Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

Tüm yükselteçler bir birinden tasarımsal ve mantık olarak farklı çalışır ve çıkış aşamalarının konfigürasyon ve çalışma şekli arasında açık bir ayrım vardır. İdeal bir amplifikatörün ana çalışma karakteristikleri; doğrusallık, sinyal kazancı, verimlilik ve güç çıkışıdır ancak amplifikatörlerde her zaman bu farklı özellikler arasında bir denge vardır; Bu başlık altında A sınıfı, B sınıfı, AB sınıfı, C sınıfı,  D sınıfından T sınıfındaki aralığı inceleyeceğiz. Fakat bundan önce temel ses terimlerinden bahsedeceğiz.

Stereo ve Dual Mono Yükselteçler

Her iki devre türü genel özellikleri bakımından oldukça benzer olmakla beraber bazı önemli farkları da vardır. Stereo yükselteçlerde sağ ve sol kanallara ait devreler ayrıdır ancak bunları kontrol eden devreler ve güç kaynağı ortaktır. Dual mono yapıda ise aynı kasanın içinde ana güç trafosu dışında hemen hiçbir ortak elemanı olmayan iki ampli çalışır. Hatta bazı tasarımlarda güç trafoları da tamamen ayrılmıştır. Dual Mono yükselteçlerde en büyük avantaj, iki bağımsız kanaldaki sinyallerin birbirinden mümkün olduğunca yalıtılması ve bu sayede kayıtta yaratılmış ses sahnesinin olabildiğince korunmasıdır. Stereo yükselteçlerin en belirgin avantajı ise görece düşük maliyetleridir.

Mono Nedir?

Tek bir kanaldan yapılan kayıt veya dinlemeyi ifade eden Latince Monoaural  sözcüğünün kısa ve yaygın kullanımıdır. Mono seste bir ya da birden fazla hoparlörden tamamen aynı ses gelir ve derinlik algısı sağlayan bilgi yoktur. Stereo teknolojisi öncesi yıllarda yapılan mono kayıtlar modern stereo sistemlerde dinlendiğinde ses hoparlörlerin tam ortasından geliyormuş gibi algılanır.

Stereo Nedir

Latince kökenli Stereophonia (özdeş ses) sözcüğünün kısa ve yaygın kullanımıdır. İki kulağımızla işitmemize benzer biçimde müzik reprodüksiyonunu ifade eder. İki veya daha fazla sayıda hoparlörün dinleyiciye eşit uzaklıkta yerleştirilmesi ve bağımsız kanallardan sürülmesi ile elde edilir. Tek kanallı mono dinlemeye kıyasla daha gerçekçi bir dinleme sağlar.

Analog ve Dijital Audio Nedir?

Analog sözcük anlamı olarak aslına özdeş demektir. Ses terminolojisinde kayıt ve dinleme sırasında elektriksel sinyalin tıpkı ses dalgaları gibi kesintisiz olduğunu belirtir. Dijital sözcüğü sayısal anlamına gelir ve dijital audio da sayısal ortamda saklanan veya yayımlanan ses demektir. Dijital ses sinyalleri analog orijinallerinden veya doğrudan canlı kayıt sırasında analog-dijital dönüştürücüler ile çok sayıda komşu dilimlere bölünerek sayısallaştırılır. Bu dilimlerin çokluğu seste kalitenin yükselmesini sağlar. Dijital ses sinyalleri dinlenmek istediğinde yeniden dijital-analog dönüştürücüler ile analog elektriksel sinyale dönüştürülür. Örneğin tüm CD çalıcılarda bu dönüştürücülerden bulunur.

Yükselteç Çeşitleri

Transistörlü Yükselteç

Sinyal işleme ve yükseltme için yarı iletken transistorları kullanan yükselteçlerdir. Günümüzde yaygın olarak üretilen ve tercih edilen yükselteç tipidir.

Lambalı veya Tüplü Yükselteç

Sinyal işleme ve yükseltme için vakum tüpleri kullanılan yükselteçlerdir. Genel kanının aksine tüplü ses cihazları antik nesneler değil, iyi tasarlanıp üretildiklerinde günümüz standartları içinde oldukça yüksek performans sunan ürünlerdir. Genellikle yüksek performans almanın bedeli transistorlu yükselteçlere göre daha yüksektir.

Power Yükselteç

Kaynak cihazlardan veya preamp’den gelen düşük elektrik seviyesindeki ses sinyallerini hoparlörlerin ihtiyacı olan yüksek voltaj ve akım seviyesine yükseltmeye yarayan cihazlardır. preamp ile ayrı ayrı şasilerde olabileceği gibi entegre yükselteç formunda tek bir şaside de olabilir.

Entegre Yükselteç

Pre ve güç yükselteçlerinin aynı şasi üzerinde tek bir cihaz olarak sunulduğu yükseltici tipidir. Ara bağlantı kabloları gerektirmediği ve yerleşimde pratiklik sağladığından müzikseverlerin çoğunluğunun tercih ettiği yükselteç tipidir. Bu tip yükselteçlerde kaynak seçimi, ses kontrolü ve yükseltme işlemlerinin tümü tek cihazda yapılır.

Preamp / Öncü Yükselteç

Zayıf ses sinyallerini güç yükselteçfikatörünün algılayabileceği seviyeye kadar yükseltmeye yarayan ön yükselticidir. Genellikle kaynak seçimi, ses seviye kontrolü ve benzeri fonksiyonları da yerine getirir. Aynı zamanda CD çalıcı veya radyo gibi kaynak cihazlarla yükseltici arasında doğrudan bağlantı yapıldığında ortaya çıkabilecek empedans problemlerini de önler.

A Sınıfı Yükselteçler

Bu tür yükselteçler kaynaktan gelen sinyal yükseltilirken tek bir çıkış elemanı tarafından dalga bütünlüğü korunarak işlenir. Çıkış transistoru veya tüpünün kalitesi ve devre tasarımına bağlı olarak orijinal dalga formu en iyi şekilde korunur ve seste akıcılık ve bütünlük en üst düzeydedir. Girişte sinyal olsun veya olmasın sürekli olarak sabit bir akım çektiklerinden oldukça yüksek bir çalışma ısıları vardır. Kaliteli ve yumuşak ses seviyesi, en düşük dağılma düzeyi ve hızlı bas performansı, akustik planlama açısından son derece kullanışlı devrelerdir fakat yüksek sıcaklık aralığı ve elektrik tüketimi açısından dezavantajdadır.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

B Sınıfı Yükselteçler

B sınıfı yükselteçler de elektriksel verimliliği artırmak amacı ile çıkış transistörleri giriş sinyalinin yalnızca pozitif veya negatif yarısını yükseltir. Çiftler halinde sinyalin her bir yarısı birleştirilerek tam ses sinyali çıkışa verilir. Burada her bir transistor sadece kendi çalışma bölgesinde elektrik aldıklarından B sınıfı yükselteçler A sınıfı devrelere göre daha az ısınır; yaklaşık olarak enerjini %30’u ısıya dönüşür, ve daha verimli çalışırlar. Bu tip yükselteçlerde en büyük sorun pozitif ve negatif sinyal bölgeler arasında geçiş sırasında oluşan senkron bozukluğu nedeniyle ortaya çıkan bozulmadır. Buna “crossover” bozulması  denir. Bu bozulma nedeniyle genellikle sesin en doğal haline yakın tasarımlar yerine endüstriyel uygulamalarda yer bulurlar, yüksek verimlilik ve hafif tasarımlarla kullanılır fakat yüksek kaliteli sesler için pek tercih edilmez.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

AB Sınıfı Yükselteçler

B sınıfı yükselteçlerin geçişli ve tamamlayıcı çıkış katlarının özel olarak düzenlenerek belirli bir sinyal yüksekliğine kadar A sınıfı biçiminde çalışabilmesini sağlayan devre grubudur. Burada, çıkış transistoru veya tüpünün bias akımı sinyal yokluğunda B sınıfının aksine kapanmadan çok düşük bir bias akımıyla canlı tutulacak biçimde ayarlanır ve cihazın crossover bozulmasından  etkilenmemesi sağlanır. Bu devre tipi ticari üretimler arasında en yaygın kullanılan tasarımdır, yüksek verimlilik, hafif tasarımlar ve düşük ısı üretimi ile en çok tercih edilen tiplerdir, fakat A sınıfı kadar kaliteli ses düzeyine sahip değildir, tam anlamıyla A ve B sınıfının ortalamasıdır.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

C Sınıfı Yükselteçler

Giriş sinyalinin yüksekliğiyle orantılı olarak çıkış elemanlarını devreye sokan bir devre tasarımıdır. Genellikle telekomünikasyon, telsiz ve yalnızca konuşma bandında çalışması öngörülen diğer ses sistemlerinde kullanılır. Hi-fi müzik sistemlerinde kullanılmaz, yüksek verimlilik sağlar fakat ses kalitesi düşüktür.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

D Sınıfı Yükselteçler

Giriş sinyalinin kare dalga formunda darbeler üzerine bindirilerek elde edilen yükseltme prensibini kullanan devrelerdir. Teorik olarak %100 verimle çalışır,k are dalga taşıyıcının yarattığı bozunum çıkış aşamasından hemen önce özel bir filtre devresi ile süzülerek temiz sinyal elde edilir. Kare dalga modülasyonunun frekansı ve temizliği ile orantılı olarak başarılı tasarımlar yapılabilmektedir. Gittikçe yaygınlaşan bu devre tipi aktif subwoofer yüksek güçlü anons sistemleri gibi geniş bant ses kalitesinin hayati önem taşımadığı sistemlerde başarı ile kullanılmaktadır. Son yıllarda geleneksel doğrusal devre tipleri ile modülasyona dayalı D sınıfı arasında rekabet gittikçe artarken ses kalite farkı da azalmaktadır, çok yüksek verimlilik nerdeyse ısınmama gibi avantajları vardır, fakat belirgin soğukluk kalitesi ve analog çıkışlı seslerde yetersiz bir tasarımdır.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

F Sınıfı Yükselteçler

F sınıfı devreler, çıkış dalga formunu kare bir dalga halinde biçimlendirmek için çıkış ağındaki harmonik rezonatörleri kullanarak hem verimliliği hem de çıkışı arttırır. F sınıfı yükselteçler, sonsuz harmonik ayar kullanıldığında% 90’dan fazla yüksek verime sahiptir.

G Sınıfı Yükselteçler

Bu devre tasarımı temel olarak AB sınıflarının çıkış felsefesi ile kademeli bir besleme devresinin bileşiminden oluşur. AB tasarımlardaki sabit besleme gerilimi yerine girişteki sinyalin genliğiyle orantılı olarak çıkış elemanlarının ihtiyaç duyabileceği voltaj kademeleri önceden seçilir. Bu şekilde elektriksel olarak daha verimli bir çalışma sağlanmış olur. Bu teknik daha çok profesyonel seslendirmede kullanılan amplilerde yaygındır.Yüksek verimlilik ve yüksek ses kalitesi ile tercih edilir fakat genlik bozulması sebebiyle düzgün tasarlanmayan devrelerde daimi arızalar.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları
yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

H Sınıfı Yükselteçler

G sınıfı tasarımlara benzerler ancak burada çıkış elemanlarının besleme voltajı girişteki sinyalle orantılı olarak kademesiz veya çok sayıda kademe ile daha hassas kontrol edilir. Bu tür devrelerde genellikle yüksek güçlü ve aşırı pahalı high-end devreleri ile profesyonel tur devlerinde kullanılır. Birçok versiyonunda klasik analog besleme katı yerine yüksek frekanslı switch mode devreler kullanılır. Elektriksel olarak bilinen en verimli tasarımlardan biridir fakat pahalı ve düşük bütçeli çalışmalarda kalitesiz sesler.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

I Sınıfı Yükselteçler

I sınıfı devreler, aynı giriş dalga formunu örnekleyen her iki anahtarlama cihazı setiyle paralel itme-çekme konfigürasyonunda düzenlenen iki tamamlayıcı çıkış anahtarlama cihazına sahiptir. Bir cihaz dalga formunun pozitif yarısını değiştirirken, diğeri negatif yarısını B sınıfı bir yükselteçe benzer şekilde değiştirir. Giriş sinyali uygulanmadığında veya bir sinyal sıfır geçiş noktasına ulaştığında, anahtarlama cihazları yüksek frekanslı sinyalleri iptal eden% 50 PWM çalışma döngüsü ile aynı anda hem AÇIK hem KAPALI sinyali üretir.

S Sınıfı Yükselteçler

S sınıfı bir güç yükselteci, D sınıfı amplifikatöre benzer şekilde doğrusal olmayan bir anahtarlamalı mod amplifikatörüdür. S sınıfı amplifikatör, analog giriş sinyallerini bir delta-sigma modülatörü tarafından dijital kare dalga darbelerine dönüştürür ve sonunda bir bant geçiş filtresi tarafından demodüle edilmeden önce çıkış gücünü arttırmak için onları yükseltir. Bu anahtarlama amplifikatörünün dijital sinyali her zaman tamamen “AÇIK” veya “KAPALI” (teorik olarak sıfır güç tüketimi) olduğundan,% 100’e ulaşan verimler mümkündür.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

T Sınıfı Yükselteçler

T sınıfı amplifikatörler, dijital sinyal işleme (DSP) yongalarının ve çok kanallı surround ses amplifikatörlerinin varlığı nedeniyle analog sinyallerini PWM sinyallerine dönüştürdüğü için ses yükseltici tasarımı olarak bu günlerde daha popüler olmaya başladı. Yükselteç verimini artırarak büyütme. T sınıfı amplifikatör tasarımları hem AB sınıfı amplifikatörün düşük bozulma sinyali seviyelerini hem de D sınıfı amplifikatörün güç verimliliğini birleştirir.

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları

Verimlilik ve Açı Tablosu

yükselteç, Yükselteç (Amplifikatör ) Sınıfları