом случае по его цепям питания протекает ток до 10 А, а в 500-ваттном усилителе для сабвуфера пиковые значения тока могут достигать 35 А!), протекающие по цепям питания и акустических систем, поэтому должна быть предусмотрена возможность подключения проводов высокого сечения. По этой же причине очень полезным будет и наличие у усилителя предохранителей.

Грамотно выбрав усилитель, вы создадите в автомобиле мощную, качественную и надежную аудиосистему без разочарований и лишних расходов.