Да уж, действительно, не бином Ньютона. Двухканальные усилители — устройства функционально несложные.

КАК ДВАЖДЫ ДВА

Петр ХОХЛОВ. Измерения: Юрий ЕВТУШЕНКО

Forsage Tornado Y-011
Caliber Venom CA 160V2
Ground Zero GZRA 2200X
Fusion FE-1002
Lightning Audio B4.250.2
Audiotop ATx 80.2
Earthquake PH-800W.2
Boston GT-20
Crag A200
MacAudio Z 2200

Типичный набор полупроводниковых устройств (транзисторов и диодов) в дискретной части усилителя мощности тянет на два десятка — где-то чуть больше, где-то чуть меньше, в зависимости от выходной мощности и схемной реализации защиты. Но здесь каждый транзистор или диод единолично (кроме выходного каскада, там два-три транзистора объединены общей функцией) решает свою конкретную задачу. Но если с функциональной точки зрения усилитель мощности (как и почти любое аналоговое устройство) достаточно прост, то уже на уровне дискретных элементов организация его работы, пожалуй, сложнее, нежели у специализированных процессоров. Поэтому, наверное, и говорят, что сделать усилитель мощности просто, куда сложнее сделать его хорошо. Аналоговая техника вообще предъявляет высокие требования к квалификации разработчика — и в этом причина неустанных попыток перевести всё в «цифру».

К счастью, у нас с вами нет нужды (и возможности) глубоко «копать» устройство усилителя, для нас он состоит всего из нескольких звеньев: регулируемый усилитель, корректор АЧХ на басах (попросту буст — так привычнее и как-то чётче), фильтры и усилитель мощности. Есть, правда, один вопрос, который интересует многих продвинутых пользователей, и касается он исполнения выходных каскадов: биполярные или полевые? Существует поверье, что полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) «звучат» лучше, но лично я слышал как очень звучные, так и весьма недалёкие усилители, в выходных каскадах которых стояли приборы того и другого типа. В реальной жизни звучание больше зависит от множества других причин, как то устройства блока питания, организации обратной связи и т.д., по сравнению с которыми радикальное несходство полупроводниковых структур теряет исключительность. Да, верно, температура кристалла полевого транзистора более стабильна, но современные биполярные транзисторы с секционированным эмиттером тоже не склонны к саморазогреву и по области безопасной работы не уступают «полевикам». А транзисторы MOSFET требуют повышенного напряжения питания, а значит, в звуковом тракте неизбежны более высокие наводки от высокочастотного преобразователя.

Не случайно же, когда инженеры итальянского концерна Elettromedia поставили себе задачу создать лучший автомобильный усилитель всех времён и народов, они свой заход на цель сделали на основе технологии IGBP (Isolated Gate Bipolar Transitor) — помеси полевых с биполярными.

Подавляющее большинство «наших» усилителей мощности реализуются на биполярных транзисторах, при этом значительная их часть несёт на себе (хотя бы на упаковке) мощное заклинание «MOSFET Power Amplifier». Видимо, им сказали, что это «носят», это круто, это, так сказать, cool. На самом деле полевые транзисторы в таких усилителях есть, но только все они собрались в преобразователе питания и заняты там важной работой на предписанной им тактовой частоте. Попутно создавая моральное право на сакральную надпись.

Мы уже, кажется, писали, что «нормальная» мощность для автомобильного оконечника, по сути, любая. То есть любой внешний усилитель — судьбоносный шаг вперёд по сравнению с интегральным усилителем головного устройства, работающим от однополярного питания (+14 В) в мостовом режиме. Но для того чтобы обеспечить «полную загрузку» компонентной акустики без выхода усилителя в режим ограничения (клиппирования), требуется, чтобы мощность его составляла примерно 80 Вт (4 Ом). А если исходить из того, что сабвуфер должен в случае нужды получить от усилителя около 250 Вт (в мостовом включении), мощность каждого канала на 2 Ом должна составить примерно 130 Вт. Это те требования по мощности, которые мы вправе предъявлять к усилителям, выходящим за рамки начальной ценовой категории. Участников этого теста я бы отнёс к первой средней весовой (если деньги оценивать на вес) категории, почти все они этим условиям удовлетворяют, в большинстве — даже с солидным запасом. А потому и к мощности сегодняшних одноклассников предъявлялись повышенные требования.

Не надо забывать, что двухканальные усилители — это основной «строительный материал» для устройства развитых звуковых систем в автомобиле. Поэтому мы считаем необходимым присутствие у них линейных выходов. Кстати, если в усилителях стартовой ценовой категории можно встретить прямые выходы (они электрически соединены с входами) с той же вероятностью, что и непрямые, то среди нынешних испытуемых прямых входов не попалось вовсе. Или почти вовсе. В одном случае «ответвление» сигнала было исполнено с помощью резисторов 1 кОм. Экономно и лучше, чем совсем напрямки, но полноценного бустера резистор не заменит. Входы высокого уровня (они пригодятся при апгрейде штатной аудиосистемы) в современных усилителях по понятным причинам встречаются всё чаще, но, кстати, почти никогда — одновременно с линейным выходом. Почему так? Может, вера не позволяет, не знаю, одним словом.

Другие распространённые опции — басовый буст и дистанционный регулятор уровня. Похоже, буст всё же более востребованная деталь, нежели оперативная регулировка уровня, хотя можно представить себе, что дистанционный регулятор будет использоваться только на этапе приборной настройки аудиосистемы в целом. Но если последнюю опцию можно считать факультативной, то фильтры в автомобильном усилителе — не роскошь, а необходимость, причём независимо от того, работает ли он с сабвуфером или с широкополосной акустикой. Минимальные требования для диапазона перестройки частоты среза — от 60 до 130 Гц, с учётом возможных отклонений АЧХ акустики и сабвуфера — от 50 до 200 Гц. Работу с сабвуфером или с широкополосными фронтами мы (как и производители оконечников) считаем двумя основными вариантами применения усилителей. Более высокая граница даёт известное преимущество, в том смысле, что фильтры (и усилитель) можно использовать для работы с басами в трёхполосной системе либо, наоборот, с комбинацией из СЧ и ВЧ-излучателей (мидрейнджа, пардон, и твитера). Но в любом случае комплект фильтров должен быть полным (ФВЧ и ФНЧ) и характеристики их не должны зависеть от частоты среза. Это, как говаривали в старину, норма жизни, хотя в погоне за снижением себестоимости усилителей многие производители от этой нормы отступают. Подтональный фильтр — вещь полезная, хотя восемьдесят процентов сабвуферов (те, что выполнены в закрытом ящике) в нём не нуждаются. Надо только, чтобы сабсоник можно было отключить — на «правильных» записях ощущается недостаток самого низкого баса, даже если подтональный фильтр установлен на 20 Гц. Да, забыл сказать: в современных усилителях буст переехал во входную часть схемы, так что теперь его, как правило, можно задействовать независимо от выбранного типа фильтра. И это правильно — вы вольны использовать внешний фильтр (скорее всего — тот, что в головном устройстве), не отказывая себе при этом в удовольствии покрутить заветную штуковину по настроению.

Похоже, назрела необходимость дать некоторые пояснения по поводу того, как мы определяем частоты среза по характеристикам фильтров. Если фильтр 2-го порядка с характеристикой Баттерворта, притом на эту характеристику не накладываются АЧХ других частотно-зависимых звеньев (сабсоника, к примеру), то здесь всё ясно: за частоту среза принимается частота, соответствующая уровню -3 дБ. Для фильтров 4-го порядка теоретически мы должны принимать частоту, соответствующую уровню -6 дБ, то же самое, кстати, если фильтр 2-го порядка, но о нём известно, что это фильтр Линквица — Райли (по реальному графику это не всегда очевидно). Если же фильтр высокодобротный, то по канонам мы всё равно должны ориентироваться на уровень -3 дБ, хотя относительный спад уровня в этой точке составит где-то 4, а где-то 4,5 дБ. Теперь представим себе, что АЧХ усилителя в районе частоты среза нелинейна — на какой уровень надо ориентироваться в этом разе? Но постойте. Наше ухо оценивает относительный уровень сигналов на близких частотах, скажем, верхних и нижних басов, а если басы, как таковые, подняты относительно средних частот, это воспринимается как изменение тембрального баланса, а не как результат работы фильтров. При использовании фильтров повышенной крутизны АЧХ воспринимается как обрезанная более резко, то есть по субъективным ощущениям частоту среза стоило бы определять, скажем, по уровню -2 дБ, а никак не по -6 дБ. И вообще, нас интересует, как сопрягать соседние полосы, а не как надо правильно мерить частоту среза согласно постулатам теории фильтров, не так ли? Поэтому принято волевое решение: определять частоту среза по спаду уровня на 3 дБ относительно ближайшего максимума. Между прочим, решение принято уже давно, и только сейчас мы нашли место (и время), чтобы расставить точки над «i». Осталось только отметить, что в комментариях к результатам измерений крутизна фильтров 12 дБ/окт. будет приниматься по умолчанию.

И ещё одно маленькое замечание. Мы теперь указываем в таблице и ток холостого хода усилителя: может, кому пригодится, а наш источник питания всё равно его показывает. Вот теперь уже точно функциональные возможности двухканальных усилителей, как и основные принципы их устройства, нам должны быть понятны. Как дважды два.

МЁД & ДЁГОТЬ

Претендент на лидерство увлёкся и в пылу борьбы сильно оторвался от преследователей. Earthquake его фамилия. Здесь вопросов быть не может. Догонявшие его соперники приехали к финишу плотной группой, до фотофиниша дело дошло. Догоняли Ground Zero, Boston и MacAudio, и все трое получают «Рекомендацию». Из этих троих один вызвал наибольшие симпатии, это славно скроенный Boston. От «Лидера» малыш отстал только по мощности, остальные показатели — очень достойные, вы это имейте в виду. Впрочем, будь у него другая мощность, и ценовая категория была бы другая, так что всё по справедливости.