HI-FI И МУЗЫКАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Наиболее популярная электроника в каждом доме — это усилители речи и музыки. На рис. I. I представлена блок-схема типичной установки, которой пользуются музыканты. Любой микрофон преобразует звуковые волны в электрическое напряжение или электрический сигнал, который по проводам передается на усилитель, где усиливается и передается по кабелям на громкоговоритель. Акустическая система преобразует электрический сигнал обратно в звуковые волны, которые в идеале точно такие же, как и оригинальная речь или музыка, но более высокой интенсивности. На

рис. 1.1 представлен график звуковой волны как давление (р) на микрофон во времени (f). График электрического напряжения (v) во времени, которое вырабатывает микрофон, имеет форму, полностью идентичную первому графику. Такой электрический сигнал называется аналоговым сигналом. Форма выходной звуковой волны на акустической системе идентична первым двум. Максимальное напряжение сигнала на микрофоне — несколько милливольт. Чтобы получить достаточное для концертного зала звучание акустической системы, напряжение электрического сигнала на ее входе должно быть несколько вольт или несколько десятков вольт. Таким образом, усилитель должен иметь коэффициент усиления около 1000 или больше. Допустим, сигнал с микрофона имеет напряжение 10 мВ. Необходимо получить на усилителе сигнал в 20 В. Какой коэффициент усиления (к) должен быть?

Также усилитель должен обеспечивать соответствующую выходную мощность. Акустические системы имеют стандартные значения входного сопротивления: 4, 8 или 15 Ом. Обычно входное напряжение на акустической системе составляет несколько вольт (или десятков вольт). Таким образом, входная мощность — несколько ватт. Пример расчета мощности: входной сигнал равен 20 В, входное сопротивление равно 8 Ом.

Система, представленная на рис. 1.1, чисто аналоговая.

Кроме «живого» воспроизведения звука была разработана система записи звуковых волн для многократного воспроизведения, которая прошла свою историю развития: цилиндр Эдисона, граммофонные пластинки, магнитофонные ленты, лазерные диски. Современные hi-fi (high fidelity — высокой точности воспроизведения) системы проектируются с применением как аналоговых, так и цифровых компонентов, благодаря чему, например, CD-проигрыватель имеет очень высоко отношение сигнал—шум.

Еще один пример аналоговой системы — радио. Аналоговый сигнал от микрофона передается без усиления мощности по воздуху. Однако современные радиосистемы используют цифровое кодирование аудиосигнала до передачи его в эфир.

Задание 1.1

Нарисуйте блок-схему hi-fi системы. Определите, какие компоненты системы аналоговые, а какие — цифровые.

Задание 1.2

Рассчитайте коэффициент усиления, который должен быть на усилителе, чтобы на акустическую систему с входным сопротивлением в 8 В поступал аналоговый сигнал в 10 Вт. Источник аналогового сигнала генерирует волны с частотой 2 кГц и напряжением 10 мБ.