Zajímají vás zesilovače do auta? Potřebujete vyřešit problém s autorádiem nebo přemýšlíte o modernizaci zvukového systému svého vozidla?

Pokud jste si položili otázku „Co dělá zesilovač do auta?“, jste na správném místě.

V tomto příspěvku se budu věnovat všemu, co potřebujete vědět, včetně toho, jak fungují a jaké jsou jejich druhy.

Infografika – Fakta o zesilovači do auta

Co dělá zesilovač do auta

Zjednodušené schéma zobrazující základní části zesilovače do auta a jeho fungování. Je toho mnohem víc, ale základy jsou poměrně jednoduché. Malý, velmi nízkoúrovňový signál je přiveden ze stereofonního přístroje a zesílen na mnohem větší – ale stejný – elektrický průběh. Tímto způsobem může nabídnout velký výkon a pohánět reproduktory s dobrou hlasitostí. Napájení +12 V je „zesíleno“ (zvýšeno), aby bylo možné přivést vyšší napětí do výstupních tranzistorových stupňů.

Automobilový zesilovač zesiluje velmi malý elektrický zvukový signál na mnohem vyšší napětí schopné pohánět reproduktory.

Většina autorádií nemůže nabídnout vysoký výkon, který by dokázal pohánět reproduktory s vysokou hlasitostí a čistotou. Skvělým příkladem je přidání subwooferu do vozu. K získání „třískajících“ basů je zapotřebí velký výkon!“

Jak funguje zesilovač do auta?

Automobilové zesilovače používají speciální typ vnitřního napájení, které napájí jejich vnitřní obvody zesilovače vyšším výkonem. Tyto sekce pak přijímají upravený zvukový signál (poskytovaný stereofonním systémem), zesilují jej a dodávají do svorek reproduktorů.

Všechny zesilovače mají několik základních sekcí, které jsou rozhodující pro napájení reproduktorů pouze ze zdroje +12V. Existuje také několik dalších sekcí, které jsou nezbytné, a několik sekcí, které jsou volitelné.

Téměř všechny dnešní typické automobilové zesilovače mají ve své konstrukci následující podsekce:

1. Vysoce výkonný spínaný zdroj DC-DC (stejnosměrný proud)
2. Obvody proti šumu („zemní smyčka“)
3. Obvody křížení reproduktorů
4. Mřížkové obvody
5. Vstupní stupně na úrovni reproduktorů

Poznamenejte, že bod č. 5 (funkce vstupu na úrovni reproduktorů) je volitelný a může, ale nemusí být součástí výrobku. Ostatní se však nacházejí téměř ve všech dnes prodávaných automobilových zesilovačích s dobrým výkonem. Více o vstupech na úrovni reproduktorů vysvětlím, až budeme pokračovat.

Jak vidíte na schématu, které jsem uvedl, některé elektronické komponenty jsou připojeny ke kovovému tělu zesilovače. Je to proto, že při dodávce energie do reproduktorů se část ztrácí jako teplo. Aby se výkonné tranzistory lépe chladily, jsou připojeny k těžkému kovovému tělu zesilovače.

Vysvětlení napájecích zdrojů automobilových zesilovačů

Znázorněné hlavní části spínaného zdroje napájení (SMPS) automobilu. Na obrázku je pěkný malý čtyřkanálový levný zesilovač Crunch PD2000.4, který jsem koupil na Amazonu a otevřel pro vás. Transformátor je extrémně rychle (mnoho tisíckrát za sekundu) řízen výkonnými tranzistory. Čip SMPS řídí, kdy se tranzistor rychle zapíná a vypíná podle požadavků na výkon. Transformátor využívá magnetické pole k vyvedení vyššího napájecího napětí na druhou stranu zdroje +12 V.

Ačkoli jsou napájeny z přípojky baterie vozidla, není možné, aby autorádio nebo zesilovač přímo poháněly reproduktory vysokým výkonem z pouhých 12 voltů. Důvodem jsou matematické vlastnosti elektrického výkonu a impedance (odpor) reproduktorů.

Ohmův zákon je základní pravidlo, které se používá k určení takových věcí, jako je výkon dodávaný zátěži (zde reproduktoru) na základě určitého napětí. Vyšší napětí může produkovat vyšší výkon, přesně jak jste si již mohli domyslet. Totéž platí pro reproduktory v autě stejně jako pro žárovku v domácnosti.

Spínaný napájecí zdroj (SMPS) automobilového zesilovače je to, co umožňuje vše ostatní – je to nejdůležitější část zesilovače. Je to kritická část a je nezbytná k získání vysokého výkonu z pouhého 12V zdroje.

Spínaný čip integrovaného obvodu (IC) zapíná a vypíná vysokoproudé tranzistory tisíckrát za sekundu. Střídají se cykly, které zapínají a vypínají napájení +12 V do transformátoru. Přitom transformátor na základě počtu závitů měděného drátu na něm vytváří na svém výstupu vyšší napětí.

Spínaný napájecí zdroj automobilového zesilovače rychle zapíná a vypíná vysokoproudový transformátor tisíckrát za sekundu. Dvě strany vstupní strany (vstupní připojení +12 V) se střídavě zapínají a vypínají. Průběhy vypadají tak, jak je vidíte zde.

Zajímavé je, že vytváří jak kladná, tak záporná napětí! To proto, aby byl umožněn plný rozsah polarity při zesílení zvukového signálu a jeho reprodukci na výstupu.

Automobilové zesilovače mohou odebírat velké množství elektrického proudu. Mnohé z nich mohou snadno odebírat až 50 A (ampérů), ale to obvykle jen tehdy, když se blíží maximálnímu výkonu. Při běžném, nenáročném používání odebírají jen několik ampérů.

Zesilovače jsou obvykle připojeny pojistkou přímo k baterii vozidla pro kladný vodič. Zemnicí (záporný) vodič je obvykle připojen k čistému kovovému spoji na karoserii. Je to proto, že původní vodič vozidla obvykle nezvládne množství proudu, které zesilovač při intenzivním používání vyžaduje.

Jak se automobilové zesilovače zapínají a vypínají

Aby zesilovač nezůstal zapnutý, když ho nepoužíváte, používá se vodič „dálkového zapnutí“. Obvykle se připojuje k vyhrazenému vodiči na vašem stereofonním systému. Případně jej lze připojit k vodiči zapalování, který se vypne při vypnutí polohy příslušenství spínače zapalování.

Dálkový vodič při napětí 0 V vypne napájení čipu SMPS. To způsobí, že přestane běžet. Zesilovač pak nečerpá žádnou energii z baterie.

Můžete použít velmi malý vodič, například o průměru 18 nebo 20, protože vstup vzdáleného vodiče téměř všech zesilovačů odebírá jen nepatrné množství proudu – často méně než 25 miliampérů (.025A).

Vstupní stupně, sekce zesilovače a výstupní stupně

Na obrázku jsou uvedeny další dvě hlavní funkční sekce automobilového zesilovače: výstupní sekce zesilovače & a vstupní stupně. Deska vstupního stupně se skládá z mnoha menších obvodů, které zajišťují například funkce crossoveru, umožňují přemostění pro větší výkon, zajišťují regulaci zisku a blokují šum zemní smyčky. Zesilovací stupně přebírají zvukový signál z desky vstupního stupně, využívají výstup napájecího zdroje a zesilují jej, aby vytvořily výkonný výstup.

Vstupní stupně

Vstupní stupně (často seskupené dohromady, v tomto případě na samostatné desce s plošnými spoji, jak je znázorněno výše) mají řadu úkolů.

Těmi jsou:

• Umožňují připojení zesilovače ke stereofonním přístrojům bez konektorů RCA (vstupy na úrovni reproduktorů)
• Zabraňují zesílení hrozného šumu „zemní smyčky“
• Zajišťují funkce vysokofrekvenční a nízkofrekvenční křížové propusti
• Umožňují nastavení zisku, nebo úroveň zesílení zesilovače

Vstupní stupně jsou tvořeny typem mimořádně univerzální elektronické součástky zvané optický zesilovač (operační zesilovač). Operační zesilovače jsou v podstatě malé zesilovací obvody zabudované do malého čipu, který se používá pro širokou škálu konstrukcí.

Předcházení šumu

Šum zemní smyčky, který možná znáte jako „kvílení alternátoru“, je ve světě autorádií velmi frustrující a nepříjemný problém. Jedná se o elektrický šum, který se projevuje jako příšerné kvílení, které se zvyšuje a snižuje s otáčkami motoru vašeho vozidla.

Tento typ šumu je způsoben elektrickými proudy, které tečou uvnitř karoserie vozidla a spojů audio komponentů. Když je rozdíl elektrického potenciálu ve 2 nebo více bodech systému, může existovat malý rozdíl napětí.

Moderní automobilové zesilovače obsahují obvody, které tento jev v typických instalacích prakticky eliminují.

Křížové měniče

Schématické znázornění fungování (pasivních) křížových měničů reproduktorů, jako jsou ty ve dvoupásmových reproduktorových systémech. Crossovery jsou skvělou funkcí, která může zabránit případnému poškození reproduktorů. Pomáhají také zabránit zkreslení a umožňují řídit reproduktory při vyšších hlasitostech s čistým zvukem. Jsou určitým druhem filtru, protože blokují nežádoucí zvuk, aby se dostal k používaným reproduktorům. Elektronické crossovery v zesilovačích plní stejnou funkci, ale bez velkých součástek, jako jsou induktory a kondenzátory.

Crossovery jsou skvělou funkcí, kterou poskytují dnešní automobilové zesilovače. Většina dnes prodávaných zesilovačů obsahuje elektronické crossoverové obvody v předních (vstupních) stupních zesilovače.

Elektronické crossovery nabízejí levný a prostorově úsporný způsob, jak podle potřeby posílat do reproduktoru pouze basy nebo pouze zvuk vyššího rozsahu. Například při řízení subwooferů bude použití dolnopropustné výhybky v zesilovači blokovat vše kromě basů. Podobně můžete zablokovat nízké basy z menších reproduktorů použitím funkce horní propust.

To nabízí způsob, jak řídit reproduktory s mnohem větší čistotou a hlasitostí, než by bylo možné jinak.

Zesílení zesilovače

Jak název napovídá, zesilovače pracují tak, že zesilují vstupní signál ze sterea. Protože neexistuje žádné standardní maximální napětí signálu používané různými stereosystémy, je nutné nastavit zesílení.

Nastavení zesílení zesilovače umožňuje lépe přizpůsobit výstupní úroveň reproduktorů úrovni vstupního signálu. Je to také způsob, jak snížit šum, protože některá autorádia mají dobrý a silný výstupní signál. V takovém případě lze úroveň zesílení zesilovače snížit a úroveň šumu (sykavek na pozadí) zesilovače bude velmi nízká.

Zesílení je neuvěřitelně důležitá funkce a základ všech zesilovačů v elektronickém světě.

Každý druh zesilovače, od zesilovačů v autě až po domácí stereosystémy a dokonce i domácí DJ vybavení, má zesílení, které zesiluje signál. Musí však být správně nastaveny.

Sekce zesilovače a výstupní stupně

Zjednodušené znázornění zesilovacích stupňů a výstupu, které používá většina automobilových zesilovačů. Automobilový zesilovač má velké výstupní tranzistory schopné zpracovat velké množství proudu. Ty jsou napájeny spínaným zdrojem a pohánějí reproduktor. Jsou řízeny některými menšími součástkami potřebnými k rozdělení zvukového signálu na kladnou a zápornou polovinu.

Automobilové zesilovače (jak je vidět na předchozím obrázku, který jsem uvedl) mají část určenou k pohonu reproduktorů. Tyto sekce obsahují malé součástky, jako jsou miniaturní tranzistory, které rozdělují zvukový signál na dvě poloviny.

Tyto signály se pak používají k řízení větších, výkonnějších tranzistorů z výstupu zdroje vyššího napětí do reproduktoru.

Při tom se hudební signál zesiluje a reproduktor je nyní schopen přijímat mnohem silnější signál. Reproduktor je řízen identickým, ale mnohem větším průběhem vstupního signálu přijímaného z autorádia.

Co jsou to kanály na zesilovači?

Kanály jsou nezávislé zvukové cesty, které se používají k vytvoření zvukového výstupu ze zesilovače. U stereofonních nahrávek se jedná o levý a pravý zdroj zvuku, které se liší a poskytují levý a pravý zvuk.

Levý a pravý zvukový kanál jsou samostatné výstupy z autorádia nebo jiného zdroje.

Používají se k zajištění plnějšího a realističtějšího zvuku při poslechu. Některá stereofonní zařízení navíc poskytují dvojice předních a zadních výstupů, i když se jedná pouze o stejné signály poskytované pro pohon dalšího páru reproduktorů vzadu.

Ve většině současných automobilových zesilovačů lze kanály zesilovače „přemostit“. To znamená, že 2 kanály mohou pracovat společně pro pohon jednoho nebo více reproduktorů a nabízet tak větší výkon než jeden kanál samostatně.

Typické zapojení a ovládání automobilových zesilovačů

Zobrazeno: Většina automobilových zesilovačů má velmi podobné zapojení a ovládání, s připojením napájení a výstupy reproduktorů na jednom konci. Zvukové vstupy a ovládání zesílení jsou obvykle na druhém konci. Tento čtyřkanálový zesilovač Crunch PD2000.4 je dobrým příkladem typického zesilovače. Obsahuje vstupy na úrovni reproduktorů (označené jako „Hi Input“, horní obrázek, bílé konektory).

Většina automobilových zesilovačů, ať už drahých, nebo levných, je velmi podobně nastavena. Obecně řečeno, napájecí přípojky jsou zapojeny na jednom konci (spodní obrázek) a konektory RCA a další ovládací prvky jsou na druhém konci (horní obrázek).

Na horním obrázku vidíte nastavitelné voliče crossoveru a přepínače pro jejich aktivaci. Bod, ve kterém jsou blokovány určité hudební rozsahy, nazývaný mezní frekvence, je v tomto případě nastavitelný uživatelem.

U jiných modelů se jedná o pevné nastavení ovládané přepínačem.

Připojení napájení

Svorky pro připojení napájení a reproduktorů na automobilovém zesilovači Pioneer GM-D9605.

Připojení napájení se obvykle provádí pomocí měděných vodičů většího průřezu a konektorů, které jsou často součástí sady kabeláže zesilovače. Kabely RCA se používají k připojení zesilovače k výstupům zvukového signálu hlavní jednotky, ze které se přehrává hudba.

Všimněte si, že pro přemostění 2 kanálů zesilovače a dodání většího výkonu jako jednoho kanálu se připojují zvláštním způsobem. Spodní obrázek výše ukazuje potřebnou polaritu a zapojení kabelů. Jak vidíte, jsou označeny jako „přemostěné“.

V režimu přemostění poskytuje jeden kanál kladné připojení reproduktorů a druhý záporné.

Vstupy úrovně reproduktorů

Svazek vstupů úrovně reproduktorů pro automobilový zesilovač. Výstupy reproduktorů z továrního nebo jiného stereofonního systému se připojí k vedení a poté se zapojí do konektoru na zesilovači. Vysokoúrovňové signály se převádějí na nízkoúrovňové signály podobně jako u vstupů RCA.

U továrních stereofonních systémů obvykle nejsou k dispozici konektory RCA. V takovém případě lze použít vstupy na úrovni reproduktorů (nazývané také „vysokoúrovňové“), pokud jsou k dispozici. Ty přijímají signál vyšší úrovně napětí reproduktorů přímo z kabeláže reproduktorů a redukují jej na menší úroveň, kterou může zesilovač použít.

Druhou možností je použít adaptér úrovně reproduktorů, který provede totéž.

Jak se instalují automobilové zesilovače

Typická instalace automobilového zesilovače. Velkorozměrové napájecí vodiče jsou připojeny k napájecím svorkám a upevněny pomocí šroubů. Podobně je zapojeno i vedení reproduktorů. Po instalaci se zvukový systém otestuje a podle potřeby se nastaví regulace zesílení a křížové měniče zesilovače.

Pro správnou funkci musí být automobilové zesilovače nainstalovány s dostatečnou velikostí a typem vodičů. Nejdůležitějším důvodem je to, že původní kabeláž vozidla není schopna zvládnout vysoké proudové nároky zesilovače.

Například některé automobilové zesilovače mohou při vysoké hlasitosti nebo při velmi silném provozu subwooferů odebírat až 50 A. Tovární elektroinstalace není na takové nároky dimenzována a došlo by ke ztrátě napětí (a následně i výkonu) v zesilovači. Proto vedeme dostatečně velký napájecí kabel k baterii a dbáme na dobré a čisté elektrické propojení.

Kladný napájecí kabel chrání dostatečně dimenzovaná pojistka uložená v pojistkovém držáku. Pokud by došlo k problému, jako je zkrat, pojistka by se vyhodila a chránila by před vznikem požáru.

Ve všech automobilových zesilovačích se používá několik kabelových připojení:

1. Pojistka velkého napájecího vodiče k baterii (+12 V)
2. Záporné připojení k „zemi“: záporný pól baterie nebo kovová karoserie automobilu
3. Vodič pro zapnutí a vypnutí zesilovače pomocí stereofonního systému nebo spínače zapalování
4. Vstupní audio signály: RCA kabely nebo vstupy na úrovni reproduktorů
5. Připojení kabeláže reproduktorů

Naštěstí lze tuto kabeláž často snadno nalézt již zabalenou a připravenou k použití zakoupením sady kabeláže zesilovače.

Tady je schéma, které jsem vytvořil, abych pomohl lépe vizuálně vysvětlit, jak se obvykle zesilovač v automobilu instaluje. Ukazuje jedno z nejčastějších použití zesilovače do auta: přidání subwooferu, abyste měli skvělé basy.

Schéma instalace zesilovače do auta

Jak jsou zesilovače do auta prospěšné?

Dnešní zesilovače mohou napájet celý stereo systém auta s vynikajícím zvukem a výkonem. Některé, jako tento vynikající čtyřkanálový model Alpine MRV-F300, jsou velmi kompaktní a lze je nainstalovat pod sedadlo. Dobrý zesilovač poskytuje několikanásobně vyšší výkon, než má průměrné autorádio. Také mají mnohem čistší a jasnější zvuk.

Automobilové zesilovače mají mnoho výhod a v některých případech jsou i nutností. Typická autorádia mohou i v dnešní době produkovat maximálně asi 15 až 18 W výkonu na kanál.

Při vyšších hlasitostech a při pokusech o pohon reproduktorů, které potřebují větší výkon, se zvuk z autorádia stává zkresleným a hrozným. Řízení reproduktorů s vyšší hlasitostí je v podstatě nemožné pouze s autorádiem.

Tady přichází na řadu zesilovač do auta.

Automobilové zesilovače nabízejí mnohem lepší zvuk, zejména pro hudbu s těžkými basy. Existují také některé speciální situace, kdy jsou jedinou možností, jak vylepšit zvuk ve vozidle:

• Tovární stereofonní systémy bez basového reproduktoru
• Továrně instalované zesilovače, které zemřely nebo jsou slabé
• Touha po výkonném, čistého zvuku při poslechu hudby vyšší kvality
• Majitelé vozidel, kteří chtějí silnou hlasitost
• Majitelé lodí a jiných venkovních vozidel (venkovní vozidla potřebují extra výkon pro lepší zvuk)

Další výhody

Jak jsem již zmínil, mnohé nabízejí funkce, jako jsou vestavěné crossovery, které mohou zabránit zkreslení a umožňují přehrávat reproduktory při vyšší hlasitosti s lepší čistotou. Tovární systémy toto obvykle nedokážou a zvuk se při vyšších hlasitostech brzy „rozpadá“.

Instalace zesilovače na dodatečném trhu tento problém řeší a umožňuje větší kontrolu nad audio systémem. Navíc lze systém snadno rozšířit o subwoofer pro chybějící basy, a to buď přidáním druhého zesilovače, nebo použitím 2 kanálů 4kanálového zesilovače pro jeho pohon.

2kanálové vs. 4kanálové zesilovače – jaké jsou rozdíly?

Představte si 4kanálové zesilovače jako rozšíření 2kanálového modelu. Přidávají 2 kanály výkonu reproduktorů, ale často jsou kompaktnější než dva samostatné zesilovače.

4kanálové zesilovače jsou téměř identické s 2kanálovými modely. Mají však několik rozdílů a v některých situacích jsou výhodnější.

4kanálové zesilovače se liší především svou konstrukcí: mají další 2 kanály pro přidání dalších reproduktorů.

Použití 4kanálového zesilovače namísto jednoho 2kanálového má několik výhod:

• Můžete řídit přední a zadní reproduktory
• Řídit přední reproduktory s plným rozsahem a použít kanály 3 a 4 pro subwoofery
• Obvykle jsou kompaktnější než 2 samostatné stereofonní zesilovače

Většina 4kanálových zesilovačů je dnes také přemostitelná, takže jsou velmi flexibilní v tom, jak je lze použít. To znamená, že nejste omezeni na jejich použití pouze pro 2 nebo více reproduktorů: můžete použít 4, 2 nebo dokonce 3 kanály v závislosti na použití funkce přemostění.

Shrnutí

Snad jste se dozvěděli, co jste potřebovali vědět o zesilovačích do auta. Zde jsou základní věci, které je třeba si zapamatovat:

• Automobilové zesilovače zesilují malý signál na větší signál, než který může pohánět reproduktory
• Používají se k řešení mnoha problémů s autorádii a ke zlepšení zvuku
• Automobilová autorádia nemohou poskytnout vysoký výkon jako zesilovač

Chcete najít nějaké skvělé zesilovače, které se vám budou líbit? Mám pro vás užitečného průvodce nákupem a několik nejlepších zesilovačů, které můžete najít zde.

Přemýšlíte o připojení zesilovače k předním a zadním reproduktorům? Podívejte se na mého průvodce, jak připojit zesilovač k předním a zadním reproduktorům.