Kíváncsi az autóerősítőkre? Van egy megoldandó autós hangproblémája, vagy járműve hangrendszerének korszerűsítésén gondolkodik?

Ha elgondolkodott már azon, hogy “Mit csinál egy autóerősítő?”, akkor a legjobb helyen jár.

Ebben a bejegyzésben mindent leírok, amit tudnia kell, beleértve a működésüket és a különböző típusokat.

Infografika – Autóerősítő tények

Mit csinál egy autóerősítő?

Egy egyszerűsített ábra, amely bemutatja az autóerősítő alapvető részeit és működését. Ennél sokkal többről van szó, de az alapok elég egyszerűek. Egy kis, nagyon alacsony szintű jelet adunk be a sztereóból, és egy sokkal nagyobb – de azonos – elektromos hullámformává erősítjük. Így nagy teljesítményt tud nyújtani, és jó hangerővel tudja meghajtani a hangszórókat. A +12V-os tápfeszültséget “fokozzák” (növelik), hogy nagyobb feszültséget vezessenek a kimeneti tranzisztorfokozatokhoz.

Az autóerősítő egy nagyon kis elektromos hangjelet sokkal nagyobb feszültségre erősít, amely képes a hangszórók meghajtására.

A legtöbb autórádió nem tud olyan nagy teljesítményt nyújtani, amely nagy hangerővel és tisztasággal képes meghajtani a hangszórókat. Remek példa erre egy mélynyomó hozzáadása az autóhoz. Nagy teljesítményre van szükség a “csapkodó” basszushoz!

Hogyan működik egy autóerősítő?

Az autóerősítők egy speciális típusú belső tápegységet használnak, hogy a belső erősítő áramkört nagyobb teljesítménnyel lássák el. Ezek a szakaszok ezután egy kondicionált hangjelet vesznek (a sztereó által szolgáltatott), felerősítik azt, és eljuttatják a hangszórócsatlakozókhoz.

Minden erősítőnek van néhány alapvető szakasza, amelyek kritikusak a hangszórók meghajtásához csak +12 V-os forrásból. Van még néhány más szakasz is, amelyek elengedhetetlenek, és néhány, amelyek opcionálisak.

Majdnem minden mai tipikus autóerősítő a következő alszakaszokkal rendelkezik:

1. Egy DC-DC (egyenáramú) nagy teljesítményű kapcsolóüzemű tápegység
2. Zajmegelőző (“földhurok”) áramkör
3. Hangszóró keresztváltó áramkör
4. Hidaló áramkör
5. Hangszórószintű bemeneti fokozatok

Megjegyzendő, hogy az #5 (hangszórószintű bemeneti funkció) egy termékfüggő opció, és lehet, hogy benne van vagy nem. A többi azonban szinte minden ma kapható, jó teljesítményű autóerősítőben megtalálható. A hangszórószintű bemenetekről a későbbiekben többet fogok magyarázni.

Amint az általam megadott ábrán látható, néhány elektronikus alkatrész az erősítő fémtestéhez van rögzítve. Ez azért van, mert ahogy a hangszórókhoz áramot juttatunk, annak egy része hő formájában elvész. A nagy teljesítményű tranzisztorok hűtésének elősegítése érdekében az erősítő nehéz fémtestéhez vannak rögzítve.

Autóerősítő tápegységek magyarázata

Az autó kapcsolóüzemű tápegységének (SMPS) illusztrált főbb részei. Itt látható a szép kis 4 csatornás Crunch PD2000.4 költségvetési erősítő, amit az Amazonról vettem és kinyitottam nektek. A transzformátort nagy teljesítményű tranzisztorok hajtják meg rendkívül gyorsan (másodpercenként sok ezer alkalommal). Az SMPS chip vezérli, hogy a tranzisztorok mikor kapcsolnak be és ki gyorsan a teljesítményigénynek megfelelően. A transzformátor mágneses mezők segítségével a +12 V-os tápegység másik oldalán egy magasabb feszültségű tápegységet ad ki.

Noha a jármű akkumulátorának csatlakozásáról táplálják őket, lehetetlen, hogy egy autós hifi vagy erősítő közvetlenül nagy teljesítményű hangszórókat vezessen csak 12 voltról. Ennek oka az elektromos teljesítmény és a hangszórók impedanciájának (ellenállásának) matematikai tulajdonságai.

Az Ohm-törvény egy alapvető szabály, amelyet olyan dolgok kiszámítására használnak, mint a terhelésre (itt a hangszóróra) leadott teljesítmény egy bizonyos feszültség alapján. Egy magasabb feszültség nagyobb teljesítményt eredményezhet, ahogyan azt mostanra már kitalálhattad. Ugyanez ugyanúgy igaz az autóban lévő hangszórókra, mint az otthoni villanykörtére.

Az autóerősítő kapcsolóüzemű tápegysége (SMPS) az, ami minden mást lehetővé tesz – ez az erősítő legfontosabb része. Ez egy kritikus rész, és szükséges ahhoz, hogy nagy teljesítményt kapjunk mindössze 12 V-os tápegységből.

A kapcsolóüzemű integrált áramkör (IC) chip másodpercenként több ezer alkalommal hajt be és ki nagyáramú tranzisztorokat. Ezek váltakozó ciklusokban engedélyezik és letiltják a transzformátor +12V-os tápellátását. Ennek során a transzformátor, a rajta lévő rézhuzal fordulatszámától függően, magasabb feszültséget állít elő a kimenetén.

Az autóerősítő kapcsoló tápegysége másodpercenként több ezer alkalommal gyorsan be- és kikapcsolja a nagyáramú transzformátort. A bemeneti oldal (+12V-os bemeneti csatlakozás) két oldala váltakozó ciklusokban be- és kikapcsol. A hullámformák úgy néznek ki, mint az itt láthatóak.

Érdekes módon pozitív és negatív feszültséget is produkál! Ez azért van, hogy a polaritás teljes tartományát lehetővé tegye, amikor egy hangjelet felerősítenek és a kimeneten reprodukálnak.

Az autóerősítők sok elektromos áramot vehetnek fel. Sokan könnyedén képesek akár 50A (amper) áramot is felvenni, de ez általában csak akkor van így, amikor a maximális teljesítmény közelében vannak. Normál, kis teljesítményű használat során csak néhány ampert vesznek fel.

Az erősítőket általában biztosítékkal közvetlenül a jármű akkumulátorához csatlakoztatják a pozitív vezetéket. A földelt (negatív) vezeték általában a karosszéria egy tiszta fémcsatlakozásához csatlakozik. Ennek oka, hogy a jármű eredeti vezetéke általában nem képes kezelni azt az árammennyiséget, amelyet az erősítő nagy igénybevétel esetén igényel.

Hogyan kapcsolnak be és ki az autóerősítők

Az erősítő bekapcsolásának elkerülése érdekében, amikor nem használja, egy “távoli bekapcsoló” vezetéket használnak. Ez általában a sztereó egy külön erre a célra szolgáló vezetékéhez csatlakozik. Alternatívaként csatlakoztatható egy gyújtásvezetékhez, amely kikapcsol, amikor a gyújtáskapcsoló tartozékhelyzete ki van kapcsolva.

A távoli bekapcsoló vezeték, amikor 0V-on van, kikapcsolja az SMPS chip áramellátását. Ennek hatására leáll a működése. Az erősítő ekkor nem vesz el áramot az akkumulátorból.

Egy nagyon kicsi, például 18 vagy 20 mm-es vezetéket használhat, mivel szinte minden erősítő távoli vezeték bemenete csak egy parányi áramot vesz fel – gyakran kevesebb, mint 25 milliAmper (.025A).

Bemeneti szakaszok, erősítő szakaszok és kimeneti szakaszok

Az alábbiakban az autóerősítő két további fő funkcionális szakasza látható: az erősítő & kimeneti szakasza és a bemeneti szakaszok. A bemeneti fokozat lapja sok kisebb áramkörből áll, amelyek olyan dolgokat tesznek, mint a crossover funkciók biztosítása, a nagyobb teljesítmény áthidalásának lehetővé tétele, az erősítésszabályozás biztosítása és a földhurok zajának blokkolása. Az erősítőfokozatok átveszik a bemeneti fokozat lapjáról érkező hangjelet, felhasználják a tápegység kimenetét, és erősítik azt, hogy erőteljes kimenetet hozzanak létre.

Bemeneti fokozatok

A bemeneti fokozatoknak (gyakran csoportosítva, ebben az esetben a fent látható módon külön nyomtatott áramköri lapon) számos feladatot kell ellátniuk.

Ezek a következők:

• Megengedik, hogy az erősítő RCA csatlakozóval nem rendelkező sztereóhoz csatlakozzon (hangszórószintű bemenetek)
• Megakadályozzák a szörnyű “földhurok” zajok erősítését
• Megoldják a magas- és aluláteresztő keresztváltó funkciókat
• Megoldják az erősítés beállítását, vagy az erősítő erősítési szintjének beállítását

A bemeneti fokozatok egy rendkívül sokoldalú elektronikus alkatrésztípusból, az úgynevezett op-erősítőből (műveleti erősítő) állnak. Az op-erősítők alapvetően egy kis chipbe épített kis erősítő áramkörök, amelyeket a legkülönbözőbb kialakításokhoz használnak.

Zajmegelőzés

A földhurokzaj, amelyet “generátor nyöszörgés” néven ismerhet, nagyon frusztráló és zavaró probléma az autórádió világában. Ez egy olyan elektromos zaj, amely szörnyű nyöszörgésként jelenik meg, amely a jármű motorjának fordulatszámával növekszik és csökken.

Ez a fajta zaj a jármű karosszériájában és az audiokomponensek csatlakozóiban áramló elektromos áramoknak köszönhető. Amikor a rendszer 2 vagy több pontján elektromos potenciálkülönbség van, kis feszültségkülönbség alakulhat ki.

A modern autóerősítők olyan áramköröket tartalmaznak, amelyek ezt a tipikus berendezésekben gyakorlatilag kiküszöbölik.

Keresztváltók

Az ábrán látható, hogyan működnek a (passzív) hangszórókeresztváltók, például a kétutas hangszórórendszerekben. A keresztváltók egy csodálatos funkció, amely megakadályozhatja a hangszórók esetleges károsodását. Emellett segítenek megelőzni a torzítást, és lehetővé teszik a hangszórók nagyobb hangerőn való vezetését tiszta hangzással. Egyfajta szűrőnek számítanak, mivel megakadályozzák, hogy a nem kívánt hangok elérjék az Ön által használt hangszórókat. Az erősítőkben lévő elektronikus keresztváltók ugyanezt a funkciót látják el, de nagyméretű alkatrészek, például induktorok és kondenzátorok nélkül.

A keresztváltók a mai autóerősítők által biztosított nagyszerű funkció. A legtöbb ma eladott készülék elektronikus keresztváltó áramkört tartalmaz az erősítő front-end (bemeneti) fokozataiban.

Az elektronikus keresztváltók olcsó és helytakarékos módot kínálnak arra, hogy tetszés szerint csak a basszus vagy csak a felső hangtartomány hangját küldje a hangszóróba. Például mélysugárzók meghajtásakor az erősítőben lévő aluláteresztő keresztváltó használata a basszus kivételével mindent blokkol. Hasonlóképpen, a magaspass funkció használatával blokkolhatja a kisebb hangszórók mély basszusait.

Ez lehetőséget kínál arra, hogy a hangszórókat sokkal tisztábban és nagyobb hangerővel vezesse, mint amire egyébként képes lenne.

Az erősítő erősítése

Amint a neve is mutatja, az erősítők úgy működnek, hogy felerősítik a sztereóból érkező bemeneti jelet. Mivel nincs egységes maximális jelfeszültség, amelyet a különböző sztereók használnak, szükség van az erősítés beállítására.

Az erősítő erősítés beállítása lehetővé teszi a hangszórók kimeneti szintjének jobb illesztését a bemeneti jelszinthez. Ez egyben a zaj csökkentésének módja is, mivel egyes autórádiók jó, erős kimeneti jelekkel rendelkeznek. Ebben az esetben az erősítő erősítési szintje csökkenthető, és az erősítő zajszintje (háttérzúgás) nagyon alacsony lesz.

Az erősítés hihetetlenül fontos tulajdonság, és az elektronika világában minden erősítő alapja.

Minden erősítőnek, az autóerősítőktől kezdve az otthoni sztereókon át még az otthoni DJ-berendezésekig van erősítése, amely a jelet erősíti. Ezeket azonban helyesen kell beállítani.

Elerősítő szakaszok és kimeneti fokozatok

A legtöbb autóerősítő által használt erősítőfokozatok és kimenet egyszerűsített ábrázolása. Az autóerősítő nagy kimeneti tranzisztorokkal rendelkezik, amelyek képesek nagy mennyiségű áramot kezelni. Ezeket a kapcsolóüzemű tápegység táplálja és hajtja meg a hangszórót. Ezeket néhány kisebb alkatrész vezérli, amelyek a hangjel pozitív és negatív felére való felosztásához szükségesek.

Az autóerősítőknek (ahogy a korábbi, általam megadott képen látható) van egy, a hangszórók meghajtására szánt szakasza. Ezek a szakaszok olyan kis alkatrészeket tartalmaznak, mint a miniatűr tranzisztorok, amelyek a hangjelet két felére osztják.

Ezek a jelek aztán arra szolgálnak, hogy a nagyobb feszültségű tápegység kimenetéről nagyobb, erősebb tranzisztorokat vezessenek a hangszóróhoz.

Ezáltal a zenei jel felerősödik, és a hangszóró már sokkal erősebb jelet képes fogadni. A hangszórót egy azonos, de sokkal nagyobb hullámforma hajtja meg az autórádióból kapott bemeneti jelből.

Mi a csatornák egy erősítőn?

A csatornák független hangútvonalak, amelyeket az erősítő hangkimenetének létrehozására használnak. A sztereó felvételeknél ezek bal és jobb hangforrások, amelyek különböznek, és bal vs. jobb hangot adnak.

A bal és jobb hangcsatornák az autórádió vagy más forrás különálló kimenetei.

Teljesebb, valósághűbb hangzást biztosítanak hallgatáskor. Ezenkívül egyes sztereók elülső és hátsó kimeneti párokat biztosítanak, bár ezek egyszerűen ugyanazok a jelek, amelyeket a hátsó hangszórópár meghajtására biztosítanak.

A legtöbb mai autóerősítőben az erősítő csatornák “áthidalhatók”. Ez azt jelenti, hogy 2 csatorna együtt működhet egy vagy több hangszóró meghajtására, és így nagyobb teljesítményt nyújt, mint egy csatorna önmagában.

Típusos autós erősítő csatlakozások és kezelőszervek

A képen: A legtöbb autós erősítőnek nagyon hasonló csatlakozói és kezelőszervei vannak, a tápcsatlakozások és a hangszórókimenetek az egyik végén. A hangbemenetek és az erősítésvezérlők általában a másik végén találhatók. Ez a Crunch PD2000.4 4 csatornás erősítő jó példa egy tipikus erősítőre. Hangszórószintű bemeneteket tartalmaz (“Hi Input” felirattal, felső kép, fehér csatlakozók).

A legtöbb autóerősítő, legyen az drága vagy kedvező árú, nagyon hasonlóan van beállítva. Általában a beszélő tápcsatlakozások az egyik végén vannak bekötve (alsó kép), az RCA csatlakozók és egyéb kezelőszervek pedig a másikon (felső kép).

A felső képen az állítható crossover tárcsák és az ezek bekapcsolására szolgáló kapcsolók láthatók. Ebben az esetben a felhasználó által állítható az a pont, amelynél bizonyos zenei tartományokat blokkolnak, az úgynevezett vágási frekvencia.

A többi modellnél ez egy kapcsolóval működtetett fix beállítás.

Tápcsatlakozások

A Pioneer GM-D9605 autóerősítő táp- és hangszórócsatlakozási csatlakozói.

A tápcsatlakozások általában nagyobb vastagságú rézhuzal és csatlakozók segítségével készülnek, amelyeket gyakran egy erősítő kábelezési készlet tartalmaz. RCA-kábeleket használnak az erősítő és a fejegység audiojel-kimeneteinek összekötésére, amelyekről a zene lejátszása történik.

Megjegyezzük, hogy az erősítő 2 csatornájának áthidalása és a nagyobb teljesítmény egy csatornaként történő leadása érdekében azok különleges módon vannak csatlakoztatva. A fenti alsó képen látható a polaritás és a szükséges kábelezési csatlakozások. Amint láthatja, “Bridged”-ként vannak jelölve.

A bridged üzemmódban az egyik csatorna biztosítja a pozitív, a másik pedig a negatív hangszórócsatlakozást.

Speaker level inputs

A hangszórószintű bemeneti kábelköteg egy autóerősítőhöz. A gyári vagy más sztereó hangszóró kimenetei csatlakoznak a vezetékhez, majd az erősítő egy csatlakozójához csatlakoznak. A magas szintű jeleket az RCA bemenetekhez hasonlóan alacsony szintű jelekké alakítják át.

A gyárilag beszerelt sztereók esetében az RCA csatlakozók általában nem állnak rendelkezésre. Ebben az esetben a hangszórószintű (más néven “magas szintű”) bemeneteket lehet használni, ha rendelkezésre állnak. Ezek a magasabb feszültségű hangszórószintű jelet közvetlenül a hangszóróvezetékekből veszik, és az erősítő által használható kisebb szintre csökkentik.

A másik lehetőség egy hangszórószintű adapter használata ugyanerre a célra.

Az autóerősítők beépítésének módja

Az autóerősítő tipikus beépítése. A nagyméretű tápkábeleket a tápcsatlakozókhoz csatlakoztatják és csavarokkal rögzítik. A hangszórók kábelezése hasonlóan történik. A telepítés után a hangrendszert teszteljük, és szükség szerint beállítjuk az erősítő erősítésszabályozóját és a keresztváltókat.

A megfelelő működéshez az autóerősítőket megfelelő méretű és típusú vezetékkel kell felszerelni. Ennek legfontosabb oka az, hogy a jármű eredeti kábelezése nem képes kezelni az erősítő nagy áramigényét.

Néhány autóerősítő például nagy hangerőnél vagy a mélynyomók nagyon erős meghajtásakor akár 50 ampert is felvehet. A gyári kábelezés nem alkalmas az ilyen jellegű igényekre, és az erősítő feszültségvesztése (és következésképpen teljesítményvesztés) következne be. Ezért egy elég nagyméretű tápkábelt vezetünk az akkumulátorhoz, és gondoskodunk a jó, tiszta elektromos csatlakozásról.

Egy biztosítéktartóban tartott, megfelelő teljesítményű biztosíték védi a pozitív tápkábelt. Ha egy probléma, például rövidzárlat lépne fel, a biztosíték kioldana, és megóvna a tűz keletkezésétől.

Minden autóerősítőn többféle kábelezési csatlakozást használnak:

1. A biztosítékkal ellátott nagyméretű tápkábel az akkumulátorhoz (+12V)
2. Negatív csatlakozás a “földhöz”: az akkumulátor negatív pólusa vagy az autó fém karosszériája
3. Remote-on kábel az erősítő be- és kikapcsolásához a hifivel vagy a gyújtáskapcsolóval
4. Audio bemeneti jelek: RCA-kábelek vagy hangszórószintű bemenetek
5. A hangszórók kábelezésének csatlakoztatása

Szerencsére ez a kábelezés gyakran könnyen megtalálható előre csomagolva és használatra készen egy erősítő kábelezési készlet megvásárlásával.

Itt egy általam készített diagram, amely segít vizuálisan jobban elmagyarázni, hogyan történik egy autóerősítő tipikus beszerelése. Ii mutatja az autóerősítő egyik leggyakoribb felhasználási módját: egy mélynyomó hozzáadása a nagyszerű basszusok eléréséhez.

Autóerősítő telepítési diagram

Hogyan hasznosak az autóerősítők?

A mai erősítők egy egész autóhifirendszert képesek kiváló hangzással és teljesítménnyel ellátni. Egyesek, mint például ez a kiváló Alpine MRV-F300 4 csatornás modell, nagyon kompaktak, és az ülés alá is beszerelhetők. Egy jó erősítő többszörös teljesítményt nyújt, mint amire egy átlagos autórádió képes. Emellett sokkal tisztább és élesebb hangzásúak.

Az autóerősítőknek számos előnyük van, valamint bizonyos esetekben szükségszerűek. A tipikus autórádiók még manapság is legfeljebb csatornánként 15-18 watt teljesítményre képesek.

Nagyobb hangerőnél, és amikor nagyobb teljesítményt igénylő hangszórókat próbálnak meghajtani, a sztereó hangja torzulttá és szörnyűvé válik. Nagyobb hangerővel rendelkező hangszórók meghajtása gyakorlatilag lehetetlen csak egy autórádióval.

Ez az, ahol egy autóerősítő jön a képbe.

Az autóerősítők sokkal jobb hangzást biztosítanak, különösen basszusnehéz zenék esetén. Vannak olyan speciális helyzetek is, amikor ezek jelentik az egyetlen lehetőséget a jármű hangzásának korszerűsítésére:

• Gyári sztereórendszerek mélysugárzó nélkül
• A gyárilag beszerelt erősítők, amelyek elhaltak vagy gyengék
• A vágy az erőteljes, tiszta hangzás a jobb minőségű zene élvezete során
• A nagy hangerőt igénylő járműtulajdonosok
• A hajósok és más kültéri járművek tulajdonosai (a kültéri járműveknek extra teljesítményre van szükségük a jobb hangzás érdekében)

Kiegészítő előnyök

Amint már említettem, sokan kínálnak olyan funkciókat, mint a beépített keresztváltók, amelyek megakadályozzák a torzítást, és lehetővé teszik a hangszórók nagyobb hangerőn történő, tisztább hangzást. A gyári rendszerek általában nem képesek erre, és a hang korán “szétesik”, ha nagyobb hangerőre kapcsoljuk.

Egy utángyártott erősítő beszerelése megoldja ezt a problémát, és nagyobb kontrollt biztosít az audiorendszer felett. Ezenkívül a rendszer könnyen bővíthető egy mélysugárzóval a hiányzó basszusok pótlására egy 2. erősítő hozzáadásával vagy egy 4 csatornás erősítő 2 csatornájának használatával.

2 csatornás vs. 4 csatornás erősítők – mi a különbség?

Gondoljon a 4 csatornás erősítőkre úgy, mint a 2 csatornás modell kiterjesztésére. Ezek 2 csatornás hangszóróteljesítményt adnak hozzá, de gyakran kompaktabbak, mint két különálló erősítő.

A 4 csatornás erősítők szinte teljesen megegyeznek a 2 csatornás modellekkel. Van azonban néhány különbségük, és bizonyos helyzetekben előnyösebbek.

A 4 csatornás erősítők elsősorban kialakításukban különböznek: további 2 csatornával rendelkeznek további hangszórók hozzáadásához.

Egyetlen 2 csatornás erősítő helyett több előnye is van a 4 csatornás használatának:

• Meghajtja az első és hátsó hangszórókat
• Meghajtja az első teljes tartományú hangszórókat, és a 3. és 4. csatornát a mélynyomókhoz használja
• Ezek általában kompaktabbak, mint 2 különálló sztereó erősítő

A legtöbb 4 csatornás erősítő ma már áthidalható is, így nagyon rugalmasan használhatóak. Ez azt jelenti, hogy nem korlátozódik arra, hogy csak 2 vagy több hangszóróhoz használja őket: 4, 2 vagy akár 3 csatornát is használhat, attól függően, hogy a hidalási funkciót használja-e.

Összefoglaló

Halálom, hogy megtudta, amit az autóerősítőkről tudnia kellett. Íme az alapvető dolgok, amiket érdemes megjegyezni:

• Autóerősítők egy kis jelet nagyobb jellé erősítenek, mint amivel a hangszórókat meg lehet hajtani
• Mivel számos autós hangproblémát oldanak meg és javítják a hangzást
• Az autórádió nem képes olyan nagy teljesítményt biztosítani, mint egy erősítő

Kíváncsi vagy néhány nagyszerű erősítőre, amit szeretni fogsz? Itt találsz egy hasznos vásárlási útmutatót és néhányat a legjobb erősítők közül.

Gondolkodsz azon, hogy erősítőt csatlakoztass az első és hátsó hangszórókhoz? Nézze meg az útmutatómat arról, hogyan csatlakoztasson erősítőt az első és hátsó hangszórókhoz.