ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Принцип работы оптических усилителей

Автомобильный усилитель превращает прослушивание музыки в транспортном средстве в наслаждение, так как обеспечивает качественное звучание, а также высокую выходную мощность звукового сигнала. Для того чтобы это оборудование полностью раскрыло свой потенциал его необходимо правильно и корректно настроить. Процедура настройки усилителя подразумевает:

  • правильную настройку чувствительности на входе;
  • регулировка выходной мощности (громкости);
  • регулировку среза и добавления нужных для прослушивания частот.
  • Выполнять регулировки необходимо сразу после установки автомобильного усилителя, а не ждать когда во время вращения регулятора громкости выйдет со строя динамик акустической системы.

Как правильно настроить автомобильный усилитель

Перед тем как настроить усилитель звука подключенный в автомобиле или приспособленный для работы в домашних, с помощью отдельного блока питания, в качестве которого используется обычный блок питания от стационарного персонального компьютера, необходимо понимать что означает каждый регулятор и переключатель выведенный на панель управления усилителя. Перед тем как расшифровывать каждый элемент управления и настройки автомобильного звукоусиливающего устройства, нужно отметить, что в зависимости от модели, исполнения и производителя, количество этих инструментов для подстройки может быть изменено. Здесь представлены самые распространённые:

  1. Выбор чувствительности. От этого регулятора зависит выходная мощность, поэтом нельзя при первом запуске выкручивать его до максимума, делается это медленно внимательно слушая не перегружается ли акустика;
  2. настройка усилителя в авто

  3. Частотный фильтр, в котором присутствует один регулятор и два переключателя. Устанавливая селектор выбора фильтрации в положение фильтр высоких частот (ФВЧ) или низких частот (ФНЧ) можно настроить определённую обрезку нужной частоты. Цифры не обязательно должны быть такими как указано на рисунке, они тоже зависят от модели. Например, выкрутив потенциометр ФНЧ в режим 50 Гц на выход усилителя будет поступать частоты до 50 Гц. Даная настройка популярна среди любителей басов и при подключении к усилителю сабвуфера. Некоторые модели выпускаемые ранее имеют фиксированный регулятор изменения частоты выходного сигнала. Каждый любитель музыки сможет настроить свою акустику под свой слух и определённый тип музыкальных произведений. Переключив селектор выбора фильтрации в режим «Flat» произойдёт отключение функции.
  4. правильно настроить автомобильный усилитель

  5. Сабсоник. Данная функция также полезна для любителей самых низких частот, то есть при подключении сабвуферов в фазоинверторном исполнении. Данная опция выполняется с помощью регулятора, или же переключателя фиксированной частоты отсекания.
  6. сабсоник

  7. Басс Буст. Уникальная особенность усилителя увеличения громкости определённой частоты. Выполняется за счёт регулятора позволяющего установить усиливаемую частоту. Фиксированное усиление с помощью переключателя применяется крайне редко;
  8. басс буст

  9. Регулятор фазы. Необходим для согласования низкочастотного динамика (сабвуфера) и динамика установленного на передней панели или в дверях, то есть «фронтовика». За счёт этой опции выполняется процедура более точной настройки;
  10. Регулятор фазы низкочастотного динамика

  11. Крутизна фильтров. Изменение этого потенциометра позволит изменять на сколько круто изменяется частотная характеристика сигнала в зависимости от амплитуды. То есть чем меньше крутизна тем быстрее происходит спадание частотного фильтра.

    частотная характеристика сигнала


п/п
Типы усилителей Область применения
1 Усилитель с полостью Фабри-Перо Усиление одного канала (одной длины волны)
2 Усилители на волокне, использующие бриллюэновское рассеяние Усиление одного канала
3 Усилители на волокне, использующие рамановское рассеяние Усиление нескольких каналов одновременно
4 Полупроводниковые лазерные усилители Усиление большого числа каналов в широкой области длин волн одновременно
5 Усилители на примесном волокне Усиление большого числа каналов в широкой области длин волн одновременно

1.Усилители Фабри-Перо.

Усилители оснащены плоским резонатором с зеркальными полупрозрачными стенками. Они обеспечивают высокий коэффициент усиления (до 25 дБ) в очень узком (1,5 ГГц), но широко перестраиваемом (800 ГГц) спектральном диапазоне. Кроме этого, такие усилители не чувствительны к поляризации оптического сигнала и характеризуются сильным подавлением боковых составляющих (ослабление на 20 дБ за пределами интервала в 5 ГГц). В силу своих характеристик, усилители Фабри-Перо идеально подходят для работы в качестве демультиплексоров, поскольку они всегда могут быть перестроены для усиления только одной определённой длины волны одного канала из входного многоканального WDM.

2.Усилители на волокне, использующие бриллюэновское рассеяние.

Стимулированное бриллюэновское рассеяние — это нелинейный эффект, возникающий в кремниевом волокне, когда энергия от оптической волны на частоте f1 переходит в энергию новой волны на смещённой частоте f2. Если мощная накачка в кремниевом волокне производится на частоте f1, стимулированное бриллюэновское рассеяние способно усиливать входной слабый сигнал на частоте f2. Выходной сигнал сосредоточен в узком диапазоне, что позволяет выбирать канал с погрешностью 1,5 ГГц.

3.Усилители на волокне, использующие рамановское рассеяние.

Используют тот же нелинейный эффект, что и использующие бриллюэновское рассеянии, однако в данном случае частотный сдвиг между сигнальной волной и волной накачки (|f2- f1|), больше, а выходной спектральный диапазон усиления шире, что допускает усиление сразу нескольких каналов в WDM сигнале. Большие переходные помехи между усиливаемыми каналами представляют основную проблему при разработке таких усилителей.

4.Полупроводниковые лазерные усилители (ППЛУ).

ППЛУ имеют ту же активную среду, что и п/п лазеры, но в них отсутствуют зеркальные резонаторы. Для уменьшения френелевского отражения с обеих сторон активной среды наносится специальное покрытие толщиной
W
с согласованным показателем преломления, рис. 8.
Рис. 8. П/п лазерный усилитель.ППЛУ свойственны два существенных недостатка: Светоизлучающий активный слой имеет поперечный размер несколько микрон, а толщину в пределах одного микрона, что много меньше диаметра светонесущей части оптического волокна (~9 мкм — для одномодового волокна). Вследствие этого большая часть светового потока из входящего волокна не попадает в активную область и теряется, что уменьшает КПД усилителя. Увеличить КПД можно поставив между входящим волокном и активной средой линзу, но это приводит к усложнению конструкции. Второй недостаток имеет более тонкую природу. Дело в том, что выход (коэффициент усиления) ППЛУ зависит от направления поляризации и может отличаться на 4-8 дБ для двух ортогональных поляризаций. Это нежелательно, так как в стандартном одномодовом волокне поляризация распространяемого светового сигнала не контролируется. Мощность светового потока данной поляризации может флуктуировать вдоль ППЛУ. Следовательно коэффициент усиления ППЛУ зависит от неконтролируемого фактора. Можно уменьшить эту зависимость от поляризации путём установки двух лазеров — возможно как параллельное (требуется пара разветвителей), так и последовательное их подключение. Но это снова приводит к усложнению конструкции и росту стоимости. Два приведённых недостатка нивелируются в тех случаях, когда ППЛУ интегрирован с другими оптическими устройствами. И именно так преимущественно используется ППЛУ. Одна из возможностей — производство светоизлучающего лазерного диода, непосредственно на выходе которого устанавливается ППЛУ. На рис. 9 показана реализация ППЛУ в виде широкополосного усилителя. Несколько узкополосных п/п лазеров на различных длинах волн генерируют световые сигналы, которые мультиплексируются и размножаются с помощью оптического разветвителя. ППЛУ устанавливаются на конечном участке, чтобы усилить ослабленные после разветвления оптические мультиплексные сигналы.
Рис. 9. Источник мультиплексного излучения (п/п лазерный усилитель интегрирован с массивом лазерных светодиодов и оптическим разветвителем).

5.Усилители на примесном волокне.

Данные усилители наиболее широко распространены и являются ключевыми элементами в технологии DWDM, так как позволяет усиливать световой сигнал в широком спектральном диапазоне.

Рис. 10. Оптический усилитель на примесном волокне.

Схема такого усилителя приведена на рис. 10. Слабый входной оптический сигнал (1) проходит через оптический изолятор (2), который пропускает свет в прямом направлении — слева направо, но не пропускает рассеянный свет в обратном направлении, далее проходит через блок фильтров (3), которые блокируют световой поток на длине волны накачки, но прозрачны к длине волны сигнала. Затем сигнал попадает в катушку с волокном, легированным примесью из редкоземельных элементов (4). Длина такого участка волокна составляет несколько метров. Этот участок волокна подвергается сильному непрерывному излучению полупроводникового лазера накачки (5), установленного с противоположной стороны, с более короткой длиной волны. Излучение этого лазера (5) с длиной волны накачки (6) возбуждает атомы примесей, возбуждённое состояние которых имеют большое время релаксации, чтобы спонтанно перейти в основное состояние. Однако при наличии слабого сигнала происходит индуцированный переход атомов примесей из возбуждённого состояния в основное с излучением света на той же длине волны и стой же самой фазой, что и вызвавший этот переход сигнал. Селективный разветвитель (7) перенаправляет усиленный полезный сигнал (8) в выходное волокно (9). Дополнительный оптический изолятор на выходе (10) предотвращает попадание обратного рассеянного сигнала из выходного сегмента в активную область оптического усилителя. Активной средой является одномодовое волокно, сердцевина которого легирована примесями редкоземельных элементов с целью создания трёхуровневой атомной системы, рис. 11.

Читайте также:  Телевизоры: ремонт, адаптация, модернизация (2-е издание)

Рис. 11. Энергетическая диаграмма уровней атомной системы усилителя на примесном волокне.

Лазер накачки возбуждает электронную подсистему примесных атомов, в результате чего электроны с основного состояния (уровень А) переходят в возбуждённое состояние (уровень В). Далее происходит релаксация электронов с уровня В на промежуточный уровень С. Когда заселённость уровня С становится достаточно высокой, так что образуется инверсная заселённость уровней А и С, то такая система способна индуцировано усиливать входной оптический сигнал в определённом диапазоне длин волн. При отсутствии входного сигнала происходит спонтанное излучение возбуждённых атомов примесей, приводящее к шуму. Режимы работы усилителя во многом зависят от типа примесей и от диапазона длин волн, в пределах которого он должен усиливать сигнал. Наиболее широко распространены усилители, в которых используется кремниевое волокно, легированное эрбием. Такие усилители получили название EDFA. Межатомное взаимодействие является причиной очень важного положительного фактора — уширения уровней, что, в конечном итоге, обеспечивает усилителю широкую зону усиления сигнала. В EDFA наиболее широкая зона усиления от 1530 до 1560 нм, соответствующая переходу, достигается при оптимальной длине волны лазера накачки 980 нм. Усиление в другом окне прозрачности 1300 нм можно реализовать с использованием примесей празеодимия, однако такие оптические усилители не получили большого распространения. Коэффициент усиления сигнала зависит от его входной амплитуды и длины волны. При малых входных сигналах амплитуда выходного сигнала растёт линейно с ростом входного сигнала, коэффициент усиления достигает при этом своего максимального значения.Однако при некотором достаточно большом входном сигнале сигнал на выходе достигает своего насыщения, что приводит к падению коэффициента усиления при дальнейшем увеличении уровня входного сигнала.

НАЗАД

Содержание

ВПЕРЕД

Как настроить автомобильный усилитель под сабвуфер

Автомобильный усилитель некоторые любители сабвуферов устанавливают для воспроизведения только этих низких частот. Для того чтобы правильно настроить оборудование для работы с этим излучателем басов необходимо воспользоваться одним из выше описанных регуляторов точной настройки. Выставив фильтр высоких частот на полный срез, то есть максимальное снижение, регулятор басов выставляем наоборот на пропускание только самых низких частот.

Поэтому перед тем, как настроить авто усилитель на работу с сабвуфером, необходимо внимательно осмотреть панель регуляторов и установить их таким образом, чтобы на выходе к которому подключен низкочастотник было как можно меньше высоких частот, а в идеале их полное исключение. Это основное правило согласования этой аппаратуры.

Как правильно настроить усилитель в авто

Перед тем как настроить усилитель звука в машине нужно обязательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и только после этого переходить к регулировкам. Частотная настройка происходит непосредственно в автомобиле, а также после запуска системы. Главное, правило для безопасного старта аппаратуры, нужно выставить регулятор чувствительности усилителя на минимум, а громкость источника звука на середину, а затем постепенно, прокручивая ручку регулятора усилителя добиться чёткого звучания на максимальной громкости. Помните, что производить грубую и точную настройку звукоусиливающей аппаратуры нужно выполнять при надёжном соединении всех элементов в том числе питания, и клемм выходного каскада.

Британская цифровая

Небольшой городок Кембридж, расположенный в восточной части Англии, известен на весь мир не только благодаря знаменитому университету, но и нескольким крупным производителям техники Hi-Fi и High End. Компания Arcam, базирующаяся в одном из пригородов Кембриджа, оказала определяющее влияние на само понятие британской школы звуковоспроизведения, органично сочетая классические подходы к проектированию электронных компонентов и самые передовые технологии хранения и обработки музыкального материала.

adbf412dd3cb563bf38518fc8af7144c

Соседство со столь мощной научной базой, какой является Кембриджский университет, вовсе не случайно. Именно оттуда вышли не только основатели и главные разработчики фирмы, но и большинство инженерного состава. Поэтому традиционное для Arcam желание быть на острие технического прогресса вполне объяснимо. Если большинство компаний, производящих технику High End, отличается консерватизмом и не спешит внедрять в свои продукты самые свежие технологии и стандарты, то для Arcam это норма жизни. Причем как в компонентах для домашнего кинотеатра, так и в классическом стерео. Новая серия электроники HDA (High Definition Audio) наглядно иллюстрирует эту концепцию.

0bf7ca0c66e90d35bcb196bf5f0f9565

Главной особенностью компонентов Arcam, входящих в серию HDA, стала способность интегрироваться в домашнюю компьютерную сеть, после чего появляется возможность централизованного управления всей системой через приложение на вашем смартфоне или планшете. Причем это касается не только сетевых аудиопроигрывателей, для которых подобный функционал подразумевается, но и, к примеру, интегральных усилителей. Кроме того, оправдывая название серии (High Definition Audio), все компоненты умеют работать с аудиоматериалом высокого разрешения, а значит как минимум оснащены встроенным блоком ЦАП.

1752e27e8ad4efd02929a9c0c43d3296
Главной особенностью компонентов Arcam, входящих в серию HDA, стала способность интегрироваться в домашнюю компьютерную сеть, после чего появляется возможность централизованного управления всей системой через приложение на вашем смартфоне или планшете. Причем, это касается не только сетевых аудиопроигрывателей, для которых подобный функционал подразумевается, но и, к примеру, интегральных усилителей. В серию HDA компании Arcam сегодня входят всего три компонента — два интегральных усилителя с индексами SA10 и SA20, а также универсальный источник CDS50, объединяющий в одном корпусе проигрыватель оптических дисков SACD/CD и сетевой плеер. Причем цифровые платформы у усилителей и источника разные — если «интегральники» оснащены только классическими блоками ЦАП с оптическими и коаксиальными входами, то плеер способен воспроизводить аудиофайлы, расположенные на сетевых серверах, а также обеспечивать доступ к стриминговым сервисам в Интернете. Оправдывая название серии, все компоненты Arcam HDA способны обрабатывать аудио выcокого разрешения — при подключении с использованием коаксиального интерфейса с разрешением вплоть до 24 бит / 192 кГц, а через «оптику» — с параметрами вплоть до 24 бит / 96 кГц. Старшая модель интегрального усилителя использует выходные каскады, работающие в классе G (в SA10 реализовано классическое усиление в классе A/B). Также в ней, как и в проигрывателе CDS50, применены более высококлассные чипы ЦАП (SABRE DAC ES9038K2M от ESS Technology вместо ES9016K2M, работающих в модели SA10). В остальном эти компоненты идентичны.

Читайте также:  15 лучших автоакустик

b9b6c936c1648272df5868ffd012a2f1

Сегодня мы подробнее остановимся на младшей модели интегрального усилителя Arcam HDA SA10. Дизайн компонента выдержан в характерном для продукции Arcam минималистском дизайне, который во многом отражает и подход к звуковоспроизведению. Усилитель не стремится броситься в глаза в стойке с аппаратурой ровно в той же степени, что и проявляет нейтральность в звуковом тракте. Центральное место на серой с металлическим отливом лицевой панели отдано двухстрочному информационному дисплею с крупными хорошо читаемыми символами лунного свечения. Слева от него расположился крупный регулятор громкости и два разъема миниджек — выход на наушники и аналоговый вход AUX для подключения мобильных гаджетов. Непосредственно под дисплеем размещен ряд клавиш прямого выбора активного источника, а в правой части фасада смонтирована лишь большая кнопка включения питания и индикаторный светодиод. Впрочем, чаще всего компонентом будут управлять дистанционно — либо с помощью комплектного пульта ДУ, либо по сети со смартфона или планшета с установленным на него фирменным приложением Arcam MusicLive. Причем в отличие от большинства подобных решений конкурентов, это приложение наряду с выполнением задач управления работой компонентов (по сути — продвинутый пульт ДУ) способно управлять вашей фонотекой на серверах в сети, а также выступать клиентом при использовании стриминговых интернет-сервисов. Отрадно отметить, что если совсем недавно это приложение было доступно лишь для устройств Apple, работающих под управлением iOS, то сегодня появилась версия и для операционной системы Android.

aed50a3382257888fde28ce90200742c

Сразу обращаешь внимание на очень нейтральную подачу в лучших традициях Hi-Fi. Усилитель не стремится понравиться, не пытается «приукрасить» материал — скорее наоборот — старается самоустраниться и оставить слушателя один на один с музыкой.

Коммутационный арсенал Arcam HDA SA10 предлагает три аналоговых входа на разъемах RCA. Кроме того, усилитель оснащен встроенным фонокорректором для картриджей с подвижным магнитом (MM) и блоком ЦАП с оптическим цифровым входом Toslink и парой коаксиальных входов SPDIF. Наличие оптического входа позволяет использовать усилитель в составе внешней аудиосистемы для вашего телевизора. Разнообразный мультимедийный контент, доступный через Smart TV, может быть теперь воспроизведен в наилучшем виде. Аналоговый выход с предварительных каналов усиления позволит реализовать в системе биампинг. Еще одна особенность Arcam HDA SA10 позволяет интегрировать усилитель в систему домашнего кинотеатра. Любой из аналоговых входов компонента в настройках может быть сконфигурирован как вход усилителя мощности. То есть, к такому входу можно подключать AV-процессор или выход с каскадов предварительного усиления AV-ресивера. Такая возможность бывает очень полезна в случае, если фронтальная пара колонок системы окружающего звучания домашнего кинотеатра одновременно используется в стереосистеме для прослушивания музыки. Причем, в настройках Arcam HDA SA10 есть возможность задавать чувствительность этого входа. При этом, вы добьетесь лучшего качества звучания, чем регулируя уровень соответствующих каналов в настройках AV-ресивера. Есть на задней стенке корпуса и порт USB, но предназначен он лишь для обновления системного программного обеспечения. Разъем Ethernet RJ45 позволит интегрировать компонент в домашнюю компьютерную сеть и управлять им по IP. Есть здесь и последовательный порт RS-232 для управления в системах «умный дом». Для подключения акустических систем предусмотрены позолоченные винтовые терминалы.

2bf17b69bac9853698b313c3e60cc771

Усилитель обеспечивает мощность 50 Вт на канал при работе во всем частотном диапазоне на нагрузку номинальным сопротивлением 8 Ом. При использовании низкоомных колонок с номинальным сопротивлением 4 Ом выходная мощность возрастает до 85 Ватт. Стальное шасси хорошо задемпфировано и эффективно справляется с гашением механических вибраций. В блоке питания работает крупный тороидальный силовой трансформатор, смонтированный сразу за лицевой панелью усилителя справа. Рядом с ним в левой части корпуса расположился довольно большой литой радиатор охлаждения выходных каскадов. Вся электроника, включая блок питания, расположена на единой плате. Монтаж и топология выполнены очень аккуратно. Как уже отмечалось выше, цифро-аналоговое преобразование поручено здесь восьмиканальному чипу SABRE DAC ES9016K2M от ESS Technology. При работе через коаксиальный интерфейс принимаются цифровые сигналы с разрешением вплоть до 24 бит / 192 кГц, а при использовании Toslink — до 24 бит / 96 кГц.

803c01bf173dc43057b197cf78296f3a

Тестирование усилителя Arcam HDA SA10 проводилось в акустически подготовленном помещении. В качестве источника выступал универсальный проигрыватель Arcam HDA CDS50, который воспроизводил музыкальный материал как с сервера локальной сети, так и со стримингового сервиса TIDAL. Вторым источником стал проигрыватель виниловых пластинок ELAC Miracord 70. Его картридж с подвижным магнитом AT95E от Audio-technica подключался к встроенному фонокорректору Arcam HDA SA10. Также в системе работала напольная акустика ELAC Vela FS407.

3d08f9df8241b33d0da1cd01fc137c21

Сразу после начала прослушивания обращаешь внимание на очень нейтральную подачу в лучших традициях Hi-Fi. Усилитель не стремится понравиться, не пытается «приукрасить» материал — скорее наоборот — старается самоустраниться и оставить слушателя один на один с музыкой. Отмечу тщательную проработку практически всего рабочего диапазона при завидных динамических показателях. Масштабные симфонические треки не пытаются съежится до камерного квартета, а задорные рок-композиции отлично держат ритм – напор и драйв передаются очень экспрессивно. При этом, спокойные инструментальные композиции можно изучать словно под микроскопом.

2adac406f5935134900873509cc4fce5

Подача характеризуется поразительной прозрачностью, внятной атакой и точным разделением инструментальных партий при бережном сохранении мелодичности и ритма. Каши не возникало даже в самых насыщенных музыкальной информацией эпизодах. Отмечу очень деликатное отношение усилителя к мельчайшим штрихам звукового полотна, довольно плотные, пластичные тембры, а также способность создавать широкую сцену.

1e7c8577784103e7702ae9a9f1ef6925

Паспортные данные :

Тип – интегральный усилитель | Название – Arcam HDA SA10 | Выходная мощность, Вт – 50 x 2 (8 Ом, в полосе 20—20 000 Гц, 0,5% КНИ) / 85 х 2 (4 Ом, 1 кГц, 0,5% КНИ), класс A/B | Частотный диапазон, Гц – 20—20 000 (по уровню ± 0,2 дБ, линейные входы) | Входной импеданс, кОм – 10 (линейный), 47 / 100 пФ (Phono) | Входная чувствительность – 1 В (линейный) / 5 мВ (Phono) | Отношение сигнал/шум (50 Вт), дБ – 106 (линейный, референсный сигнал 1 В) / 80 (Phono, референсный сигнал 5 мВ) | Гармонические искажения (80% мощности, 8 Ом, 1 кГц), % – 0,003 | Аналоговые аудиовходы – Phono, аналоговые стерео (RCA) х 3, minijack | Цифровые аудиовходы – коаксиальный х 2, оптический | Максимальное разрешение сигнала на цифровых входах – 24 бит / 192 кГц (коаксиальный), 24 бит / 96 кГц (оптический) | Аудиовыходы – аналоговый стерео RCA (Pre-Out), minijack для наушников | Дополнительно – Ethernet RJ45, IP-управление | Энергопотребление (max), Вт – 350 | Габариты, см – 43,3 x 8,7 x 31,0 | Масса, кг – 8,4

49abecf5997b3d2f1e0baf701034aca9

Оценки

+ Нейтральная в лучшем смысле слова подача, тщательная проработка частотного диапазона, наличие блока ЦАП и фонокорректора MM, управление по сети с мобильного гаджета, приличный усилитель для наушников Порт USB используется только для обновления программного обеспечения, не поддерживает Wi-Fi

Дизайн 90

Качество изготовления 95

Звучание 95

Функции 95

Итого 95

929f8cc74fdb684b75e48c851c2c3aa7

Вывод:
Привлекательный вариант для тех любителей музыки, которые предпочитают нейтральность, точность и сдержанность подачи эффектности и цветастости звучания. Приятным бонусом станет встроенные в Arcam HDA SA10 блок ЦАП и фонокорректор, а также возможность управления компонентом по сети с мобильного гаджета.
Анатолий Максименко

30 ноября 2020 года

Редакция Hi-Fi.ru

Оцените статью
Добавить комментарий