Nysgerrig på bilforstærkere? Har du et billydproblem, der skal løses, eller overvejer du at opgradere bilens lydsystem?

Hvis du har spekuleret på “Hvad gør en bilforstærker?”, er du kommet til det rette sted.

I dette indlæg vil jeg dække alt, hvad du behøver at vide, herunder hvordan de fungerer og de forskellige slags.

Infografik – Fakta om bilforstærkere

Hvad gør en bilforstærker?

Et forenklet diagram, der viser de grundlæggende dele af en bilforstærker, og hvordan den fungerer. Der er meget mere i det, men det grundlæggende er ret simpelt. Et lille signal med meget lavt niveau indlæses fra en stereo og forstærkes til en meget større – men identisk – elektrisk bølgeform. På den måde kan den give masser af effekt og drive højttalere med god lydstyrke. +12V-forsyningen “optrappes” (øges) for at drive en højere spænding til udgangstransistortrinene.

En bilforstærker forstærker et meget lille elektrisk lydsignal til en meget højere spænding, der er i stand til at drive højttalere.

De fleste bilstereoanlæg kan ikke tilbyde en høj effekt, der kan drive højttalere med høj lydstyrke og klarhed. Et godt eksempel er at tilføje en subwoofer til din bil. Der skal meget strøm til for at få en “smældende” bas!

Hvordan fungerer en bilforstærker?

Bilforstærkere bruger en særlig type intern strømforsyning til at forsyne deres interne forstærkerkredsløb med en højere effekt. Disse sektioner tager derefter et konditioneret lydsignal (leveret af en stereoanlæg), forstærker det og leverer det til højttalerterminalerne.

Alle forstærkere har et par grundlæggende sektioner, der er afgørende for at drive højttalere fra kun en +12V-kilde. Der er også nogle andre sektioner, som er væsentlige, og nogle få, som er valgfrie.

Næsten alle typiske bilforstærkere i dag har følgende underafsnit i deres design:

1. En DC-DC (jævnstrøm) højtydende switching strømforsyning
2. Støjforebyggelseskredsløb (“jordsløjfe”)
3. Højttaler-crossover-kredsløb
4. Bridging-kredsløb
5. Indgangstrin på højttalerniveau

Bemærk, at #5 (indgangsfunktion på højttalerniveau) er en produktspecifik option og kan være eller ikke være inkluderet. De andre findes dog i næsten alle bilforstærkere med god effekt, der sælges i dag. Jeg vil forklare mere om højttalerniveau-indgange undervejs.

Som du kan se på det diagram, jeg har givet, er nogle elektroniske komponenter fastgjort til forstærkerens metalhus. Det skyldes, at når der leveres strøm til højttalerne, går noget af strømmen til spilde som varme. For at hjælpe med at køle de kraftige transistorer er de fastgjort til forstærkerens tunge metalhus.

Bilforstærkerens strømforsyninger forklaret

De illustrerede hoveddele i en bils switch-mode strømforsyning (SMPS). Her ses den fine lille 4-kanals Crunch PD2000.4 budgetforstærker, som jeg har købt fra Amazon og åbnet op for dig. Transformeren drives af højtydende transistorer ekstremt hurtigt (mange tusinde gange i sekundet). SMPS-chippen styrer, hvornår transistorerne tændes og slukkes hurtigt alt efter strømforbruget. Transformeren bruger magnetiske felter til at udsende en højere spændingsforsyning på den anden side af +12V-forsyningen.

Selv om de får strøm fra bilens batteriforbindelse, er det umuligt for et bilstereo eller en forstærker at drive højttalere direkte med høj effekt fra kun 12 volt. Årsagen er de matematiske egenskaber ved elektrisk effekt og højttalerimpedansen (modstanden) for højttalere.

Ohm’s lov er en grundlæggende regel, der bruges til at regne ting ud som den effekt, der leveres til en belastning (her en højttaler) baseret på en bestemt spænding. En højere spænding kan give en højere effekt, som du måske allerede har gættet. Det samme gælder for højttalere i din bil lige så meget som for en pære i dit hjem.

En bilforstærkers switch-mode strømforsyning (SMPS) er det, der gør alt andet muligt – det er den vigtigste del af forstærkeren. Det er en kritisk sektion og nødvendig for at få høj effekt fra kun en 12V-forsyning.

En switching integrated circuit (IC)-chip driver transistorer med høj strøm til og fra tusindvis af gange i sekundet. De skifter cyklusser, der aktiverer og deaktiverer +12V-forsyningen til transformeren. Derved producerer transformeren, baseret på antallet af omdrejninger af kobbertråd på den, højere spændinger på sin udgang.

En bilforstærkers koblingsstrømforsyning tænder og slukker hurtigt for højstrømstransformatoren tusindvis af gange i sekundet. To sider af indgangssiden (+12V indgangsforbindelse) tændes og slukkes i vekslende cyklusser. Bølgeformerne ser ud som dem, du ser her.

Interessant nok producerer den både positive og negative spændinger! Det er for at muliggøre et fuldt polaritetsområde, når et lydsignal forstærkes og gengives på udgangen.

Bilforstærkere kan trække en masse elektrisk strøm. Mange kan nemt trække op til 50A (ampere), men det er normalt kun, når de er tæt på maksimal effekt. Ved normal brug med lav volumen trækker de kun nogle få ampere.

Forstærkere er normalt forbundet med en sikring direkte til bilens batteri for den positive ledning med en sikring. Jordledningen (minusledningen) er normalt forbundet til en ren metalforbindelse på karrosseriet. Dette skyldes, at et køretøjs originale ledning normalt ikke kan håndtere den mængde strøm, som en forstærker kræver ved kraftig brug.

Sådan tænder og slukker bilforstærkere

For at undgå, at forstærkeren forbliver tændt, når du ikke bruger den, bruges en “fjernbetjent tænd”-ledning. Normalt tilsluttes denne til en dedikeret ledning på dit stereoanlæg. Alternativt kan den tilsluttes en tændingsledning, der slukker, når tændingsafbryderens tilbehørsposition slukkes.

Den fjernbetjente ledning, når den er på 0 V, slukker for strømmen til SMPS-chippen. Dette får den til at stoppe med at køre. Forstærkeren trækker så ikke strøm fra dit batteri.

Du kan bruge en meget lille ledning som 18 eller 20 gauge, da fjerntrådsindgangen i næsten alle forstærkere kun trækker en meget lille mængde strøm – ofte mindre end 25 milliAmperes (.025A).

Indgangstrin, forstærkersektioner og udgangstrin

Der er her vist yderligere to af de vigtigste funktionssektioner i en bilforstærker: forstærker &udgangssektionen og indgangstrinene. Indgangstrinskortet består af mange mindre kredsløb til at gøre ting som at levere crossover-funktioner, gøre brobygning for mere effekt mulig, give forstærkningsstyring og blokere jordsløjfe-støj. Forstærkertrinnene tager lydsignalet fra indgangstrinskortet, bruger strømforsyningens udgang og forstærker det for at skabe et kraftigt output.

Indgangstrin

Indgangstrinene (ofte grupperet sammen, i dette tilfælde på et separat printkort som vist ovenfor) har en række opgaver, der skal udføres.

Disse er:

• Gør det muligt at tilslutte forstærkeren til stereoanlæg uden RCA-stik (indgange på højttalerniveau)
• Forhindrer, at forfærdelig “jordsløjfe”-støj forstærkes
• Giver højpas- og lavpas-crossover-funktioner
• Gør det muligt at justere forstærkningen, eller forstærkningsniveauet i forstærkeren

Indgangstrinene består af en type ekstremt alsidig elektronisk komponent kaldet en op-forstærker (operationsforstærker). Op-forstærkere er dybest set små forstærkerkredsløb indbygget i en lille chip, der bruges til en lang række konstruktioner.

Støjforebyggelse

Ground loop-støj, som du måske kender som “alternatorwhine”, er et meget frustrerende og besværligt problem i bilstereoværelset. Det er en elektrisk støj, der fremstår som en forfærdelig hvinende lyd, der øges og aftager med bilens motorhastighed.

Denne type støj skyldes elektriske strømme, der strømmer i bilens karosseri og forbindelserne til lydkomponenterne. Når der er en forskel i det elektriske potentiale i 2 eller flere punkter i systemet, kan der forekomme en lille spændingsforskel.

Moderne bilforstærkere indeholder kredsløb, der stort set eliminerer dette i typiske installationer.

Krydsningsdæmpere

Diagram, der viser, hvordan (passive) højttalerkrydsningsdæmpere som dem i 2-vejs højttalersystemer fungerer. Krydsningsfiltre er en vidunderlig funktion, der kan forhindre potentielle skader på højttalere. De er også med til at forhindre forvrængning og gør det muligt at køre højttalerne ved højere lydstyrker med klar lyd. De er en slags filter, da de blokerer uønsket lyd fra at nå de højttalere, du bruger. Elektroniske crossovers i forstærkere udfører den samme funktion, men uden store komponenter som induktorer og kondensatorer.

Crossovers er en fantastisk funktion, der leveres af nutidens bilforstærkere. De fleste af dem, der sælges i dag, indeholder elektroniske krydsningsfilterkredsløb i forstærkerens front-end (input) trin.

Elektroniske krydsningsfiltre giver en billig og pladsbesparende måde at sende kun bas eller kun lyd i de høje klange til en højttaler som ønsket. Når man f.eks. driver subwoofere, vil brugen af lavpasskoblingen i en forstærker blokere alt undtagen bas. På samme måde kan du blokere lavbas fra mindre højttalere ved at bruge high-pass-funktionen.

Dette giver en måde at drive højttalere med meget mere klarhed og volumen, end du ellers kunne.

Forstærkerforstærkning

Som navnet antyder, fungerer forstærkere ved at forstærke et indgangssignal fra en stereo. Da der ikke er nogen standard maksimal signalspænding, der anvendes af forskellige stereoanlæg, er det nødvendigt med en forstærkningsjustering.

En forstærkers forstærkningsjustering giver mulighed for bedre at tilpasse højttalerudgangsniveauet til indgangssignalniveauet. Det er også en måde at reducere støj på, da nogle autoradioer har gode, stærke udgangssignaler. I det tilfælde kan forstærkerens gain-niveau reduceres, og forstærkerens støjniveau (baggrundsbrus) vil være meget lavt.

Gain er en utrolig vigtig funktion og grundlaget for alle forstærkere i den elektroniske verden.

Alle slags forstærkere, lige fra bilforstærkere til hjemmestereoanlæg og endda DJ-udstyr til hjemmet, har en gain, der forstærker signalet. De skal dog indstilles korrekt.

Forstærkersektioner og udgangstrin

Simplificeret illustration af de forstærkningstrin og udgangstrin, som de fleste bilforstærkere bruger. En bilforstærker har store udgangstransistorer, der er i stand til at håndtere store mængder strøm. Disse forsynes af den switchende strømforsyning og driver højttaleren. De styres af nogle mindre komponenter, der er nødvendige for at opdele lydsignalet i en positiv og en negativ halvdel.

Bilforstærkere (som det ses på det tidligere billede, jeg gav) har en sektion, der er dedikeret til at drive højttalere. Disse sektioner indeholder små komponenter som miniaturetransistorer, der deler lydsignalet i to halvdele.

Disse signaler bruges derefter til at drive større, kraftigere transistorer fra strømforsyningens udgang med højere spænding til højttaleren.

Derved forstærkes det musikalske signal, og højttaleren er nu i stand til at modtage et meget kraftigere signal. Højttaleren drives af en identisk, men meget større bølgeform fra det indgangssignal, der modtages fra et bilstereo.

Hvad er kanaler på en forstærker?

Kanaler er uafhængige lydveje, der bruges til at skabe et lydoutput fra en forstærker. I stereooptagelser er det venstre og højre lydkilde, der adskiller sig og giver venstre vs. højre lyd.

Venstre og højre lydkanal er separate udgange fra et bilstereo eller en anden kilde.

De bruges til at give en fyldigere og mere realistisk lyd ved lytning. Derudover giver nogle bilstereoanlæg forreste og bageste udgangspar, selv om det blot er de samme signaler, der leveres til at drive et ekstra par højttalere bagtil.

I de fleste bilforstærkere af i dag kan forstærkerkanalerne “bridges”. Det betyder, at 2 kanaler kan arbejde sammen for at drive en eller flere højttalere og dermed give mere effekt end én kanal alene.

Typiske bilforstærkertilslutninger og betjeningselementer

Tegnet: De fleste bilforstærkere har meget ens tilslutninger og betjeningselementer, med strømtilslutninger og højttalerudgange i den ene ende. Lydindgange og forstærkningskontroller er normalt i den anden ende. Denne Crunch PD2000.4 4-kanals forstærker er et godt eksempel på en typisk forstærker. Den omfatter indgange på højttalerniveau (mærket som “Hi Input”, øverste billede, hvide stik).

De fleste bilforstærkere, uanset om de er dyre eller billige, er meget ens i deres opsætning. Generelt er de talende strømtilslutninger kablet i den ene ende (nederste billede) og RCA-stik og andre betjeningselementer i den anden ende (øverste billede).

På det øverste billede kan du se de justerbare crossover-skifter og kontakterne til at aktivere dem. Det punkt, hvor visse musikområder blokeres, kaldet cutoff-frekvensen, bruges, kan i dette tilfælde justeres af brugeren.

I andre modeller er det en fast indstilling, der betjenes med en kontakt.

Spændingsforbindelser

Spændings- og højttalerforbindelsesterminaler på en Pioneer GM-D9605 bilforstærker.

Spændingsforbindelser foretages typisk ved hjælp af kobbertråd og stik af større kaliber, der ofte er inkluderet i et forstærkerledningssæt. RCA-kabler bruges til at forbinde forstærkeren til lydsignaludgangene på den hovedenhed, hvorfra musikken afspilles.

Bemærk, at for at forbinde 2 kanaler på forstærkeren og levere mere effekt som en enkelt kanal, er de forbundet på en bestemt måde. Det nederste billede ovenfor viser den nødvendige polaritet og ledningsforbindelser. De er markeret som “Bridged”, som du kan se.

I bridged mode leverer den ene kanal den positive højttalerforbindelse, og den anden leverer den negative.

Højttalerniveau-indgange

En højttalerniveau-indgangssele til en bilforstærker. Højttalerudgangene fra et fabriksstereo eller et andet stereoanlæg tilsluttes ledningerne og sættes derefter i et stik på forstærkeren. Signalerne på højt niveau konverteres til signaler på lavt niveau svarende til RCA-indgange.

For fabriksmonterede stereoanlæg er RCA-stik typisk ikke tilgængelige. I så fald kan højttalerniveau-indgange (også kaldet “high level”-indgange), hvis de er tilgængelige, anvendes. Disse tager højttalerniveau-signalet med højere spænding direkte fra højttalerledninger og reducerer det til et mindre niveau, som forstærkeren kan bruge.

Den anden mulighed er at bruge en højttalerniveau-adapter til at gøre det samme.

Sådan installeres bilforstærkere

En typisk installation for en bilforstærker. Stærkstrømskabler tilsluttes til strømterminalerne og fastgøres med skruer. Højttalerledninger er forbundet på samme måde. Efter installationen afprøves lydsystemet, og forstærkerens forstærkekontrol og delefilter justeres efter behov.

For at kunne fungere korrekt skal bilforstærkere installeres med ledninger af tilstrækkelig størrelse og type. Den vigtigste grund til dette er, at bilens originale ledninger ikke kan klare de høje strømkrav fra en forstærker.

For eksempel kan nogle bilforstærkere trække op til 50 ampere ved høj volumen eller når subwoofere køres meget hårdt. Fabrikskabler er ikke normeret til den slags krav, og der vil opstå et spændingstab (og dermed strøm) til forstærkeren. Derfor fører vi et tilstrækkeligt stort strømkabel til batteriet og sørger for en god og ren elektrisk forbindelse.

Et tilstrækkeligt dimensioneret sikring, der holdes i en sikringsholder, beskytter det positive strømkabel. Hvis der opstår et problem som f.eks. en kortslutning, vil sikringen springe over og beskytte mod at forårsage en brand.

Der er flere ledningsforbindelser, der anvendes på alle bilforstærkere:

1. En sikret strømledning af stor kaliber til batteriet (+12V)
2. Negativ forbindelse til “jord”: negativ batteripol eller bilens metalkarosseri
3. Remote-on-ledning til at tænde og slukke for forstærkeren med stereoanlægget eller tændingsafbryderen
4. Audio-indgangssignaler: RCA-kabler eller indgange på højttalerniveau
5. Højttalerledningsforbindelser

Godt nok er det ofte let at finde disse ledninger færdigpakket og klar til brug ved at købe et forstærkerledningssæt.

Her er et diagram, som jeg har lavet for at hjælpe med at forklare bedre visuelt, hvordan en bilforstærker typisk installeres. Ii viser en af de mest almindelige anvendelser af en bilforstærker: tilføjelse af en subwoofer for at få god bas.

Auto-forstærker installationsdiagram

Hvordan er bilforstærkere fordelagtige?

De nuværende forstærkere kan drive et helt bilstereosystem med fremragende lyd og effekt. Nogle som denne fremragende Alpine MRV-F300 4-kanalsmodel er meget kompakte og kan installeres under et sæde. En god forstærker giver flere gange den effekt, som et gennemsnitligt bilstereo kan. Desuden har de en meget mere klar og skarp lyd.

Bilforstærkere har mange fordele, ligesom de i nogle tilfælde er en nødvendighed. Typiske bilstereoanlæg, selv i dag, kan højst producere omkring 15 til 18 watt effekt pr. kanal.

Ved højere lydstyrker og når man forsøger at drive højttalere, der har brug for mere effekt, bliver lyden fra et stereoanlæg forvrænget og forfærdelig. At drive højttalere med højere lydstyrke er stort set umuligt med kun et bilstereo.

Det er her, en bilforstærker kommer ind i billedet.

Bilforstærkere giver meget bedre lyd, især til bastung musik. Der er også nogle særlige situationer, hvor de er den eneste mulighed for at opgradere lyden i et køretøj:

• Fabriksstereoanlæg uden bashøjttaler
• Fabriksmonterede forstærkere, der er døde eller er svage
• Lysten til kraftige, klar lyd, når du nyder musik af højere kvalitet
• Køretøjsejere, der ønsker stor lydstyrke
• Båd- og andre ejere af udendørs køretøjer (udendørs køretøjer har brug for ekstra kraft for bedre lyd)

Supplerende fordele

Som jeg nævnte tidligere, tilbyder mange funktioner som indbyggede krydsningsfiltre, der kan forhindre forvrængning og give dig mulighed for at afspille højttalere ved højere lydstyrker med forbedret klarhed. Fabriksanlæg kan normalt ikke gøre dette, og lyden vil “bryde sammen” tidligt, når der skrues op til højere lydstyrker.

Installation af en eftermarkedsforstærker løser dette problem og giver mere kontrol over dit lydsystem. Derudover kan et system nemt udvides til at tilføje en subwoofer til manglende bas ved enten at tilføje en 2. forstærker eller bruge 2 kanaler af en 4-kanals forstærker til at drive den.

2-kanals vs. 4-kanals forstærkere – hvad er forskellene?

Tænk på 4-kanals forstærkere som en udvidelse af en 2-kanals model. De tilføjer 2 kanaler med højttalereffekt, men er ofte mere kompakte end to separate forstærkere.

4-kanalsforstærkere er næsten identiske med 2-kanalsmodeller. De har dog nogle få forskelle og er i nogle situationer mere fordelagtige.

4-kanalsforstærkere er hovedsageligt forskellige i deres design: de har 2 ekstra kanaler til tilføjelse af flere højttalere.

Der er flere fordele ved at bruge en 4-kanalsforstærker i stedet for en enkelt 2-kanalsforstærker:

• Du kan drive front- og baghøjttalere
• Drive fronthøjttalere med fuld rækkevidde og bruge kanal 3 og 4 til subwoofere
• De er normalt mere kompakte end 2 separate stereoforstærkere

De fleste 4-kanalsforstærkere i dag kan også bruges som broer, så de er meget fleksible i forhold til, hvordan de kan bruges. Det vil sige, at du ikke er begrænset til kun at bruge dem til 2 eller flere højttalere: du kan bruge 4, 2 eller endda 3 kanaler afhængigt af, om du bruger bridging-funktionen.

Summarum

Håbenligt har du lært, hvad du havde brug for at vide om bilforstærkere. Her er de grundlæggende ting, du skal huske:

• Bilforstærkere forstærker et lille signal til et større signal, som kan drive højttalere
• De bruges til at løse mange problemer med billyd og forbedre lyden
• Bilstereoanlæg kan ikke levere en høj udgangseffekt, som en forstærker kan

Er du interesseret i at finde nogle gode forstærkere, som du vil elske? Jeg har en nyttig købsguide og nogle af de bedste forstærkere, du kan finde her.

Tænker du på at tilslutte en forstærker til front- og baghøjttalere? Se min guide til, hvordan du tilslutter en forstærker til front- og baghøjttalere.