Mehrere elektronische Verstärker können so angeschlossen werden, dass sie eine einzelne schwebende Last (Brücke) oder eine einzelne gemeinsame Last (parallel) ansteuern, um die Leistung (Physik) zu erhöhen, die in verschiedenen Situationen verfügbar ist. Dies ist häufig in Audioanwendungen zu finden.
Überblick [ edit ]
Überbrückte oder parallele Betriebsmodi, die normalerweise Audio-Leistungsverstärker einschließen, sind Verfahren zum Kombinieren des Ausgangs zweier identischer Verstärker, um das zu liefern, was tatsächlich bewirkt wird. ein Monoverstärker. Die Kombination von mehr als zwei Verstärkern kann nach den beschriebenen Grundprinzipien erfolgen, einschließlich der Möglichkeit der Kombination von Brücken- und Parallelmodi.
Zwei identische Verstärker werden meistens in einem gewöhnlichen Fall mit einer gemeinsamen Stromversorgung angetroffen und würden normalerweise als Stereoverstärker betrachtet. Jeder herkömmliche Stereoverstärker kann im Brücken- oder Parallelmodus betrieben werden, vorausgesetzt, die üblichen Lautsprecheranschlüsse (normalerweise schwarz) sind mit der Masseschiene innerhalb des Verstärkers verbunden.
Einige Zweikanalverstärker oder Stereoverstärker verfügen über die integrierte Möglichkeit, im Bridge-Modus zu arbeiten, indem Sie einen Schalter betätigen und die auf der Rückseite oder im Handbuch angegebenen Eingangs- und Ausgangsanschlüsse beobachten. Diese Option wird am häufigsten in Hochleistungs-PA-Geräten oder Verstärkern für Car-Audio-Anwendungen gefunden. Der Betrieb im Parallelmodus erfordert keine besondere Einrichtung und wird lediglich durch die entsprechende externe Verbindung realisiert.
Stereoverstärker verfügen normalerweise über ein gemeinsames Steuerelement für Gain und häufig für Bass / Treble. Wenn Sie in den Bridge-Modus wechseln, werden alle Kanäle automatisch identisch verfolgt. Wenn Zweikanalverstärker über separate Steuerungen verfügen und auf den Bridge-Modus umgeschaltet werden können, sind nur die Steuerungen auf einem Kanal betriebsbereit.
Wenn der Benutzer seine eigenen Verbindungen für den Bridge- oder Parallelmodus implementiert und die Verstärker über individuelle Steuerelemente verfügen, ist darauf zu achten, dass beide Steuerelemente gleich eingestellt sind.
Überbrückter Verstärker [ edit ]
Eine überbrückte Last (BTL), auch bekannt als brückentransformiert und . bridged mono ist eine Ausgangskonfiguration für Audioverstärker, eine Form der Impedanzüberbrückung, die hauptsächlich in professionellen Audio- und Fahrzeuganwendungen verwendet wird. [1] Die beiden Kanäle eines Stereoverstärkers werden mit demselben elektrischen Mono-Audiosignal gespeist Polarität umgekehrt. Ein Lautsprecher ist zwischen den beiden Verstärkerausgängen angeschlossen, überbrückt die Ausgangsklemmen. Dies verdoppelt den verfügbaren Spannungshub an der Last im Vergleich zu demselben Verstärker, der ohne Überbrückung verwendet wird. Die Konfiguration wird am häufigsten für Subwoofer verwendet. [2]
Typische Schaltung [ edit ]
Beispiel. Zwei Verstärker mit jeweils maximal 100 Watt für eine Impedanz von 4 Ω (vier Ohm); Im Bridge-Modus erscheinen sie als Mono-Verstärker mit 200 Watt an 8 Ohm. Dies ist die am häufigsten missverstandene Betriebsart und erfordert zusätzliche Schaltungen, wenn das Verstärkerpaar nicht über die eingebaute Einrichtung verfügt. Das Bild zeigt zwei identische Verstärker A1 und A2, die im Brückenmodus angeschlossen sind. Die Signale, die jedem Verstärker des Paares präsentiert werden, sind gegenphasig. Mit anderen Worten, da das Signal in einem Verstärker positiv schwingt, schwingt das Signal im anderen negativ. Wenn zum Beispiel der maximale Ausgangsspannungshub jedes Verstärkers zwischen einer Spitze von + und - 10 Volt liegt, liegt der Ausgang des einen Verstärkers bei + 10 Volt, so liegt der Ausgang des anderen Verstärkers bei –10 Volt, was bedeutet, dass Last (ein Lautsprecher) sieht jetzt eine Spitzendifferenz von 20 Volt zwischen den "heißen" (normalerweise roten) Ausgangsklemmen. Durch das Ansteuern der Last zwischen zwei Signalen entgegengesetzter elektrischer Polarität sieht jeder Verstärker nur die Hälfte der elektrischen Impedanz der Last. [3]
Die Bereitstellung des gegenphasigen Audioeingangssignals kann auf verschiedene Arten bereitgestellt werden. die entsprechende Kenntnisse und Fähigkeiten erfordern.
- durch eine interne Modifikation, wie die von Rod Elliot in http://sound.whsites.net/project20.htm beschriebene, von einer einfachen aktiven Phasensplitter-Schaltung außerhalb des Verstärkers;
- von a Audio-Eingangstransformator mit Phasenaufteilung außerhalb des Verstärkers.
Die Bridge-Modus-Option wird häufig in PA-Systemen und insbesondere in Car-Audio-Anwendungen verwendet, um Basslautsprecher mit hoher Leistung zu speisen. Auto-Audioverstärker haben üblicherweise nur eine Versorgung von 13,8 Volt, und das Erhalten der Spannungspegel in der Verstärkerschaltung, die selbst für geringe Leistungen erforderlich ist, ist teuer. Der Betrieb im Bridge-Modus hilft, die benötigte Energie zu geringeren Kosten bereitzustellen.
Vor- und Nachteile [ edit ]
Da zwei Verstärker mit entgegengesetzter Polarität und gleicher Stromversorgung verwendet werden, ist die Verwendung eines DC-Sperrkondensators nicht erforderlich der Verstärker und die Last. Dies spart Kosten und Platz, und es gibt keine Leistungsreduzierung bei niedriger Frequenz aufgrund des Kondensators. [4]
Das Überbrücken eines Verstärkers erhöht die Leistung, die einem Lautsprecher zugeführt werden kann, jedoch nicht Erhöhen Sie die verfügbare Gesamtleistung des Verstärkers. Da ein Brückenverstärker im Monomodus arbeitet, ist für den Stereobetrieb ein zweiter identischer Verstärker erforderlich. Bei überbrückten Verstärkern wird der Dämpfungsfaktor halbiert. Da der überbrückte Ausgang des Verstärkers schwebend ist, sollte er niemals geerdet werden, oder er könnte den Verstärker beschädigen. [5]
Vierfacher Power-Mythos [ edit ]
In Audio-Chat-Foren behaupten einige Hobbyisten, dass dies der Fall ist Wenn Sie ein Stereopaar eines Verstärkers im Bridge-Modus betreiben, kann die vierfache Leistung (eines der Kanäle des Paars) erzielt werden. In dieser Hypothese wird darauf hingewiesen, dass die Leistung proportional zum Quadrat der Spannung ist. Wenn die Ausgangsspannung - wie im Brückenmodus - verdoppelt wird, steigt die verfügbare Leistung um den Faktor vier.
Dies wäre der Fall, wenn der Verstärker im Brückenmodus zum Ansteuern von Lautsprechern mit der gleichen Impedanz wie im Stereomodus verwendet würde. In diesem Fall würde sich jedoch auch der Strom durch den Lautsprecher und den Verstärker verdoppeln, was die Verstärkerbewertungen überschreiten und zu Überhitzung und letztendlich zur Zerstörung des Verstärkers führen könnte. Tatsächlich sollte die Mindestimpedanz des Lautsprechers im überbrückten Modus doppelt so hoch sein wie die Mindestimpedanz, die für den Stereomodus ausgelegt ist.
Folglich verdoppelt der Betrieb eines Paars vorhandener Verstärkerkanäle im Brückenmodus die verfügbare Leistungsabgabe an die Last. [5]
Parallelverstärker [ edit ]
Bei einer parallelisierten Verstärkerkonfiguration werden mehrere Verstärker parallel verwendet, dh zwei oder mehr Verstärker, die in Phase in einer gemeinsamen Last arbeiten.
In diesem Modus wird der verfügbare Ausgangsstrom CURRENT verdoppelt, die Ausgangsspannung bleibt jedoch gleich. Die Ausgangsimpedanz des Paares ist jetzt halbiert.
Das Bild zeigt zwei identische Verstärker A1 und A2, die in Parallelschaltung geschaltet sind. Diese Konfiguration wird häufig verwendet, wenn ein einzelner Verstärker nicht in einer Last mit niedriger Impedanz betrieben werden kann oder die Verlustleistung pro Verstärker verringert werden muss, ohne die Lastimpedanz zu erhöhen oder die an die Last gelieferte Leistung zu reduzieren. Wenn zum Beispiel zwei identische Verstärker (jeder für 4 Ohm ausgelegt) in eine 4-Ohm-Last parallel geschaltet wird, sieht jeder Verstärker ein Äquivalent von 8 Ohm, da der Ausgangsstrom jetzt von beiden Verstärkern geteilt wird - jeder Verstärker liefert den halben Laststrom und die Verlustleistung pro Verstärker wird halbiert. Diese Konfiguration (idealerweise oder theoretisch) erfordert, dass jeder Verstärker genau identisch mit dem / den anderen ist, oder sie erscheinen einander als Lasten. In der Praxis muss jeder Verstärker Folgendes erfüllen:
- Jeder Verstärker muss bei keinem Signal einen möglichst geringen Ausgangsgleichstromversatz (idealerweise Nullpunktverschiebung) aufweisen. Andernfalls versucht der Verstärker mit dem höheren Offset, Strom in den Offset mit einem geringeren Offset zu treiben, wodurch die Verlustleistung steigt. Gleiche Offsets sind ebenfalls nicht akzeptabel, da dies zu unerwünschtem Strom (und Verlustleistung) in der Last führt. Dies wird durch Hinzufügen einer Offset-Nulling-Schaltung zu jedem Verstärker sichergestellt.
- Die Verstärkungen der Verstärker müssen so genau wie möglich sein, damit die Ausgänge nicht versuchen, sich gegenseitig anzusteuern, wenn ein Signal vorhanden ist.
Zusätzlich werden kleine Widerstände (viel weniger als die Lastimpedanz, die im Schaltplan nicht dargestellt sind) in Reihe mit dem Ausgang jedes Verstärkers hinzugefügt, um eine ordnungsgemäße Stromverteilung zwischen den Verstärkern zu ermöglichen. Diese Widerstände sind notwendig, da die Ausgangsimpedanz der beiden Verstärker aufgrund von Herstellungsschwankungen nicht vollkommen identisch ist. Die Einführung von Ausgangswiderständen isoliert dieses Ungleichgewicht und verhindert problematische Wechselwirkungen zwischen den beiden Verstärkern.
Eine andere Methode zur Parallelschaltung von Verstärkern besteht in der Verwendung eines Stromtreibers. Bei diesem Ansatz werden keine engen Übereinstimmungen und Widerstände benötigt.
Brücken-Parallelverstärker [ edit ]
Eine -Konfiguration eines Brücken-Parallelverstärkers verwendet eine Kombination der überbrückten und parallelen Verstärkerkonfigurationen. Dies wird häufiger bei IC-Leistungsverstärkern verwendet, bei denen es wünschenswert ist, ein System zu haben, das in der Lage ist, große Leistung in die Nennlastimpedanz zu erzeugen (dh die verwendete Lastimpedanz ist die für einen einzelnen Verstärker spezifizierte), ohne die Verlustleistung pro Verstärker zu überschreiten . Aus den vorangegangenen Abschnitten ist ersichtlich, dass eine überbrückte Konfiguration die Verlustleistung in jedem Verstärker verdoppelt, während eine parallele Konfiguration mit zwei Verstärkern die Verlustleistung in jedem Verstärker halbiert, wenn in der Nennlastimpedanz betrieben wird. Wenn also beide Konfigurationen kombiniert werden, wobei zwei Verstärker pro Konfiguration vorausgesetzt werden, bleibt die resultierende Verlustleistung pro Verstärker jetzt unverändert, während die Nennlastimpedanz verwendet wird, wobei jedoch fast viermal die Leistung, die jeder Verstärker individuell erreichen kann, an die Last geliefert wird.
Siehe auch [ edit ]
Referenzen [ edit ]
- Eiche, Jon F. (1990). Leitfaden zu Klangsystemen für die Anbetung . Aufnahme- und Audiotechnik. Hal Leonard Corporation. p. 87. ISBN 0-7935-0029-X.
- ^ "Stereo, Parallel und Bridge Mono". Amp Guide . DirectProAudio . 28. September 2011 .
- ^ Roberts, Joe (2007). "Grundlagen der Audio-Leistungsverstärker". Joe Tech Notes . 28. September 2011 .
- ^ Self, Douglas (2009). Handbuch für das Design von Audio-Leistungsverstärkern (5 Aufl.). Focal Press. p. 367. ISBN 0-240-52162-5.
- ^ a 19659060] Bartlett, Bruce (1. Mai 2010). Msgstr "Verstärker - Power - Master - Klasse: Nicht alle Bewertungen sind ähnlich". ProSoundWeb . 28. September 2011 .
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