Как выбрать усилитель

Автомобильный усилитель – один из важнейших компонентов аудиосистемы, без которого последняя не сможет выдать достойный звук. А поскольку обычная заводская магнитола, которая является часть комплектации авто, для работы с продвинутой аудиосистемой не хватает, водителям приходится докупать усилитель отдельно. На словах это просто, а вот на деле нет – нужно учесть ряд характеристик, разобраться в типах автомобильных усилителей. Об этом мы и поговорим.

О чем идет речь

Под автомобильным усилителем мы понимаем компонент как аудио, так и аудио- и видеосистемы, предназначенный для усиления аудиосигнала до того уровня, на котором он может быть обработан элементами акустической системы. Или, проще говоря, это электронный усилитель мощности.

Одной из особенностей автомобильных аудиосистем является то, что они питаются от источников низкого напряжения. При этом нередки скачки напряжения, перепады температур, вибрации и еще ряд пагубных внешних воздействий. По этой причине автомобильный усилитель – вещь не слишком компактная, но относительно простая и очень надежная.

Характеристики усилителей автомобильной акустики

Характеристик усилителей много. Вот некоторые из них: отношение сигнал/шум, чувствительность и так называемый демпинг-фактор. Мы не даром упомянули именно их – они не столь важны при инсталляции аудиосистемы (практически у всех современных усилителей эти параметры одинаковы). А вот основных характеристик, которые обязательно нужно учитывать при выборе, всего три:

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

Один из элементарных параметров – рабочий диапазон. Медики уверяют, что человеческое ухо воспринимает звуки частотой от 20 до 20000 Герц. Стандартом Hi-Fi как раз и предусмотрен этот диапазон. На деле же большая часть усилителей широкополосная: нижний диапазон колеблется в районе 30-50 Герц, а верхний в районе 16000-18000 Герц. Такая погрешность допустима – в действительности не всякий человек воспримет звуки из всего вышеуказанного диапазона. По этой причине наиболее распространенные универсальные усилители широкополосные, а вот узкополосные рассчитаны на работу с сабвуферов – диапазон частот равен 20-400 Герц.

Коэффициент нелинейных искажений (обычно пишется КНИ) – параметр, описывающий вносимые искажения в сигнал. КНИ всегда указан в процентах. Поскольку усилитель состоит из 4 компонентов, каждый из которых вносит свои «поправки» в сигнал (идеальная синусоида на входе меняет свою форму на выходе), стоит выбирать те усилители, которые имеют самый маленький КНИ. Если он ниже 0,3%, то уже можно говорить о том, что мы приближаемся к стандарту Hi-Fi. Если искажения выше 1%, звук на выходе будет хрипящим, бубнящим и т.д.

Что касается мощности, то она является в той же мере основным параметром для покупателя компонентов аудиосистем, что и для маркетолога. Различают два типа мощности:

1. Максимальная (PMPO);
2. Номинальная (RMS).

На сегодняшний день так и не была принята единая методика определения мощностей усилителей частот низкого диапазона. Так что производитель измеряет ее по-своему, а оценить сам усилитель предлагает по максимальной мощности. В этом и загвоздка. При выборе нужно руководствоваться только номинальной мощностью – она измеряется в нормальных условиях (нелинейные искажения не превышают 1%), которые характерны для работы усилителей при питании от бортовой электрической сети. Сама же мощность характеризует способность устройства усилить сигнал без его искажений – как раз то, что нужно любителям музыки. Что касается PMPO, то с этим понятием связано много мифов. Давайте разберемся.

Подробнее о максимальной мощности динамиков и усилителей

Следующий пример не учитывает некоторые моменты (косинус Фи, частоту, индуктивность), но является базовым для понимания того, чем же является максимальная мощность динамиков и усилителей.

Представим себе простейшую схему: канал усилителя, питающийся от источника в 40 Вольт и динамик с сопротивлением 4 Ома. Согласно формуле мощность равняется квадрату напряжения, поделенному на сопротивление. По нашим условиям это 400 Ватт. Для сравнения, лампочки на 200 Ватт вполне хватает для того, что осветить лестничный пролет. А если взять сабвуферный усилитель, требующий питание, к примеру, 80 Вольт? Получится, что потребляемая мощность 1600 Ватт. И учтите: уже упомянутая 200-Ваттная лампочка погорит несколько минут и нагреется так, что ее в руках держать будет попросту невозможно. Но ведь сердцем аудиосистемы являются катушки, выполненные из тонкой проволоки! Теперь подведем эту теорию к реальным вещам: производителя усилителей предпочитают выделять в паспорте максимальную мощность устройства – ту самую мощность, при которой катушка еще не сгорит.

Базовой задачей усилителя является выдача сигнала, имеющего более высокое напряжение, который бы полностью совпадал по форме с изначальным сигналом, имеющим малое напряжение. Единого стандарта определения максимальной мощности нет до сих пор потому, что каждый производитель вправе определять эту самую мощность при самых разных значениях сопротивления, учитывать соответствующее напряжения и следить за тем, на что похож сигнал на выходе (чистая синусоида или не пойми что). Тривиально: найти ту мощность, при которой усилитель дает динамик сигнал с минимальными искажениями.

На деле указанный производителем PMPO усилителя описывает то, как работает устройство в условиях перегрузок и соответствующих им искажениях поступающего сигнала. Выражаясь не вполне точно: каким при максимальной мощности будет хрип (не музыка!). Параметр не объективен, на него стоит обращать внимание в последнюю очередь.

На что важно обратить внимание

Кроме знания того, какие характеристики являются ключевыми при выборе усилителя мощности, стоит знать и о некоторых функциях. Как правило, они указаны без расшифровки в паспорте устройства. Разберемся же в их:

• Bridge. Переводя: мостовое подключение. Это указатель того, могут ли работать два усилителя в так называемом мостовом режиме;
• High Level и High Input. Речь идет о входе сигнала высокого уровня. На деле это означает, что сигнал будет сниматься с выхода колонки, так как устройство не имеет линейного входа;
• Line Input и Low Input. Проще говоря, линейный вход, который нужен для подключения того головного устройства, которое оборудовано линейным выходом. Стандартным разъемом является RCA;
• Процессор. Электронный компонент, корректирующий недостатки звука, непременно возникающие в силу расположения акустики, особенностей автомобильного салона и прочего;
• Усилители баса (Bass EQ и Bass Boost). Усилитель имеет эквалайзер, предназначенный для регулировки частот. Удобно, когда эквалайзер выносной;
• Кроссовер и фильтры. Речь идет о наличии фильтров, которые разделяют аудиосигнал на 3 полосы, т.е. на те, что будут воспроизводиться соответствующими динамиками (низкие, средние + высокие частоты).

Отдельно стоит рассказать о фильтрах. Выделяют следующие типы:

1. Низких частот (сокращенно ФНЧ или LPF) – фильтры, которые выделяют сигнал только для сабвуфера;
2. Полосовой фильтр (сокращенно BP) – фильтр, выделяющий сигнал для его последующей обработки и воспроизведения звука мидбсовыми динамиками;
3. Высоких частот (сокращенно HPF) – фильтры, выделяющий сигнал только для высокочастотных динамиков;
4. Ультранизких частот (обычно просто Subsonic) – отдельный фильтр, который предотвращает передачу сабвуферу сигнала, отвечающего ультранизким частотам. Фильтр очень полезен, так как исключает воспроизведение совершенно невнятных, бубнящих звуков фазоинвертором.

Классы усилителей

Для начала определимся с тем, что такое класс усилителя. Отбросим все конструктивные элементы устройства, кроме одного: выходного каскада (оконечника). Суть в том, что все предшествующие ему элементы отвечают за прием сигнала, деление и усиление. К примеру, блок обработки входного сигнала анализирует получаемый сигнал, корректирует (удаляет искажения) и усиливает до того уровня, с которым могут «работать» остальные части усилителя. Далее идет драйвер, отвечающий за деление и усиление сигнала. Вот тут и выходит на передний план выходной каскад, по которому и определяют класс усилителя. Вот какими могут быть классы:

• Класс А. Представлен устройствами с наилучшей линейностью, но не имеющими высокий коэффициент усиления в тех случаях, когда потребление энергии высоко. Проблема в том, что КПД устройств равняется 20-30%. Проще говоря, потребляя 100 Ватт от аккумулятора, усилитель будет выдавать сигнал, максимальная мощность которого не превышает 20-30 Ватт. Самые лучшие Hi-Fi аудиосистемы имеют ламповый усилитель класса А. В остальных случаях (а это большинство) однотактные усилители не используются – маломощные;
• Класс B. Если сравнивать с усилителями представленного выше класса, эти вдвое более эффективны. Вот только искажения сигнала на выходе будут значительнее. Для автомобильных аудиосистем не годятся;
• Класс C. Представлен усилителями с высочайшим параметром КПД – порядка 75%. При этом возрастают и искажения. Теоретически класс C мог бы использоваться в Hi-Fi системах, если не искажения при усилении сигнала;
• Класс AB. Усилители этого класса имеют двухтактный выходной каскад. По сути, симбиоз классов A и B – мощностные показатели приемлемы (но хуже чем у класса B), уровень искажений относительно невысок, экономичность в норме. Большинство автомобильных Hi-Fi систем используют усилители этого класса;
• Класс D. Иначе имеются «цифровым». Принцип его работы следующие: сигнал звуковой частоты при работе устройства преобразуется в ряд последовательных импульсов, которые затем усиливается компаратором и снова преобразовывается в сигнал звуковой частоты. Сам усилитель отличается компактностью, но вот по качеству выдаваемого звука явно уступает тому, что относится, скажем, к классу AB.

Широкое применение нашли усилители только двух классов: промежуточного AB и цифрового D. К примеру, приборы класса A используются редко по двум причинам: они не могут похвастать высоким коэффициентом усиления и они слишком громоздкие. Не на последнем месте и экономичность – лучшие из представленных на рынке усилителей класса A очень дорогие.

Группы усилителей

Поскольку для лучшего воспроизведения звука приходится использовать несколько динамиков (в идеале трех разных типов), логично было бы использовать сразу несколько усилителей. На практике автомобиль оснащают одним усилителем. Конечно, меломаны могут отдать предпочтение, скажем, сабвуферам с уже встроенным усилителем – тогда на борту автомобиля будет находиться сразу два таких устройства. Но это не всегда рационально. Во-первых, сабвуфер с усилителем занимает много места. Во-вторых, само устройство может быть не лучшего качества и вместо нормального усиления мощности сигнала по узкому диапазону. Профи советуем брать хороший усилитель отдельно и хорошие динамики тоже отдельно.

Выделяют шесть групп усилителей:

• 1-канальные. Иначе их называют моноблоками. Моноблок работает с сабвуфером. На практике в моноблоке есть нужда только в тех случаях, когда владелец авто хочет поставить себе мощную аудиосистему с мощным же усилителем низкочастотного сигнала. 1-канальные усилители высокомощные (сотни, иногда тысячи Ватт);
• 2-канальные. Обычные стереофонические усилители, которые могут обеспечивать работу сабвуферов при подключении приборов мостовой схемой;
• 3-канальные. Усилители, имеющие отдельный канал, по которому может работать сабвуфер. Долгое время 3-канальные устройства были основными, но сегодня правят балом усилители следующей группы;
• 4-канальные. Относительно простые и очень универсальные усилители, имея которые можно подключать акустические системы по различным схемам. К примеру, с такими усилителями может работать как фронтальная, так и тыловая акустика, а при подключении мостовой схемой еще и сабвуфер;
• 5-канальные. По сути, 4-канальный усилительный усилитель с отдельным выводом для сабвуфера;
• 6-канальные и 7-канальные. Иначе такие усилители называют многоканальными. Используются редко, поскольку нужны только для инсталляции сверхдорогих и высококачественных аудиосистем по эксклюзивным проектам.

3-канальные устройства сегодня почти полностью вытеснены 4-канальными, а вот 2-канальные по-прежнему распространены. Так что при выборе усилителя вы столкнетесь с представителями лишь двух групп.

Делаем правильный выбор

Ранее мы рассказывали об особенностях аудиосистем авто в отдельной статье. К примеру, там речь шла об импедансе – одной из характеристик, которая не описывает добротность динамиков, но являющейся ключевой при инсталляции всего звукового оборудования. Импеданс сабвуферов самый низкий, у других динамиков он выше. Ключевой момент в следующем: покупателю нужно прикинуть, как импеданс соотносится с мощностью. К примеру, на нагрузке в 2 Ома устройство выдаст мощность в 100 Ватт, а вот при нагрузке в 4 Ома это будет около 50 Ватт. Как теоретически, так и опытным путем было определено, что опасаться нужно не избыточной, а, напротив, малой мощности.

Продолжая разговор о мощности, советуем учесть еще один момент. При выборе усилителя обращайте внимание только на номинальную (RMS) мощность, причем выбирайте устройства с «запасом». Вот как это выглядит: вы задаетесь мощностью всей акустической системы и выбираете усилитель, у которого мощность в процентном соотношении равна чуть меньше 120% мощности всей системы. Минимумом будет 70%. В этом случае вы минимизируете риск как механического, так и теплового повреждения. Чаще всего выходят из строя маломощные усилители. В подавляющем большинстве случаев справедливы следующие правила:

• Для аудиосистем в легковом транспорте подойдут усилители с RMS около 50 Ватт на 1 канал. Никогда не меньше 35 Ватт, в редких случаях 75 Ватт;
• Для грузового транспорта подойдут усилители с 75 Ваттами на канал. Любителям более объемного звучания подойдут усилители той же мощности;
• Если водитель прочувствовать сногсшибательный бас, лучшим выбором станут усилители с RMS порядка 100 Ватт на 1 канал;
• Для работы сабвуфера потребуются усилители с RMS в диапазоне 200+ Ватт (здесь важно учесть импеданс). В этом случае бас будет хорошо сбалансирован и не будет сильно выбиваться из музыкального фона.

Не забывайте также о количестве каналов. Для простой аудиосистемы с головой хватит 2-канального усилителя. Если компонентов акустической системы четыре, то и устройство должно быть четырехканальным. С иными вариантами вы вряд ли столкнетесь, да и особо смысла в них нет. Исключения: дорогостоящие 5-канальные усилители, которые придется по душе заядлым меломанам.

Надежность аудиосистемы также будет определяться тем, имеет ли усилитель предохранитель. Это обезопасит его от действия высокого тока, от которого особенно часто страдают устройства, работающие в тандеме с сабвуферами.

Экскурс по брендам

И, наконец, еще один параметр, который можно поставить на одно место с номинальной мощностью: производитель. Призерами зрительских симпатий являются следующие:

• Alpine (Япония) – производит лучшие усилители. Модельный ряд настолько широк, что вы сможете найти как простенькие двухканальные устройства, так и сложные пятиканальные со множеством опций по улучшению характеристик звука;
• Genesis (США) – выпускает компактные и легкие усилители, которые практически не греются при работе. На практике хорошо справляются с СЧ и ВЧ, а вот с НЧ справляются чуть выше среднего;
• Audison (Италия) – практически все усилители данной фирмы оборудованы развитым кроссовером, имеют хороший запас мощности. К тому же они безотказно работают в любых условиях. Минус: цена. Выделим устройства линейки Voce – в своей ценовой категории они не знают конкурентов.

Также советуем обратить внимание на производителя Blaupunkt (Германия) и Hertz (США). Отличную автомобильную акустику предлагает китайский Calcell.

Вывод

Усилитель – один из важнейших компонентов продвинутой акустической системы автомобиля. Имея достойные динамики и усилитель можно легко добиться зубодробительного баса, с которым даже посредственная музыка будет звучать очень хорошо. Конечно, качественный усилитель стоит немалых денег, но мы можем заверить меломанов: оно того стоит!