Table of Contents
הבנת הקרן של עיצוב גדול-ואנוו
מגברי כוח לחיזוק קול באיצטדיון, אולמות קונצרטים, וזירות חיצוניות חייבים לספק אודיו נקי, חזק על פני מרחקים ארוכים ובאמצעות סביבות אקוסטיות מורכבות, שלא כמו אודיו ביתי או מערכות מועדון קטנות, המגברים האלה מניעים מערךים קולניים עצום שבו פשרות עיצוב קטנות יכולות להיות מורכבות להידרדרות בלתי סבירה של בנייה, להתמודד עם מגבלות קשות סביב כוח, יציבות תרמי, ניהול, ואמינות ארוכת טווח, כל רכיב של כוח, ללא מגבלות כוח, או כוח אמיתי, אלא גם אם זה יכול להיות יעיל יותר, או כוח אמיתי, או כוח אמיתי, או כוח, או כוח, ללא השפעה יעילה, או כוח אמיתי, או כוח, או כוח אמיתי, ללא מגבלות כוח, או כוח אמיתי, או כוח.
חיזוק סאונד במקומות גדולים גם דורש מגבר לממשק בצורה חלקה עם מעבדי אותות דיגיטליים, מערכות בקרה ברשת, ולעתים קרובות אזורי רמקולים מרובים.המגבר המודרני הוא מכשיר נתונים כמו מכשיר כוח. ניטור מטען, אבחון מרחוק, ומעבדות כוח בזמן אמת כוח ניהול הם כעת ציפיות סטנדרטיות. מעצבים חייבים לאזן את היכולות הדיגיטליות הללו עם היסודות המגדירים בסופו של דבר את האיכות הזו.
דרישות כוח ומערכת הראש
חישוב SPL ו- Wattage דורש
פרמטר העיצוב הראשון עבור כל מגבר גדול הוא תפוקה נאותה של כוח.רמת לחץ סאונד (SPL) דרישות לנהוג החלטות וואטאג '.אולם קונצרט טיפוסי עשוי לדרוש 100-105 dB SPL בפוזיציה התערובת, בעוד פסטיבל חיצוני יכול לעלות על 115 dB SPL ברגעים שיא. כל 3 BV עלייה ב SPL דורש להכפיל את כוח המגבר.
חדר ראש ותגובה זמנית
חדר הראש הוא הפער בין רמת הפעלה רציפה לבין תחילתה של הופעת וידאו.בצליל חי, קטעי מוסיקה כגון בעיטת להיטים או cymbal קריסות יכול לעלות על רמות ממוצע של 10-20 dB. amplifier מדורג עבור 1000 וואט רציף עשוי צריך 4000-5000 וואט של וואט של יכולת פריסה כדי לשחזר את הטראנסים ללא עיוות.מהנדסים לציין מגבר מבוסס על ניתוח דחוס של תוכנית חומר מטבולית, אשר מוביל לדחיסות משמעותי כדי לשפר את הדחיסות דרמטי כדי לשפר את הדחיסה, כדי לשפר את הדחיסה, כדי לשפר את הדחיסה יעילה, כדי לשפר את הדחיסה יעילה יותר, כדי לשפר את הדחיסה יעילה יותר, כדי לשחזר את הדחיסה יעילה יותר, כדי לשחזר את הדחיסה יעילה יותר, כדי לשחזר את הדחיסה יעילה יותר, עם דחיסה יעילה יותר, עם דחיסה יעילה יותר, כדי לשפר את הדחיסה יעילה יותר, כדי לשחזר את הדחיסה יעילה יותר עם דחיסה יעילה יותר, כדי לשחזר את הדחיסה יעילה יותר, כדי לשחזר את הדחיסה יעילה יותר, כדי לשחזר את הדחיסה של הדחיסה יעילה יותר, כדי לשחזר את הדחיסות הראש עם דחיסה יעילה יותר
התאמת ועומס יציבות
הבנה של חוסר אמון ומינימום
מקומות גדולים לעתים קרובות להשתמש במערך רמקולים חזק יותר במקביל להשגת כיסוי.זה מציג מעצמה נמוכה למגבר, בדרך כלל 4ms או 2 הוממים לערוץ. חלק מהמתקנים אפילו לנהוג 1-ohm עומסים. שלב תפוקת מגבר חייב להיות בעל פה אחד של עיוות מינימלי ומינימום של דחיסה, לא יכול להיות מדבק באופן משמעותי מתחת למתח נמוך של התנהגות של 2.8 ליטרים מסוימים, ולא יכול לספק את זה לפחות.
Damping Factor ו- Control
גורם דמינג מתאר את היכולת של המגבר לשלוט ב- EMF האחורי שנוצר על ידי דובר cone לאחר שהאות מפסיק. גורם לחות גבוה (מעל 200) רצוי עבור רבייה נמוכה מאוד. ⁇ החוצה אימפולס, איכות המחבר, אורך כבל משפיע על כל גורם לחות.בתחומים גדולים עם ריצות כבל ארוכות, הפסדים מנוגדים בהפחתה משמעותית של גורם רפויציה.
ניהול עשיר במערכות כוח גבוהות
מקורות מבני דור החמימות
מגברי כוח להמיר את מתח הרכבת DC לפלט אודיו, אבל המרה היא מעולם לא יעילה לחלוטין. Class AB מגבר בדרך כלל לפעול ב 50-60% יעילות, כלומר תפוקה 2000-וואט מייצרת 1300-2000 וואט של חום פסולת. עיצובים של מחלקה D להגיע ל-85-95% יעילות, אבל אפילו 5% חום מ- 10,000-וואט מול ממשקי-מגבר של 500 טמפרטורות תרמיות.
מגניב להתנצל
שלוש גישות קירור עיקריות שולטות בעיצוב מגבר מקצועי.קירור אווירי משתמש אוהדים לדחוף אוויר על פני כיור חום מאוישים.זו השיטה הנפוצה ביותר עבור סיור מגבר כי זה מאזן עלות, משקל, ויכולת תרמית. קירור קונספינגטון מסתמכ על זרימת אוויר טבעית, חיסול רעשים ואבק אגרסיבי, אבל דורש שטח גדול יותר של כיור חום בשימוש קירור קירור קירור קירור כדי למתוח אוויר מתוחים מרחוק, כמו גם מתקני קירור מהירים.
אסטרטגיות הגנה תרמית
ניהול תרמי סופיסטמי כולל מעריצים במהירות משתנה נשלט על ידי חיישנים טמפרטורה על מכשירים פלט, כיור חום, ואספקת חשמל. כמה עיצובים להעסיק קפלבק תרמי, שבו עלייה מגבר מופחת בהדרגה כמו טמפרטורות קריטיות גישה גבולות גישה.זה מאפשר את המופע להמשיך ברמה מופחתת ולא ניתוק פתאומי. Over-tempture חיישנים עם היסטריה למנוע אופניים מהירה.
מגבר להתנצלות ובחירת הכיתה
דרגה AB להאזנה בינונית ומעניינת
מגברי כיתה AB מציעים לינאריות מעולה ועיוות צלב נמוך.הם עדיין מועדים עבור נהגים גבוהים ו ניטור ההתייחסות שבו איכות קול מוחלט חשובה יותר מאשר יעילות.עם זאת, התפוקה התרמית שלהם ואת גודל פיזיקלי שלהם להפוך אותם פחות מעשי עבור ערכים גדולים שבו מאות אלפי וואט נדרשים. כמה יצרנים משתמשים ב-AB עבור ערוצי קול מלפני בית במערכות אחרות, שמירה על האופי העליון של זה חלק זה חלק מהנושאים.
דרגה D עבור סולם ויציבות
Class D מגברים משתמשים במודולציה הדופק-width (PWM) כדי להחליף את המכשירים פלט בין מלא על ידי עומס מלא וממלא לחלוטין של מדינות, להפחית באופן דרמטי את הניתוק בשלב הפלט.מודרני Class D עם מעבר גבוה (300 k ל 2 MHz) ופילטרים מתקדמים להשיג עיוותים הרמוניים מוחלטים (THD) מתחת ל-0 0.01%, בדומה ל-AB יישום עבור ספקטרום גדול, ומאפשרים של D.
סליחות ובינלאומית
חידושים אחרונים כוללים רב-דרגתיים D להתנצלות כי משתמשים במסילות מתח מרובות כדי להפחית את החלפת ripple ופלט סינון דרישות סינון. עיצובים היברידיים משלבים את השלבים של Class D עם מסלולי אודיו אנלוגיים או מבנים משוב חדשים שמתאימים ל-Horichange חפצים. גישות אלה מכוונים את היעילות של Class D עם הביצועים של דרגה גבוהה AB, והם נפוצים יותר ויותר במגברים.
אותות אינטגרציה ו Noise Mitigation
עיצוב Input Stage
שלב קלט קובע את רצפת הרעש ודחייה משותפת של כל המגבר.מאזן קלט עם מגברים באיכות גבוהה דיפרנציאלי דיפרנציאלי דוחה לחות והתערבות שנאספו על ידי ריצות כבל אנלוגיות ארוכות מן הקונסולה ערבוב או DSP. Inputance צריך לעלות על 10 kohms כדי להימנע מטעינה שלבים קודמים. RF ממעצבים מונעים התערבות רדיו ממיקרופון אלחוטי, שידור, או משדרים ישירות של קווימותק.
עיצוב אספקה ו רעש
החלפת אספקת חשמל במגברים מודרניים מייצרת ripple גבוה שיכולה להיכנס אל נתיב אודיו אם לא סינון בזהירות. Multi-שלב סינון, כוכבים מעומקים, והפרדה פיזית של אספקת חשמל ולוחמי אודיו להפחית הפיכה רעש. חלק מהעיצובים משתמשים בשלבי אספקת חשמל מבוישים כדי לבטל את הקרע בקו ההחלפה.
ריצוף ומגן
לולאות קרקעיות במתקנים גדולים יוצרות חומוס כי הוא גלוי דרך מערכת הקול. עיצוב מגבר חייב לכלול מתגי הרמת קרקע, קלטות אודיו מבודדים, ופריסת PCB זהה מפרידה את הקרקע כוח מקרקע אות. צ'אסזה המקרקע דרך מסילות יכול ליצור לולאות נוספות, כל כך הרבה מתפעלים סיור משתמשים נקודות מתבודדות ומערכי קרקע שמאפשרים את המערכת להיות הוקמה בנקודה אחת.
מעגל הגנה ומערכת אחריות
הגנה על הפנים וקצר-Circuit
מגברים פרוסים במקומות גדולים להתמודד עם תנאי עומס בלתי צפויים.כבלים יכולים להיות מרוסקים, מחברים יכולים להיכשל, ונהגים יכולים קצרים.הגנה על פני זמן רב מספיק כדי למנוע נזק למכשירי הפלט בזמן לא לגרום באופן כוזב על טראנסים חד-דומים לגיטימיים.מטען הנוכחי המדביק כי לפקח על מכשיר הפלט בזמן אמת ולהפחית את הכונן הם סטנדרטיים.
DC Offset Protection
מכשיר פלט כושל יכול להציב DC מתח על קו הדובר, להרוס נהגים יקרים בתוך שניות. DC מדפים גילוי עוקב אחר הפלט המגבר עבור כל רכיב DC ולגרום לניתוק בתוך מ"שניות.הגנה זו היא חובה עבור כל מגבר המשמש חיזוק קול מקצועי.
הגבלת וניהול כוח
קלופינג קשה מייצר הרמוניות גבוהות מאוד שיכול לפגוע בנהגים דחיסה וציוצים.קל מגבילים את רווח קלט כאשר המגבר ניגש לתפוקה מקסימלית, החלקה את המעבר לתוך קידוד.עיצובים מתוחכמים יותר משתמשים מגבילים אמיתיים להגיב לשיאים גלפורים ולא רמות ממוצעות של ניהול כוח מאפשר למפעילי מערכת להגדיר מקסימום מגבר הנוכחי, מניעת נסיעות מעגליות כאשר מספר רב של ממריצים בביקוש בו זמנית.
עיבוד עיצוב מבוסס-Specific Design
האולם הגדול והתיאטרון
מתקנים קבועים באולםי קונצרטים לעתים קרובות עדיפות איכות השמע על כוח מוחלט. amplifiers עם רצפות רעש נמוכות יותר, גורמי לחות גבוהים יותר, ואספקת כוח ליניארית הם נפוצים.ניהול תרמית חייב לקחת בחשבון חדרים סגורים עם אוורור מוגבל.
איצטדיון ו-Out Arenas
מערכות אצטדיון דורשות כוח מסיבי לכסות אלפי מושבים. amplifiers ממוקמים לעתים קרובות בחדרים מגבר מבוזר קרוב אשכולות רמקולים כדי למזער ריצות כבלים והפסדי חשמל.חדרים אלה עשויים להיחשף לקיצוניות טמפרטורה, כך מגבר עם טווחי טמפרטורה רחבים תפעוליים קירור אגרסיבי הם חיוניים. רמקולים ארוכים רמקולים דורשים מגבר עם יכולות מתח גבוהות כדי להניע את האותות על פני כמה מרחקים או עיכובים ישירות 100V דורשות.
פסטיבל ו-Touring Systems
יכולת וחוספסות להגדיר סיור עיצוב מגבר. Lightweight Class D מגבר עם אספקת חשמל משולבת ובקרת רשת הם סטנדרטיים. ממדי Rack חייבים להתאים מקרים טיסה סטנדרטיים.ממממממממממממגברי טורינג חייב לסבול רטט במהלך תחבורה, טיפול גס, ומטען כוח מהיר. Connectors משתמשים במנע מנגנונים מניתוק מקרי.
שילוב עם DSP ו- Network Control
על הסיפון DSP לעומת עיבוד חיצוני
מגבר מודרני רבים כוללים DSP משולב מסנן צלב, השווה, עיכוב, מגביל, ורמקול הגנה על רמקול. Onboard DSP מבטל את הצורך במצרי עיבוד נפרדים, צמצום מורכבות המערכת ואת הכדאיות שרשרת אותות. מהנדסים חייבים לבחור בין עיבוד מגבר המגביר יחידות DSP ייעודיות ניהול מרוכז. Integrated DSP. Integrated Materials מציעה נוחות ולהפחית את כבללינג, בעוד מעבדים חיצוניים מספקים גמישות רבה יותר עבור מערכות בקרה מרכזי.
פרוטוקולי בקרת רשת
רשתות בקרה כגון AES70 (OCA), דנטה, AVB ופרוטוקולים של היצרן הקנייני מאפשרים ניטור ובקרה של אלפי ערוצים מגבריים מממשק יחיד. ניטור בזמן אמת כולל כוח תפוקה, טמפרטורה, תנופה ומעמד לקוי.
פיקוח ותחזוקה חיזוי
מגברים מתקדמים יכולים למדוד גודל ושלב של כל נהג מחובר.שינויים בכישלון מצביע על השפלה קולית, נזק cone או מחברים רופפת.על ידי חסימה גורפת לאורך זמן, המערכת יכולה לחזות כישלון הנהג לפני שזה קורה.יכולת זו אינה ראויה למתקנים קריטיים של משימות שבו בזמן האירוע הוא בלתי מתקבל על הדעת.
המונחים: system Tuning
בחירת כבל וחלוקת כוח
בחירת מקלל משפיעה ישירות על משלוח כוח. .ארוך כבל פועל בכפייה נמוכה דורש חוט כבד-מגוגן (AWG 10 או 12) כדי למזער הפסדים התנגדות ולשמור על גורמים איכותיים. Connector: נוטריק דוברים סטנדרטיים עבור סיור בשל מנגנון נעילה שלהם וקיבולת נוכחית גבוהה.חלוקה כוח חייב לקחת בחשבון עבור סך מוחלט של כל המגברים במצר, כולל תצורה של תכונות כוח רבות.
⁇ ו-Alignment
מערכת calibration כוללת הצבת מבנה רווח מגבר כך אות קלט מן הקונסולה או DSP מניע את המגבר לתפוקה מלאה ללא קידוד.השגת התאמה בין ערוצי מגבר מבטיח עקבי SPL על פני המערך.מערכות מודרניות להשתמש שגרות קליברציה אוטומטית כי בהזרקת אותות בדיקה, מודדת תפוקה, והתאמה של DSP לתבניות הכיסוי.
בטיחות ובטיחות חשמלית
עמידה בטיחותית עם קודים חשמליים מקומיים אינה ניתנת להשגה.מממממממממממממממממממגבר חייבת לכלול ריצוף הולם, שברי מעגל, והסמכת בטיחות (UL, CE, וכו ') Rack מקרקע חייב למנוע פוטנציאל מגע בין משטחים מתכת.עבור אירועים חיצוניים, הפרעות מעגל תקלות קרקע (GFCIs) להגן על אנשי צוות בתנאים רטובים.
כיוונים עתידיים בטכנולוגיה מגבר
גליום Nitride Output מכשירים
גליום nitride (GaN) transistors שדה-אפקט מאפשר מעבר תדרים מעל 10 MHz עם השפעה נמוכה יותר מאשר סיליקון MOSFETs. GaN מבוסס amplifiers יכול להשיג יעילות גבוהה יותר דרישות מסנן פלט נמוך יותר, פוטנציאל לכווץ גודל מגבר נוסף עוד יותר תוך שיפור רוחב פס אודיו. מוקדם מגמנטים אודיו מסחרי כבר להפגין עיוות נמוך יותר ותגובה מהירה יותר.
מגבר תוכנה-Defined Amplifiers
הגבול בין חומרה ותוכנה מגבר ממשיך לטשטש. ⁇ DSP, אלגוריתמים של בקרת קושחה-upgradable, ו ניטור מבוסס ענן מאפשרים למגברים להיות repurposed עבור סוגים שונים של מקומות באמצעות עדכוני תוכנה.מגבר עתידי עשוי להתאים את הפרמטרים שלב הפלט שלהם בהתבסס על ניטור בזמן אמת, יעילות וגמישות עבור תנאים נוכחיים.
ניהול כוח בר קיימא
תקנות יעילות אנרגיה ומטרות קיימות דוחפות מעצבים מגבריים לצריכת חשמל נמוכה יותר, יעילות תפעולית גבוהה יותר, וחומרים הניתנים למחזור. Power-over-Ethernet (PoE) ותכניות הפצה נמוכות אחרות מכוונות נמוך יותר מתעוררות לאזורים קטנים יותר, בעוד מערכות גדולות משתמשות באחסון אנרגיה ותכונות תגובה דורשות אשר מקטין את עיצובי ה-Ratifier, אשר צורכים כוח מינימלי בתרחישים נמוכים או נמוך של פעולות של PLS עבור שעות הפעלה רבות.
מסקנה
תכנון כוח מגבר עבור חיזוק קול במקומות גדולים דורש שליטה הן הנדסה אנלוגית בסיסי ואינטגרציה דיגיטלית מודרנית. Power פלט תכנון חייב לקחת בחשבון עבור חדר ראש, וריאציות מאוישות, ואת גיאומטריה. אסטרטגיות ניהול תרמית לקבוע אם מגבר מספק ביצועים אמינים או סובל כישלונות מוקדם.טופולוגיה בין Class AB, Class D, ועיצובים היברידית יעילות, גודל, איכות נגד דרישות אודיו ספציפי של פונקציות הפעלה, או שימוש קבוע, או אמצעי בקרה.
עבור מהנדסי המערכת והמתקין, המפתח להצלחה הוא בתכנון יסודי: חישוב דרישות SPL, הבנה תכונות העומס, בחירת קירור מתאים וחלוקה כוח, ושילוב מגבר עם DSP רחב יותר ואת המערכת האקולוגית רשת. עיצוב המגבר הטוב ביותר לא יכול לפצות על ארכיטקטורת מערכת ירודה, אבל מגבר מעוצב היטב עושה כל חלק אחר של מערכת הקול לבצע בשיאה.
(ב) לקריאה נוספת על עקרונות עיצוב מוגברים וחיזוק קול מקצועי, ייעוץ משאבים מן ה-FLT:0Audio Engineering SocietyFLT:1, מאמרים טכניים מ-FLT:2Crown AudioofLT 3 ו-FLT:4PowerRaftFLT:5, ומדריכי תעשייה של קהילת אודיו לאומי של FLT:6.