Nieuwsgierig naar autoversterkers? Heeft u een car audio probleem op te lossen of overweegt u een upgrade van het geluidssysteem van uw auto?

Als u zich afvraagt “Wat doet een autoversterker?” dan bent u op de juiste plaats.

In dit bericht zal ik alles behandelen wat u moet weten, inclusief hoe ze werken en de verschillende soorten.

Infographic – feiten over autoversterkers

Wat doet een autoversterker?

Een vereenvoudigd schema dat de basisonderdelen van een autoversterker laat zien en laat zien hoe deze werkt. Er komt nog veel meer bij kijken, maar de basis is vrij eenvoudig. Een klein signaal van zeer laag niveau wordt ingevoerd uit een stereo-installatie en versterkt tot een veel grotere – maar identieke – elektrische golfvorm. Op deze manier kan het veel vermogen leveren en luidsprekers met een goed volume aansturen. De +12V-voeding wordt “opgevoerd” (verhoogd) om een hogere spanning naar de uitgangstransistortrappen te sturen.

Een autoversterker versterkt een zeer klein elektrisch audiosignaal tot een veel hogere spanning waarmee luidsprekers kunnen worden aangestuurd.

De meeste autoradio’s kunnen geen hoog uitgangsvermogen leveren waarmee luidsprekers met een hoog volume en helderheid kunnen worden aangestuurd. Een goed voorbeeld is het toevoegen van een subwoofer aan uw auto. Er is veel vermogen nodig om een ‘knallende’ bas te krijgen!

Hoe werkt een autoversterker?

Autoversterkers gebruiken een speciaal soort interne voeding om hun interne versterkerschakelingen van een hoger vermogen te voorzien. Deze secties nemen dan een geconditioneerd audiosignaal (geleverd door een stereo-installatie), versterken het, en leveren het aan de luidsprekerterminals.

Alle versterkers hebben een paar basissecties die van cruciaal belang zijn voor het aansturen van luidsprekers van alleen een +12V bron. Er zijn ook enkele andere secties die essentieel zijn en een paar die optioneel zijn.

Nagenoeg alle typische autoversterkers hebben tegenwoordig de volgende subsecties in hun ontwerp:

1. Een DC-DC (gelijkstroom) hoog vermogen schakelende voeding
2. Ruispreventie (“ground loop”) schakelingen
3. Speaker crossover schakelingen
4. Bridging schakelingen
5. Speaker-level ingangstrappen

Merk op dat #5 (speaker-level ingangsfunctie) een product-specifieke optie is en al dan niet kan worden opgenomen. De andere zijn echter te vinden in bijna alle autoversterkers met een goed vermogen die tegenwoordig worden verkocht. Ik zal gaandeweg meer uitleggen over luidsprekerniveau-ingangen.

Zoals u kunt zien in het schema dat ik heb gegeven, zijn sommige elektronische componenten bevestigd aan het metalen huis van de versterker. Dat komt omdat bij het leveren van vermogen aan luidsprekers een deel verloren gaat in de vorm van warmte. Om de transistors met hoog vermogen te helpen koelen, zijn ze bevestigd aan de zware metalen behuizing van de versterker.

Autoversterker-voedingen uitgelegd

De geïllustreerde hoofdonderdelen van de schakelende voeding (SMPS) van een auto. Hier ziet u de mooie kleine 4-kanaals Crunch PD2000.4 budgetversterker die ik bij Amazon heb gekocht en voor u heb opengemaakt. De transformator wordt extreem snel (vele duizenden keren per seconde) aangestuurd door transistoren met een hoog vermogen. De SMPS chip regelt wanneer de transistor snel in- en uitschakelt afhankelijk van de stroomvraag. De transformator maakt gebruik van magnetische velden om aan de andere kant van de +12V-voeding een hogere spanning te leveren.

Hoewel zij worden gevoed door de accu-aansluiting van het voertuig, is het onmogelijk voor een autoradio of versterker om luidsprekers rechtstreeks aan te drijven met een hoog vermogen van slechts 12 volt. De reden hiervoor zijn de wiskundige eigenschappen van elektrisch vermogen en de impedantie (weerstand) van luidsprekers.

De wet van Ohm is een fundamentele regel die wordt gebruikt om dingen te berekenen zoals het vermogen dat wordt geleverd aan een belasting (hier, een luidspreker) op basis van een bepaalde spanning. Een hogere spanning levert een hoger vermogen op, zoals u inmiddels wel zult hebben geraden. Hetzelfde geldt voor luidsprekers in uw auto, net zo goed als voor een gloeilamp in uw huis.

De schakelende voeding (SMPS) van een auto-versterker is wat al het andere mogelijk maakt – het is het belangrijkste onderdeel van de versterker. Het is een kritisch onderdeel en noodzakelijk om een hoog vermogen uit slechts een 12V-voeding te halen.

Een schakelende chip met geïntegreerde schakelingen (IC) drijft transistors met hoge stroomsterkte duizenden keren per seconde aan en uit. Zij wisselen cycli af die de +12V-voeding van de transformator in- en uitschakelen. Daarbij produceert de transformator, op basis van het aantal wendingen van de koperdraad op de transformator, hogere spanningen aan de uitgang.

De schakelende voeding van een auto-versterker schakelt de hoogstroomtransformator snel duizenden keren per seconde aan en uit. Twee kanten van de ingangszijde (+12V ingangsaansluiting) worden in afwisselende cycli aan en uit gezet. De golfvormen zien er zo uit als u hier ziet.

Interessant genoeg produceert hij zowel positieve als negatieve spanningen! Dat is om een volledig bereik van polariteit mogelijk te maken wanneer een audiosignaal wordt versterkt en gereproduceerd op de uitgang.

Versterkers in auto’s kunnen veel elektrische stroom trekken. Velen kunnen gemakkelijk trekken tot 50A (ampère), maar dat is meestal alleen wanneer in de buurt van maximaal vermogen. Tijdens normaal, laag volume gebruik, trekken ze slechts een paar ampère.

Amplifiers zijn normaal gesproken aangesloten door een zekering rechtstreeks op de accu van het voertuig voor de positieve draad. De aardedraad (negatieve draad) is normaal verbonden met een schone metalen verbinding op de carrosserie. Dit is omdat de originele draad van een voertuig meestal niet de hoeveelheid stroom aankan die een versterker bij intensief gebruik vraagt.

Hoe auto-versterkers aan- en uitschakelen

Om te voorkomen dat de versterker aan blijft staan als u hem niet gebruikt, wordt een “remote on” draad gebruikt. Normaal gesproken wordt deze aangesloten op een speciale draad op uw stereo-installatie. Als alternatief kan hij worden aangesloten op een ontstekingsdraad die uitgaat wanneer de accessoire-stand van het contactslot wordt uitgeschakeld.

De afstandsdraad schakelt, wanneer deze op 0V staat, de stroom naar de SMPS chip uit. Dit zorgt ervoor dat deze stopt met werken. De versterker onttrekt dan geen stroom aan uw accu.

U kunt een heel klein draadje gebruiken, zoals 18 of 20 gauge, aangezien de remote wire-ingang van bijna alle versterkers maar een heel klein beetje stroom trekt – vaak minder dan 25 milliAmperes (.025A).

Ingangstrappen, versterkergedeelten en uitgangstrappen

Hier ziet u nog twee van de belangrijkste functionele gedeelten in een auto-versterker: het versterker & uitgangsgedeelte en de ingangstrappen. De ingangstrap bestaat uit een groot aantal kleinere schakelingen voor zaken als crossover-functies, overbrugging voor meer vermogen, versterkingsregeling, en het blokkeren van aardlusruis. De versterkertrappen nemen het audiosignaal van de ingangstrapkaart, gebruiken de uitgang van de voeding en versterken deze om een krachtig uitgangssignaal te verkrijgen.

Ingangstrappen

De ingangstrappen (vaak bij elkaar gegroepeerd, in dit geval op een afzonderlijke printplaat zoals hierboven getoond) hebben een aantal taken uit te voeren.

Deze zijn:

• Zorgen dat de versterker kan worden aangesloten op stereo’s zonder RCA-aansluitingen (luidsprekerniveau ingangen)
• Voorkomen dat verschrikkelijke “aardlus”-ruis wordt versterkt
• Zorgen voor hoog-doorlaat en laag-doorlaat crossover functies
• Maken het mogelijk de versterking aan te passen, of versterkingsniveau, van de versterker

De ingangstrappen zijn opgebouwd uit een type zeer veelzijdige elektronische component, een op amp (operationele versterker) genaamd. Op amps zijn in feite kleine versterkercircuits ingebouwd in een kleine chip die wordt gebruikt voor een breed scala van ontwerpen.

Ruispreventie

Ground loop ruis, die u wellicht kent als “alternator gejengel”, is een zeer frustrerend en lastig probleem in de auto stereo wereld. Het is een elektrische ruis die verschijnt als een vreselijke jank die toeneemt en afneemt met het toerental van uw voertuig.

Dit type ruis is te wijten aan elektrische stromen die stromen binnen de carrosserie van een voertuig en de aansluitingen van de audio-componenten. Wanneer er een verschil van elektrisch potentieel is op 2 of meer punten in het systeem, kan er een klein spanningsverschil bestaan.

Moderne autoversterkers bevatten schakelingen om dit in typische installaties vrijwel te elimineren.

Crossovers

Diagram dat laat zien hoe (passieve) luidspreker-crossovers zoals die in 2-weg luidsprekersystemen werken. Cross-overs zijn een prachtige voorziening waarmee mogelijke schade aan luidsprekers kan worden voorkomen. Ze helpen ook vervorming te voorkomen en maken het mogelijk de luidsprekers op hogere volumes aan te sturen met een helder geluid. Ze zijn een soort filter omdat ze voorkomen dat ongewenst geluid de gebruikte luidsprekers bereikt. Elektronische cross-overs in versterkers vervullen dezelfde functie, maar zonder grote componenten zoals inductoren en condensatoren.

Cross-overs zijn een geweldige functie die door de huidige auto-versterkers. De meeste versterkers die tegenwoordig worden verkocht, bevatten elektronische cross-overs in de front-end (ingangs)trappen van de versterker.

Elektronische cross-overs bieden een goedkope, ruimtebesparende manier om naar wens alleen lage tonen of alleen hoge tonen naar een luidspreker te sturen. Bijvoorbeeld, bij het aansturen van subwoofers, zal het gebruik van de low-pass crossover in een versterker alles blokkeren behalve de lage tonen. Op dezelfde manier kunt u de lage tonen van kleinere luidsprekers blokkeren door de hoogdoorlaatfunctie te gebruiken.

Dit biedt een manier om luidsprekers met veel meer helderheid en volume aan te sturen dan anders mogelijk zou zijn.

Versterkerversterker

Zoals de naam al aangeeft, werken versterkers door het versterken van een ingangssignaal van een stereo-installatie. Omdat er geen standaard maximale signaalspanning is die door verschillende stereo’s wordt gebruikt, is een versterkingsaanpassing noodzakelijk.

De versterkingsaanpassing van een versterker maakt het mogelijk het uitgangsniveau van de luidspreker beter af te stemmen op het ingangssignaalniveau. Het is ook een manier om ruis te verminderen, omdat sommige autoradio’s goede, sterke uitgangssignalen hebben. In dat geval kan het gain-niveau van een versterker worden verlaagd en zal het ruisniveau (achtergrondruis) van de versterker zeer laag zijn.

Gain is een ongelooflijk belangrijke eigenschap en de basis van alle versterkers in de elektronische wereld.

Elke soort versterker, van autoversterkers tot thuisstereos en zelfs DJ-apparatuur voor thuisgebruik, heeft een gain die het signaal versterkt. Ze moeten echter correct worden ingesteld.

Versterkergedeelten en eindtrappen

Een vereenvoudigde illustratie van de versterkingsstadia en de uitgang die de meeste autoversterkers gebruiken. Een auto-versterker heeft grote uitgangstransistors die grote hoeveelheden stroom kunnen verwerken. Deze worden gevoed door de schakelende voeding en drijven de luidspreker aan. Ze worden aangestuurd door enkele kleinere componenten die nodig zijn om het audiosignaal te splitsen in positieve en negatieve helften.

Autoversterkers (zoals te zien in de eerdere afbeelding die ik gaf) hebben een sectie gewijd aan het aansturen van luidsprekers. Deze secties bevatten kleine componenten zoals miniatuurtransistors die het audiosignaal in twee helften verdelen.

Deze signalen worden vervolgens gebruikt om grotere, krachtiger transistors van de uitgang van de voeding met een hoger voltage naar de luidspreker aan te sturen.

Door dit te doen, wordt het muzikale signaal versterkt en de luidspreker is nu in staat een veel krachtiger signaal te ontvangen. De luidspreker wordt aangedreven door een identieke, maar veel grotere golfvorm van het ingangssignaal dat wordt ontvangen van een autoradio.

Wat zijn kanalen op een versterker?

Kanalen zijn onafhankelijke audiopaden die worden gebruikt om een geluidsuitgang van een versterker te creëren. Bij stereo-opnamen zijn dit linker- en rechteraudiobronnen die van elkaar verschillen en links versus rechts geluid leveren.

Linker- en rechteraudiokanalen zijn afzonderlijke uitgangen van een autoradio of een andere bron.

Ze worden gebruikt om een voller, realistischer geluid te geven bij het luisteren. Bovendien bieden sommige stereo’s voor- en achter-uitgangsparen, hoewel dit gewoon dezelfde signalen zijn die worden geleverd om een extra paar luidsprekers achteraan aan te drijven.

In de meeste auto-versterkers van tegenwoordig kunnen versterkerkanalen worden “gebrugd”. Dit betekent dat 2 kanalen kunnen samenwerken om een of meer luidsprekers aan te sturen en daardoor meer vermogen bieden dan een kanaal alleen.

Typische aansluitingen en bedieningselementen voor autoversterkers

Afgebeeld: de meeste autoversterkers hebben zeer vergelijkbare aansluitingen en bedieningselementen, met voedingsaansluitingen en luidsprekeruitgangen aan de ene kant. De audio-ingangen en versterkingsregelaars bevinden zich meestal aan de andere kant. Deze Crunch PD2000.4 4-kanaals versterker is een goed voorbeeld van een typische versterker. Hij bevat luidsprekerniveau-ingangen (aangeduid als “Hi Input”, bovenste afbeelding, witte connectoren).

De meeste autoversterkers, duur of budget-priced, zijn zeer vergelijkbaar in hoe ze zijn opgezet. Over het algemeen worden de stroomaansluitingen aan de ene kant bedraad (onderste afbeelding) en de RCA-connectors en andere bedieningselementen aan de andere kant (bovenste afbeelding).

In de bovenste afbeelding ziet u instelbare crossover-draaiknoppen en de schakelaars om ze in te schakelen. Het punt waarop bepaalde muziekbereiken worden geblokkeerd, de zogenaamde afsnijfrequentie, is in dit geval instelbaar door de gebruiker.

In andere modellen is het een vaste instelling die met een schakelaar wordt bediend.

Voedingsaansluitingen

Voedings- en luidsprekeraansluitingen op een Pioneer GM-D9605 autoversterker.

Voedingsaansluitingen worden gewoonlijk gemaakt met koperdraad met een grotere diameter en connectoren, die vaak in een versterkerbedradingskit zijn opgenomen. RCA-kabels worden gebruikt om de versterker aan te sluiten op de audiosignaaluitgangen van de head-unit van waaruit muziek wordt afgespeeld.

Merk op dat om 2 kanalen op de versterker te overbruggen en meer vermogen te leveren als een enkel kanaal, ze op een bepaalde manier zijn aangesloten. De onderste afbeelding hierboven toont de polariteit en de bedrading aansluitingen die nodig zijn. Ze zijn gemarkeerd als “Bridged” zoals u kunt zien.

In bridged mode, één kanaal levert de positieve luidsprekeraansluiting en het andere de negatieve.

Speaker level inputs

Een luidsprekerniveau ingangsharnas voor een auto-versterker. De luidsprekeruitgangen van een fabrieks- of andere stereo-installatie worden aangesloten op de bedrading en vervolgens aangesloten op een connector op de versterker. De signalen op hoog niveau worden omgezet in signalen op laag niveau, vergelijkbaar met RCA-ingangen.

Voor in de fabriek geïnstalleerde stereo’s zijn RCA-aansluitingen meestal niet beschikbaar. In dat geval kunnen luidsprekerniveau (ook wel “high level” genoemd) ingangen, indien beschikbaar, worden gebruikt. Deze nemen het hogere spanningsniveau-signaal rechtstreeks van de luidsprekerbedrading en verlagen het tot een kleiner niveau dat de versterker kan gebruiken.

De andere optie is het gebruik van een luidsprekerniveau-adapter om hetzelfde te doen.

Hoe auto-versterkers worden geïnstalleerd

Een typische installatie voor een auto-versterker. De stroomdraden met een grote diameter worden aangesloten op de aansluitklemmen en vastgezet met schroeven. De bedrading van de luidsprekers wordt op dezelfde wijze aangesloten. Na de installatie wordt het geluidssysteem getest en worden de versterkingsregeling en cross-overs van de versterker indien nodig afgesteld.

Om goed te kunnen werken, moeten autoversterkers worden geïnstalleerd met voldoende grootte en type van de draad. De belangrijkste reden hiervoor is dat de oorspronkelijke bedrading van een voertuig de hoge stroomvereisten van een versterker niet aankan.

Zo kunnen sommige auto-versterkers wel 50 ampère trekken bij een hoog volume of wanneer subwoofers zeer hard worden aangestuurd. Fabrieksbedrading is niet berekend op dit soort eisen en een verlies van spanning (en bijgevolg, macht) naar de versterker zou optreden. Daarom leiden we een voldoende lange voedingskabel naar de accu en zorgen we voor een goede, schone elektrische verbinding.

Een voldoende zware zekering in een zekeringhouder beschermt de positieve voedingskabel. Als een probleem zoals een kortsluiting voorkomt zou de zekering blazen en beschermen tegen het veroorzaken van een brand.

Er zijn verschillende bedrading aansluitingen gebruikt op alle auto-versterkers:

1. Een gezekerde grote-gauge stroomdraad naar de accu (+12V)
2. Negatieve aansluiting op de “grond”: negatieve accupool of metalen carrosserie van de auto
3. Remote-on draad om de versterker aan en uit te schakelen met de stereo-installatie of contactschakelaar
4. Audio-ingangssignalen: RCA-kabels of luidsprekerniveau-ingangen
5. Speaker bedrading aansluitingen

Gelukkig genoeg is deze bedrading vaak gemakkelijk te vinden voorverpakt en klaar voor gebruik door het kopen van een versterker bedrading kit.

Hier is een diagram dat ik heb gemaakt om te helpen beter visueel uit te leggen hoe een auto-versterker typisch wordt geïnstalleerd. Ii toont een van de meest voorkomende toepassingen van een auto-versterker: het toevoegen van een subwoofer voor het hebben van grote bass.

Auto versterker installatie diagram

Hoe zijn auto versterkers gunstig?

De versterkers van vandaag kunnen een hele auto stereo-installatie met uitstekend geluid en vermogen. Sommige, zoals dit uitstekende Alpine MRV-F300 4-kanaals model, zijn zeer compact en kunnen onder een stoel worden geïnstalleerd. Een goede versterker levert een veelvoud van het vermogen dat een gemiddelde autoradio kan leveren. Ook klinken ze veel helderder en scherper.

Autoversterkers hebben veel voordelen en zijn in sommige gevallen ook een noodzaak. Typische autoradio’s, zelfs vandaag de dag, kunnen slechts ongeveer 15 tot 18 watt vermogen per kanaal maximaal produceren.

Bij hogere volumes en bij pogingen om luidsprekers aan te drijven die meer vermogen nodig hebben, wordt het geluid van een stereo vervormd en verschrikkelijk. Het aansturen van luidsprekers met een hoger volume is in principe onmogelijk met alleen een autoradio.

Daar komt een autoversterker om de hoek kijken.

Versterkers in de auto bieden een veel beter geluid, vooral voor muziek met veel lage tonen. Er zijn ook enkele speciale situaties waarin ze de enige optie voor het upgraden van het geluid in een voertuig:

• Fabrieksstereosystemen zonder woofer
• Fabrieksgeïnstalleerde versterkers die zijn overleden of zwak zijn
• De wens voor krachtig, helder geluid bij het genieten van muziek van hogere kwaliteit
• Voertuigeigenaren die een zwaar volume willen
• Boot- en andere buitenvoertuigeigenaren (buitenvoertuigen hebben extra vermogen nodig voor een beter geluid)

Extra voordelen

Zoals ik al eerder zei, bieden veel systemen functies zoals ingebouwde cross-overs die vervorming kunnen voorkomen en u in staat stellen om luidsprekers op hogere volumes af te spelen met een verbeterde helderheid. Fabriekssystemen kunnen dit normaal gesproken niet en het geluid zal vroegtijdig “breken” wanneer het op hogere volumes wordt gezet.

Installatie van een aftermarket versterker lost dit probleem op en biedt meer controle over uw audiosysteem. Bovendien kan een systeem eenvoudig worden uitgebreid met een subwoofer voor ontbrekende lage tonen door ofwel een 2e versterker toe te voegen of 2 kanalen van een 4-kanaals versterker te gebruiken om deze aan te sturen.

2-kanaals vs 4-kanaals versterkers – wat zijn de verschillen?

Beschouw 4-kanaals versterkers als een uitbreiding van een 2-kanaals model. Ze voegen 2 kanalen luidsprekervermogen toe, maar zijn vaak compacter dan twee aparte versterkers.

4-kanaals versterkers zijn bijna identiek aan 2-kanaals modellen. Ze hebben echter een paar verschillen en zijn in sommige situaties gunstiger.

4-kanaalsversterkers verschillen vooral in hun ontwerp: ze hebben een extra 2 kanalen voor het toevoegen van meer luidsprekers.

Er zijn verschillende voordelen van het gebruik van een 4-kanaals in plaats van een enkele 2-kanaals versterker:

• U kunt voor- en achterluidsprekers aansturen
• Voorluidsprekers aansturen en kanaal 3 en 4 gebruiken voor subwoofers
• Ze zijn meestal compacter dan 2 aparte stereoversterkers

De meeste 4-kanaalsversterkers zijn tegenwoordig ook overbrugbaar, dus ze zijn zeer flexibel in hoe ze kunnen worden gebruikt. Dat wil zeggen dat u niet beperkt bent tot het gebruik voor slechts 2 of meer luidsprekers: u kunt 4, 2 of zelfs 3 kanalen gebruiken, afhankelijk van het gebruik van de brugfunctie.

Samenvatting

Hopelijk bent u te weten gekomen wat u moest weten over autoversterkers. Hier zijn de belangrijkste dingen die u moet onthouden:

• Auto versterkers versterken een klein signaal tot een groter signaal dan de luidsprekers kunnen aansturen
• Ze worden gebruikt om veel car audio problemen op te lossen en het geluid te verbeteren
• Auto stereo’s kunnen geen hoog vermogen leveren zoals een versterker dat kan

Interessant in het vinden van een aantal geweldige versterkers waar u van zult houden? Ik heb een handige koopgids en een aantal van de beste versterkers die je hier kunt vinden.

Overweegt u een versterker aan te sluiten op voor- en achterluidsprekers? Bekijk mijn gids over hoe een versterker aan te sluiten op voor- en achterluidsprekers.