오디오 파워앰프

Audio power amplifier
"파워 앰프"는 여기서 리다이렉트됩니다.RF 파워앰프와 혼동하지 마십시오.
유니트라제 오디오 스테레오 파워앰프
Mission Cyrus 1 Hi Fi 내장 오디오 앰프 내부도(1984년)[1]

오디오 파워앰프(또는 파워앰프)는 라디오 수신기 또는 전기 기타 픽업으로부터의 신호와 같은 저전력 전자 오디오 신호를 확성기나 헤드폰을 구동하기에 충분한 수준으로 증폭하는 전자 앰프입니다.오디오 파워 앰프는 사운드 강화, 연설 및 가정용 오디오 시스템, 기타 앰프와 같은 악기 앰프를 포함한 모든 형태의 사운드 시스템에서 찾을 수 있습니다.이것은 신호가 확성기로 전송되기 전에 일반적인 오디오 재생 체인의 마지막 전자 단계입니다.

이러한 체인의 이전 단계는 신호의 사전 증폭과 같은 작업을 수행하는 저전력 오디오 앰프(특히 전기 기타 및 전기 베이스와 같은 픽업으로부터의 턴테이블 신호, 마이크 신호 및 전기 계측기 신호와 관련이 있음), 이퀄라이제이션(예: 베이스 및 트레블 조정)이다.e) 톤 제어, 다른 입력 신호 혼합 또는 리버브 등의 전자 효과 추가.또한 입력은 레코드 플레이어, CD 플레이어, 디지털 오디오 플레이어 및 카세트 플레이어 등 다양한 오디오 소스가 될 수 있습니다.대부분의 오디오 파워앰프에는 라인 레벨인 이러한 로우 레벨 입력이 필요합니다.

전자 기타로부터의 신호와 같은 오디오 파워 앰프에 대한 입력 신호는 수백 마이크로와트 밖에 되지 않지만, 그 출력은 클럭 라디오, 가정용 스테레오 시스템의 경우 수십 또는 수백 와트, 나이트클럽의 사운드 시스템의 경우 수천 와트 또는 수십 와트일 수 있습니다.대형 록 콘서트 사운드 보강 시스템에 대해 수백 와트의 와트.파워앰프는 일반적으로 오디오 애호가 및 사운드 강화 시스템 프로페셔널의 하이파이 오디오 애호가 시장(틈새 시장)을 겨냥한 독립형 유닛으로 구입할 수 있지만, 대부분의 가전 오디오 제품(클럭 라디오, 붐박스 및 텔레비전 등)에는 비교적 작은 파워앰프가 내장되어 있습니다.오덕트

역사

드포레스트의 1914년형 오디오 앰프 시제품.

오디오 앰프는 1912년경 리 드 포레스트에 의해 발명되었으며, 1907년 최초의 실용적인 증폭 전기 부품인 삼극 진공관(또는 영국식 영어로는 "밸브")을 발명함으로써 가능해졌다.3극은 필라멘트에서 플레이트로의 전자의 흐름을 조절할 수 있는 제어 그리드가 있는 3단자 장치였다.삼극 진공 증폭기는 최초의 AM [2]라디오를 만드는 데 사용되었다.초기 오디오 파워 앰프는 진공 튜브를 기반으로 했으며, 그 중 일부는 현저하게 높은 오디오 품질을 달성했습니다(예: 1947–9년의 윌리엄슨 앰프).

트랜지스터를 기반으로 한 오디오 파워 앰프는 1960년대 후반 저렴한 트랜지스터가 널리 보급되면서 실용화되었습니다.1970년대 이후 대부분의 현대 오디오 앰프는 솔리드 스테이트 트랜지스터, 특히 양극 접합 트랜지스터(BJT)와 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 기반으로 합니다.트랜지스터 기반 앰프는 튜브 앰프보다 무게가 가볍고 안정적이며 유지보수가 덜 필요합니다.

1959년 [3]벨 연구소에서 모하메드 아탈라와 다원 칸이 발명한 MOSFET는 1974년 [4]도호쿠 대학의 니시자와 준이치에 의해 오디오용 파워 MOSFET로 개조되었다.파워 MOSFET는 곧 하이파이 오디오 앰프용으로 야마하에 의해 제조되었다.JVC, 파이오니어, 소니, 도시바 등도 [4]1974년부터 파워 모스펫을 탑재한 앰프를 생산하기 시작했다.1977년 히타치는 전력 MOSFET의 일종인 LDMOS(Lateral Diffused MOS)를 도입했다.Hitachi는 1977년부터 1983년까지 LDMOS 제조업체 중 유일하게 HH Electronics(V 시리즈) 및 Ashly Audio와 같은 제조사의 오디오 파워 앰프에 LDMOS를 사용했으며 음악 및 공공 주소 [4]시스템에 사용되었습니다.클래스 D 앰프는 1980년대 중반 저비용 고속 스위칭 MOSFET가 [5]출시되면서 성공을 거두었습니다.많은 트랜지스터 암페어는 왜곡 곡선이 튜브 [6]모양이기 때문에 전력 부분에 MOSFET 소자를 사용합니다.

2010년대에는 여전히 오디오 마니아, 음악가(특히 일렉트릭 기타 연주자, 일렉트릭 베이스 연주자, 해먼드 오르간 연주자, 펜더 로즈 일렉트릭 피아노 연주자), 오디오 엔지니어 및 음악 제작자들이 튜브 기반의 증폭기를 선호하며 "더 따뜻한" 튜브 사운드로 인식되고 있다.

설계 파라미터

사운드 보강 시스템에 사용되는 5개의 랙 마운트 오디오 파워 앰프.

오디오 파워앰프의 주요 설계 파라미터는 주파수 응답, 게인, 노이즈 및 왜곡입니다.이것들은 상호의존적입니다.게인 증가는 바람직하지 않은 노이즈와 왜곡의 증가로 이어지는 경우가 많습니다.부정적인 피드백은 실제로 이득을 감소시키지만 왜곡도 감소시킵니다.대부분의 오디오 앰프는 클래스 AB에서 작동하는 선형 앰프입니다.

1970년대까지 대부분의 앰프는 진공관을 사용했다.1970년대에 튜브 앰프는 무게가 가볍고 신뢰성이 높으며 유지보수가 적은 트랜지스터 기반 앰프로 점차 대체되었습니다.그럼에도 불구하고 튜브 프리앰프는 가정용 하이파이 마니아, 오디오 엔지니어 및 음악 제작자(스튜디오 녹음에 튜브 프리앰프를 사용하여 마이크 신호를 "난기"하는 사람), 일렉트릭 기타 연주자, 일렉트릭 베이스 연주자 및 해먼드 오르간 연주자 등 틈새 시장에서 여전히 판매되고 있으며, 이들 중 소수는 튜브 프리앰프, 튜브 파우드를 계속 사용하고 있다.r암페어 및 튜브 효과 단위.스튜디오에서 라이브 사운드를 즐기거나 트랙을 모니터링하는 하이파이 마니아나 오디오 엔지니어는 일반적으로 왜곡이 가장 적은 앰프를 찾는 반면 블루스, 록, 헤비메탈 등의 장르의 일렉트릭 인스트루먼트 플레이어는 튜브 앰프를 누르면 발생하는 자연스러운 오버드라이브를 좋아하기 때문에 튜브 앰프를 사용합니다.어려운.

Class-D 앰프는 Class AB 앰프보다 훨씬 효율적이며 무게가 훨씬 가볍고 발열이 훨씬 적기 때문에 가전제품 오디오 제품, 베이스 앰프 및 사운드 강화 시스템 기어에 널리 사용되고 있습니다.

필터 및 프리앰프

CD 및 DVD 플레이어, 라디오 수신기 및 테이프 데크 등의 최신 디지털 장치는 이미 라인 레벨에서 "플랫" 신호를 제공하므로 볼륨 컨트롤 및 소스 셀렉터 외에는 프리앰프가 필요하지 않습니다.별도의 프리암프에 대한 한 가지 대안은 패시브 볼륨 및 스위칭 컨트롤을 사용하는 것입니다. 때로는 파워앰프에 통합되어 통합 앰프를 형성하기도 합니다.

전력 출력 단계

헤드폰 또는 소형 스피커에 스마트폰 등의 출력을 증가시키기 위한 마이크로 오디오 앰프, 가장자리 길이 4cm, 무게 16g, 출력 ca. 0.1W(32Ω)

증폭의 마지막 단계는 프리앰프 후 트랜지스터 또는 튜브에 대한 요구가 가장 높은 출력 단계입니다.이러한 이유로 출력 디바이스(싱글 엔드 3극 증폭기 등 싱글 엔드 출력 스테이지용) 또는 디바이스(푸시 풀 출력 스테이지용)에 대해 이루어진 설계 선택은 종종 파워 앰프 전체의 설명으로 받아들여진다.예를 들어 클래스 B 앰프는 각 사이클의 절반 동안 고출력 디바이스만 작동하며 다른 디바이스(차동 앰프, 전압 앰프, 드라이버 트랜지스터 등)는 클래스 A로 작동합니다.트랜스리스 출력 스테이지에서 디바이스는 전원 공급 및 출력 부하(예: 라우드스피커)와 기본적으로 직렬이며, 일부 대형 캐패시터 및/또는 작은 저항을 경유할 수 있습니다.

추가 개발

솔리드 스테이트 앰프의 도입 이후 몇 년 동안, 인식되는 소리는 최상의 밸브 앰프에 비해 뛰어난 오디오 품질을 갖지 못했습니다(밸브 오디오 앰프 참조).이것은 오디오 애호가들로 하여금 진공관 기술 자체 때문에 "튜브 소리"나 밸브 소리가 본질적인 특성을 가지고 있다고 믿게 만들었다.1970년, Matti Otala는 이전에 관찰되지 않았던 형태의 왜곡의 기원에 관한 논문을 발표했습니다. TIM([7]Transient Inter Modulation Disturation, TIM)은 나중에 다른 [8]사람들에 의해 슬루 유도 왜곡(SID)이라고도 불립니다.TIM 왜곡은 증폭기 출력 [9]전압이 매우 빠르게 상승할 때 발생하는 것으로 확인되었습니다.

TIM은 정상 상태 사인 톤 측정에서 나타나지 않았으며, 1970년 이전 설계 엔지니어에게 TIM을 숨기는 데 도움이 되었습니다.TIM 왜곡 문제는 솔리드 스테이트 앰프의 개방 루프 주파수 응답 감소에서 발생합니다.Otala와 다른 저자들의 추가 연구는 슬루 레이트의 증가, 프리암프 주파수 대역폭 감소, [10][11][12]증폭기의 입력 단계에서 지연 보상 회로의 삽입을 포함한 TIM 왜곡에 대한 해결책을 발견했습니다.고품질의 최신 증폭기에서는 개방 루프 응답이 최소 20kHz이므로 TIM 왜곡이 취소됩니다.

진보된 디자인의 다음 단계는 영국의 [13]피터 백산달에 의해 만들어진 백산달 정리이다.이 정리는 입력 왜곡과 앰프의 출력 왜곡 사이의 비율을 비교하는 개념을 도입했습니다.이 새로운 아이디어는 오디오 설계 엔지니어가 앰프 내의 왜곡 과정을 더 잘 평가하는 데 도움이 되었습니다.

적용들

파일 2채널 파워앰프
팝콘서트의 무대 한쪽 측면에 있는 중형 사운드 보강 시스템(또는 PA 시스템)의 후면 패널.이 설정에는 사운드 엔지니어용 믹싱 콘솔(뒤에 스탠딩)과 파워앰프 일부가 우측 19인치 랙에 쌓여 있습니다.

중요한 응용 프로그램에는 공중 주소 시스템, 극장 및 콘서트 사운드 강화 시스템, 그리고 스테레오 또는 홈시어터 시스템과 같은 국내 시스템이 포함됩니다.기타 앰프와 전자 키보드 앰프를 포함한 악기 앰프도 오디오 파워 앰프를 사용한다.경우에 따라 계기 증폭기용 파워 앰프는 프리앰프, 톤 제어 및 전자 효과를 포함하는 단일 증폭기 "헤드"에 통합됩니다.이러한 구성 요소는 나무 스피커 캐비닛에 장착하여 "콤보 앰프"를 만들 수 있습니다.고유한 성능 요구 및/또는 매우 강력한 증폭이 필요한 뮤지션은 별도의 랙마운트 프리앰프, 이퀄라이저 및 19인치 로드 케이스에 장착된 파워앰프를 사용하여 맞춤형 설정을 만들 수 있습니다.

파워앰프는 하이파이 오디오 애호가 및 PA 시스템(Public Address System) 및 사운드 강화 시스템 설계자가 사용하는 독립형 유닛으로 제공됩니다.파워앰프의 하이파이 사용자는 좌우 스피커를 구동하는 스테레오 파워앰프와 서브우퍼를 구동하는 싱글채널(모노) 파워앰프를 가질 수 있다.사운드 보강 설정에서 사용되는 파워앰프의 수는 행사장의 크기에 따라 달라집니다.작은 커피숍에는 2개의 PA 스피커를 구동하는 1개의 파워앰프가 있습니다.나이트클럽에는 메인 스피커용 전원 암페어, 모니터 스피커용 전원 암페어(밴드 쪽을 가리키고 있음), 서브우퍼용 추가 전원 암페어가 있습니다.스타디움 콘서트는 랙에 다수의 전원 앰프를 장착할 수 있습니다.TV, 붐박스, 홈시네마 사운드시스템, 카시오, 야마하 전자키보드, 콤보 기타 앰프, 카 스테레오 등 대부분의 가전제품 사운드제품은 본제품의 섀시에 파워앰프를 내장하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "1 – Integrated Amplifier (All Versions)". Archived from the original on 2011-04-24. Retrieved 2011-01-16. Cyrus Audio: 제품 아카이브:
  2. ^ 전자제품 세기의 트랜지스터.nobelprize.org
  3. ^ "Rethink Power Density with GaN". Electronic Design. 21 April 2017. Retrieved 23 July 2019.
  4. ^ a b c Duncan, Ben (1996). High Performance Audio Power Amplifiers. Elsevier. pp. 177–8, 406. ISBN 9780080508047.
  5. ^ Duncan, Ben (1996). High Performance Audio Power Amplifiers. Newnes. pp. 147–148. ISBN 9780750626293.
  6. ^ Fliegler, Ritchie; Eiche, Jon F. (1993). Amps! The Other Half of Rock 'n' Roll. Hal Leonard Corporation. ISBN 9780793524112.
  7. ^ Otala, M. (1970). "Transient distortion in transistorized audio power amplifiers". IEEE Transactions on Audio and Electroacoustics. 18 (3): 234–239. doi:10.1109/TAU.1970.1162117. S2CID 13952562.
  8. ^ Jung, Walter G.; Stephens, Mark L. and Todd, Craig C. (June 1979). "An overview of SID and TIM". Audio.{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  9. ^ Otala, Matti (June 1972). "Circuit Design Modifications for Minimizing Transient Intermodulation Distortion in Audio Amplifiers". Journal of the Audio Engineering Society. 20 (5).
  10. ^ Lammasniemi, Jorma; Nieminen, Kari (May 1980). "Distribution of the Phonograph Signal Rate of Change". Journal of the Audio Engineering Society. 28 (5).{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  11. ^ Petri-Larmi, M.; Otala, M.; Lammasniemi, J. (March 1980). "Psychoacoustic Detection Threshold of Transient Intermodulation Distortion". Journal of the Audio Engineering Society. 28 (3).
  12. ^ 오디오 앰프에서 슬루 레이트 제한 및 일시적인 상호 변조를 유발하거나 줄일 수 있는 실용적인 설계 기능에 대한 논의는 예를 들어 다음과 같습니다.
  13. ^ Baxandall, Peter(1979년 2월) "오디오 파워앰프 디자인", Wireless World 잡지
Wikimedia Commons에는 오디오 파워앰프와 관련된 미디어가 있습니다.