Nyfiken på bilförstärkare? Har du ett problem med biljudet att lösa eller funderar du på att uppgradera bilens ljudsystem?

Om du har undrat ”Vad gör en bilförstärkare?” har du kommit till rätt ställe.

I det här inlägget tar jag upp allt du behöver veta, bland annat hur de fungerar och vilka de olika typerna är.

Infografik – Fakta om bilförstärkare

Vad gör en bilförstärkare?

Ett förenklat diagram som visar de grundläggande sektionerna i en bilförstärkare och hur den fungerar. Det finns mycket mer, men grunderna är ganska enkla. En liten signal med mycket låg nivå förs in från en stereo och förstärks till en mycket större – men identisk – elektrisk vågform. På så sätt kan den erbjuda mycket kraft och driva högtalare med bra volym. +12V-försörjningen ”trappas upp” (ökas) för att driva högre spänning till utgångstransistorerna.

En bilförstärkare förstärker en mycket liten elektrisk ljudsignal till en mycket högre spänning som kan driva högtalare.

De flesta bilstereoapparater kan inte erbjuda en hög uteffekt som kan driva högtalare med hög volym och klarhet. Ett bra exempel är att lägga till en subwoofer i bilen. Det krävs mycket kraft för att få ”smällande” bas!

Hur fungerar en bilförstärkare?

Bilförstärkare använder en speciell typ av intern strömförsörjning för att förse sina interna förstärkarkretsar med en högre effekt. Dessa sektioner tar sedan en konditionerad ljudsignal (som tillhandahålls av en stereo), förstärker den och levererar den till högtalarterminalerna.

Alla förstärkare har några grundläggande sektioner som är kritiska för att driva högtalare från endast en +12V-källa. Det finns också några andra sektioner som är viktiga och några som är valfria.

Nästan alla typiska bilförstärkare idag har följande underavdelningar i sin konstruktion:

1. En DC-DC (likström) hög effekt med switchande strömförsörjning
2. Brusförhindrande (”jordslinga”) kretsar
3. Kretsar för högtalarkoppling
4. Kretsar för överkoppling av högtalare
5. Engångssteg på högtalarnivå

Bemärk att #5 (funktion för ingång på högtalarnivå) är ett produktspecifikt tillval och kan eller inte kan vara inkluderat. De övriga finns dock i nästan alla bilförstärkare med bra effekt som säljs idag. Jag kommer att förklara mer om ingångar på högtalarnivå när vi går vidare.

Som du kan se i diagrammet jag har tillhandahållit är vissa elektroniska komponenter fästade på förstärkarens metallkropp. Det beror på att när ström levereras till högtalare slösas en del bort som värme. För att hjälpa till att kyla de högeffektiva transistorerna är de fästa vid förstärkarens tunga metallkropp.

Bilförstärkarens nätaggregat förklarat

De illustrerade huvuddelarna i en bils switch-mode power supply (SMPS). Här visas den fina lilla 4-kanals Crunch PD2000.4 budgetförstärkare som jag köpte från Amazon och öppnade upp för dig. Transformatorn drivs av högpresterande transistorer extremt snabbt (många tusen gånger per sekund). SMPS-chippet styr när transistorn slår på och stänger av snabbt beroende på effektbehovet. Transformatorn använder magnetfält för att ge ut en högre spänningsförsörjning på andra sidan av +12V-försörjningen.

Tyvärr är det omöjligt för en bilstereo eller förstärkare att driva högtalare direkt med hög effekt från endast 12 volt, även om de drivs från fordonets batterianslutning. Anledningen är de matematiska egenskaperna hos elektrisk effekt och högtalarnas impedans (motstånd) för högtalare.

Ohm’s lag är en grundläggande regel som används för att räkna ut saker som den effekt som levereras till en belastning (här, en högtalare) baserat på en viss spänning. En högre spänning kan ge en högre effekt, precis som du kanske har gissat vid det här laget. Samma sak gäller för högtalare i din bil lika mycket som för en glödlampa i ditt hem.

En bilförstärkares switch-mode power supply (SMPS) är det som gör allt annat möjligt – det är den viktigaste delen av förstärkaren. Det är en kritisk sektion och nödvändig för att få hög effekt från endast en 12V-försörjning.

Ett chip med integrerade kretsar med omkoppling (switching integrated circuit (IC) chip) driver transistorer med hög strömstyrka på och av tusentals gånger per sekund. De växlar cykler som aktiverar och inaktiverar +12V-försörjningen till transformatorn. På så sätt producerar transformatorn, baserat på antalet varv av koppartråd på den, högre spänningar på sin utgång.

En bilförstärkares switchande nätaggregat sätter på och stänger av högströmstransformatorn snabbt tusentals gånger per sekund. Två sidor av ingångssidan (+12V ingångsanslutning) slås på och av i omväxlande cykler. Vågformerna ser ut som de du ser här.

Intressant nog producerar den både positiva och negativa spänningar! Det är för att möjliggöra ett fullt polaritetsområde när en ljudsignal förstärks och återges på utgången.

Bilförstärkare kan dra mycket elektrisk ström. Många kan lätt dra upp till 50A (ampere) men det är oftast bara när de är nära maximal effekt. Vid normal användning med låg volym drar de bara några få ampere.

Ampförstärkare är normalt anslutna med en säkring direkt till bilens batteri för den positiva ledningen. Jordkabeln (negativ) är normalt ansluten till en ren metallanslutning på karossen. Detta beror på att fordonets originaltråd vanligtvis inte kan hantera den mängd ström som en förstärkare kräver vid intensiv användning.

Hur bilförstärkare slås på och av

För att undvika att förstärkaren förblir på när du inte använder den, används en ”fjärrstyrd på”-tråd. Normalt ansluts denna till en särskild ledning på din stereo. Alternativt kan den anslutas till en tändningsledning som stängs av när tändningsomkopplarens tillbehörsläge stängs av.

Den fjärrstyrda ledningen stänger av strömmen till SMPS-chipet när den ligger på 0V. Detta leder till att det slutar att köras. Förstärkaren drar då ingen ström från ditt batteri.

Du kan använda en mycket liten tråd som 18 eller 20 gauge, eftersom fjärrtrådsingången i nästan alla förstärkare bara drar en liten mängd ström – ofta mindre än 25 milliampere (.025A).

Inputtsteg, förstärkarsektioner och utgångssteg

Här visas ytterligare två av de viktigaste funktionella sektionerna i en bilförstärkare: förstärkarens & utgångssektion och ingångsstegen. Ingångsstegskortet består av många mindre kretsar för att göra saker som att tillhandahålla crossover-funktioner, göra överbryggning för mer effekt möjlig, tillhandahålla förstärkningsreglering och blockera jordslöjdsbrus. Förstärkarstegen tar ljudsignalen från ingångsstegskretskortet, använder nätaggregatets utgång och förstärker den för att skapa en kraftfull utgång.

Ingångssteg

Ingångsstegen (ofta grupperade tillsammans, i det här fallet på ett separat kretskort som visas ovan) har ett antal uppgifter att utföra.

Dessa är:

• Gör det möjligt för förstärkaren att ansluta till stereoapparater utan RCA-uttag (ingångar på högtalarnivå)
• Förhindra att fruktansvärt ”jordslinga”-brus förstärks
• Gör det möjligt att tillhandahålla högpass- och lågpass-korsningsfunktioner
• Gör det möjligt att justera förstärkningen, eller förstärkningsnivå för förstärkaren

Ingångsstegen består av en typ av extremt mångsidig elektronisk komponent som kallas op-förstärkare (operationsförstärkare). Op-förstärkare är i princip små förstärkarkretsar inbyggda i ett litet chip som används för en mängd olika konstruktioner.

Brytningsförhindrande

Brytning från jordslingan, som du kanske känner till som ”alternatorljud”, är ett mycket frustrerande och besvärligt problem i bilstereovärlden. Det är ett elektriskt brus som uppträder som ett fruktansvärt gnissel som ökar och minskar med bilens motorvarvtal.

Den här typen av brus beror på elektriska strömmar som flödar i bilens kaross och anslutningarna till ljudkomponenterna. När det finns en skillnad i elektrisk potential i 2 eller flera punkter i systemet kan det uppstå en liten spänningsskillnad.

Moderna bilförstärkare innehåller kretsar som praktiskt taget eliminerar detta i typiska installationer.

Korsningar

Diagram som visar hur (passiva) högtalarkorsningar som de i 2-vägs högtalarsystem fungerar. Växelströmmar är en fantastisk funktion som kan förhindra potentiella skador på högtalare. De hjälper också till att förhindra distorsion och gör det möjligt att köra högtalarna på högre volymer med klart ljud. De är en typ av filter eftersom de blockerar oönskat ljud från att nå de högtalare du använder. Elektroniska växelströmställare i förstärkare utför samma funktion men utan stora komponenter som induktorer och kondensatorer.

Växelströmställare är en fantastisk funktion som tillhandahålls av dagens bilförstärkare. De flesta som säljs i dag har en elektronisk växlingskrets i förstärkarens front-end (ingångssteg).

Elektroniska växlingar erbjuder ett billigt och utrymmeseffektivt sätt att sända endast bas eller endast ljud med högre frekvens till en högtalare enligt önskemål. När man t.ex. driver subwoofers blockerar lågpassfiltret i en förstärkare allt utom bas. På samma sätt kan du blockera lågbas från mindre högtalare genom att använda högpassfunktionen.

Detta erbjuder ett sätt att driva högtalare med mycket mer klarhet och volym än vad du annars skulle kunna göra.

Förstärkarförstärkning

Som namnet antyder fungerar förstärkare genom att förstärka en insignal från en stereo. Eftersom det inte finns någon standardiserad maximal signalspänning som används av olika stereoapparater är en förstärkningsjustering nödvändig.

En förstärkares förstärkningsjustering gör det möjligt att bättre matcha högtalarutgångsnivån till ingångssignalnivån. Det är också ett sätt att minska bruset eftersom vissa bilstereoapparater har bra och starka utgångssignaler. I det fallet kan en förstärkares förstärkningsnivå minskas och förstärkarens brusnivå (bakgrundsvisslan) blir mycket låg.

Gain är en otroligt viktig funktion och grunden för alla förstärkare i den elektroniska världen.

Alla typer av förstärkare, från bilförstärkare till hemstereoapparater och till och med DJ-utrustning för hemmabruk, har en gain som förstärker signalen. De måste dock ställas in på rätt sätt.

Förstärkarsektioner och utgångssteg

Simplifierad illustration av de förstärkningssteg och utgångssteg som de flesta bilförstärkare använder. En bilförstärkare har stora utgångstransistorer som kan hantera stora mängder ström. Dessa försörjs av det switchande nätaggregatet och driver högtalaren. De styrs av några mindre komponenter som behövs för att dela upp ljudsignalen i positiva och negativa halvor.

Bilförstärkare (som syns på den tidigare bilden jag gav) har en sektion som är avsedd för att driva högtalare. Dessa sektioner innehåller små komponenter som miniatyrtransistorer som delar upp ljudsignalen i två halvor.

Dessa signaler används sedan för att driva större, kraftfullare transistorer från den högre spänningens strömförsörjningsutgång till högtalaren.

Därigenom förstärks den musikaliska signalen och högtalaren kan nu ta emot en mycket kraftfullare signal. Högtalaren drivs av en identisk men mycket större vågform från den ingångssignal som tas emot från en bilstereo.

Vad är kanaler på en förstärkare?

Kanaler är oberoende ljudvägar som används för att skapa en ljudutgång från en förstärkare. I stereoinspelningar är detta vänster och höger ljudkällor som skiljer sig åt och ger vänster respektive höger ljudljud.

Vänster och höger ljudkanaler är separata utgångar från en bilstereo eller annan källa.

De används för att ge ett fylligare och mer realistiskt ljud vid lyssning. Dessutom tillhandahåller vissa stereoapparater främre och bakre utgångspar, även om dessa helt enkelt är samma signaler som tillhandahålls för att driva ett extra par högtalare i baksätet.

I de flesta bilförstärkare av idag kan förstärkarkanaler ”bryggas”. Detta innebär att 2 kanaler kan arbeta tillsammans för att driva en eller flera högtalare och därmed erbjuda mer effekt än en kanal ensam.

Typiska bilförstärkaranslutningar och reglage

Det visas: de flesta bilförstärkare har mycket liknande anslutningar och reglage, med strömanslutningar och högtalarutgångar i ena änden. Ljudingångar och förstärkningskontroller finns vanligtvis i den andra änden. Denna Crunch PD2000.4 4-kanaliga förstärkare är ett bra exempel på en typisk förstärkare. Den har ingångar på högtalarnivå (märkta som ”Hi Input”, översta bilden, vita kontakter).

De flesta bilförstärkare, oavsett om de är dyra eller billiga, är mycket likartade när det gäller hur de är uppbyggda. Generellt sett är talande strömanslutningar kopplade i ena änden (nedre bilden) och RCA-kontakter och andra kontroller i den andra änden (övre bilden).

I den övre bilden kan du se justerbara crossover-rattar och omkopplare för att aktivera dem. Den punkt vid vilken vissa musikområden blockeras, kallad cutoff-frekvens, används är i det här fallet justerbar av användaren.

I andra modeller är det en fast inställning som manövreras med en strömbrytare.

Strömansanslutningar

Strömans- och högtalaranslutningsterminaler på en Pioneer GM-D9605 bilförstärkare.

Strömansanslutningar görs vanligen med hjälp av koppartråd och kopparkontakter av större kaliber, som ofta ingår i ett kabeldragningskit för förstärkare. RCA-kablar används för att ansluta förstärkaren till ljudsignalutgångarna på den huvudenhet från vilken musiken spelas.

Bemärk att för att överbrygga 2 kanaler på förstärkaren och leverera mer effekt som en enda kanal, är de anslutna på ett särskilt sätt. Den nedre bilden ovan visar den polaritet och de ledningsanslutningar som krävs. De är markerade som ”Bridged” som du kan se.

I bridged mode ger en kanal den positiva högtalaranslutningen och den andra ger den negativa.

Högtalarnivåingångar

En högtalarnivåingångssele för en bilförstärkare. Högtalarutgångarna från en fabriksstereo eller annan stereo ansluts till ledningen och kopplas sedan in i en kontakt på förstärkaren. Signalerna på hög nivå omvandlas till signaler på låg nivå som liknar RCA-ingångar.

För fabriksmonterade stereoapparater finns vanligtvis inte RCA-uttag tillgängliga. I det fallet kan ingångar på högtalarnivå (även kallade ”högnivå”), om de finns tillgängliga, användas. Dessa tar den högre spänningssignalen på högtalarnivå direkt från högtalarledningarna och reducerar den till en mindre nivå som förstärkaren kan använda.

Det andra alternativet är att använda en högtalarnivåadapter för att göra samma sak.

Hur bilförstärkare installeras

En typisk installation för en bilförstärkare. Strömkablar av stor kaliber ansluts till strömterminalerna och fästs med hjälp av skruvar. Högtalarledningarna är anslutna på samma sätt. Efter installationen testas ljudsystemet och förstärkarens förstärkningskontroll och tvärfilter justeras vid behov.

För att bilförstärkare ska fungera korrekt måste de installeras med tråd av tillräcklig storlek och typ. Den viktigaste anledningen till detta är att ett fordons ursprungliga ledningar inte kan hantera de höga strömkrav som en förstärkare ställer.

Till exempel kan vissa bilförstärkare dra så mycket som 50 ampere vid hög volym eller när man kör subwoofers mycket hårt. Fabriksledningar är inte dimensionerade för denna typ av krav och en förlust av spänning (och följaktligen ström) till förstärkaren skulle inträffa. Därför leder vi en tillräckligt stor strömkabel till batteriet och ser till att en bra och ren elektrisk anslutning görs.

En tillräckligt dimensionerad säkring, som hålls i en säkringshållare, skyddar den positiva strömkabeln. Om ett problem, t.ex. en kortslutning, uppstår, löser säkringen ut och skyddar mot att orsaka en brand.

Det finns flera ledningsanslutningar som används på alla bilförstärkare:

1. En säkrad strömkabel av stor kaliber till batteriet (+12V)
2. Negativ anslutning till ”jord”: negativ batteripol eller bilens metallkaross
3. Remote-on-ledning för att sätta på och stänga av förstärkaren med stereon eller tändningsbrytaren
4. Audioingångssignaler: RCA-kablar eller ingångar på högtalarnivå
5. Högtalarledningsanslutningar

Tyvärr är denna ledningsdragning ofta lätt att hitta färdigförpackad och klar för användning genom att köpa ett förstärkarledningssats.

Här är ett diagram som jag har skapat för att bättre förklara visuellt hur en bilförstärkare typiskt installeras. Ii visar en av de vanligaste användningsområdena för en bilförstärkare: att lägga till en subwoofer för att få bra bas.

Bilförstärkarinstallationsdiagram

Hur är bilförstärkare fördelaktiga?

Handlingsförstärkare idag kan driva en hel bilstereoanläggning med utmärkt ljud och kraft. Vissa som denna utmärkta Alpine MRV-F300 4-kanalsmodell är mycket kompakta och kan installeras under ett säte. En bra förstärkare ger flera gånger mer effekt än vad en genomsnittlig bilstereo kan. Dessutom har de ett mycket tydligare och skarpare ljud.

Bilförstärkare har många fördelar samt är en nödvändighet i vissa fall. Typiska bilstereoapparater, även idag, kan bara producera cirka 15 till 18 watt effekt per kanal som mest.

Vid högre volymer och när man försöker driva högtalare som behöver mer effekt, blir ljudet från en stereo förvrängd och fruktansvärt. Att driva högtalare med högre volym är i princip omöjligt med enbart en bilstereo.

Det är där en bilförstärkare kommer in.

Bilförstärkare ger mycket bättre ljud, särskilt för bastung musik. Det finns också vissa speciella situationer där de är det enda alternativet för att uppgradera ljudet i ett fordon:

• Framställda stereosystem utan woofer
• Framställda förstärkare som har dött eller är svaga
• Önskan om kraftfull, klart ljud när man lyssnar på musik av högre kvalitet
• Företagsägare som vill ha kraftig volym
• Båtägare och andra ägare av utomhusfordon (utomhusfordon behöver extra kraft för bättre ljud)

Övriga fördelar

Som jag nämnde tidigare erbjuder många funktioner som inbyggda tvärfilter som kan förhindra förvrängning och göra det möjligt att spela högtalare vid högre volymer med förbättrad klarhet. Fabrikssystem kan normalt inte göra detta och ljudet ”bryts upp” tidigt när man skruvar upp till högre volymer.

Installation av en eftermarknadsförstärkare löser detta problem och ger mer kontroll över ditt ljudsystem. Dessutom kan ett system enkelt utökas för att lägga till en subwoofer för saknad bas genom att antingen lägga till en andra förstärkare eller använda 2 kanaler av en 4-kanalsförstärkare för att driva den.

2-kanals- vs 4-kanalsförstärkare – vad är skillnaderna?

Tänk på 4-kanalsförstärkare som en förlängning av en 2-kanalsmodell. De lägger till 2 kanalers högtalareffekt men är ofta mer kompakta än två separata förstärkare.

4-kanalsförstärkare är nästan identiska med 2-kanalsmodeller. De har dock några skillnader och är i vissa situationer mer fördelaktiga.

4-kanalsförstärkare skiljer sig främst i sin konstruktion: de har ytterligare 2 kanaler för att lägga till fler högtalare.

Det finns flera fördelar med att använda en 4-kanalsförstärkare i stället för en enda 2-kanalsförstärkare:

• Du kan driva främre och bakre högtalare
• Driva främre fullrangehögtalare och använda kanalerna 3 och 4 för subwoofers
• De är vanligtvis mer kompakta än 2 separata stereoförstärkare

De flesta 4-kanalsförstärkare i dag är också bryggbara, så de är mycket flexibla i hur de kan användas. Det vill säga du är inte begränsad till att använda dem för endast 2 eller fler högtalare: du kan använda 4, 2 eller till och med 3 kanaler beroende på om du använder överbryggningsfunktionen.

Sammanfattning

Förhoppningsvis har du lärt dig vad du behövde veta om bilförstärkare. Här är de grundläggande sakerna att komma ihåg:

• Bilförstärkare förstärker en liten signal till en större signal som kan driva högtalare
• De används för att lösa många problem med biljud och förbättra ljudet
• Bilstereoapparater kan inte ge en hög uteffekt som en förstärkare kan

Intresserad av att hitta några bra förstärkare som du kommer att älska? Jag har en hjälpsam köpguide och några av de bästa förstärkarna du kan hitta här.

Tänker du ansluta en förstärkare till främre och bakre högtalare? Kolla in min guide om hur du ansluter en förstärkare till främre och bakre högtalare.