Vahvistimien terminologia

Bridged, Mono / siltakytkentä

Kaksi kanavaa eli kanavapari voidaan kytkeä yhdeksi suuritehoiseksi kanavaksi siltakytkennällä. Siltakytkennässä toisen kanavan signaali on vastakkaisvaiheessa toiseen verrattuna. Kaiutin kytketään näiden vaiheen puolikkaiden väliin. Vaiheen toista puolta siis vahvistetaan toisella kanavalla ja toista toisella. Näin saadaan teoriassa jopa neljä kertaa suurempi teho. Käytännössä teho nousee noin 2-3 kertaiseksi yhden kanavaparin tehoon nähden. Yleensä siltakytkentä tehdään toisen kanavan miinus-liittimestä ja toisen plus-liittimestä. Kytkennän jopa nelinkertainen tehon lisäys perustuu antojännitteen kaksinkertaistumiseen, ja koska teho saadaan jännitteen neliöstä jaettuna kuormalla, teho on nelinkertainen. Rajoittavana tekijänä on kuitenkin vahvistimen virtalähteen virranantokyky.

Mielenkiintoinen asia on myös vahvistimen vaimennuskertoimen (Damping Factor) puoliintuminen. Erityisesti kaksipuhekelaisia subwoofereita ohjattaessa kannattaa kokeilla puhekelojen sarjaankytkentää kahdeksaan ohmiin rinnankytkennän kahden ohmin sijasta, vaikka vahvistin kykenisikin tähän kuormaan toimimaan. Vahvistimen virrankulutus pienenee ja vaimennuskerroin on kaksi kertaa suurempi kuin neljän ohmin kuormalla, muta antoteho toki tippuu noin puoleen. Tämä ei vaikuta kuitenkaan kuin kolmen desibelin verran suurimpaan saatavaan äänenvoimakkuuteen.

Kaiutinliitännät tehdään yleensä ruuviliitosrimaan. Joissain vahvistimissa käytetään myös erilaisia teminaaliblokkeja.

Kaiuttimien kytkennässä on oltava tarkkana niiden napaisuuden kanssa ja kaiutinjohtoja ei saa kytkeä oikosulkuun. Siltakytkentä (bridged/mono) saadaan yleensä vasemman ja oikean kanavan vaiheiden välistä. Joissain vahvistimissa saattaa olla lisäksi erillinen valintakytkin.

Channels / kanavat

Vahvistimessa on yleensä kaksi kanavaa, vasen ja oikea. Siltakytkemällä ("monottamalla") kanavaparit saadaan yksikanavainen vahvistin. Nelikanavaisessa vahvistimessa on kaksi kanavaparia, joilla voidaan ohjata esimerkiksi sekä etu- että takakaiuttimet. Siltakytkemällä kanavaparit saadaan joko kaksi- tai kolmekanavainen vahvistin esimerkiksi kaksi kanavaa etukaiuttimille ja yksi subwooferille. Markkinoilla on lisäksi yksikanavaisia vahvistimia subwoofer-käyttöön sekä viisi-, kuusi- ja jopa kahdeksankanavaisia vahvistimia.

Damping Factor / vaimennuskerroin

Tämä on aihe, josta käydään harrastajien parissa kiivastakin väittelyä. Vaimennuskerroin kuvaa vahvistimen kykyä käsitellä kaiuttimelta takaisin vahvistimeen palaavaa energiaa. Kyllä vain, jos kaiuttimen napoihin liitetään yleismittari ja kartiota painellaan käsin, heiluu mittarin viisari painelun tahdissa. Kaiutin siis tuottaa energiaa kartion palatessa signaalin jälkeen perusasentoonsa. Vahvistimen ulostulon impedanssin tulisi olla mahdollisimman pieni. Tällöin vaimennuskerroin on suuri. Jos esimerkiksi ulostulon impedanssi on 0,4 ohmia ja kaiutinkuorma on 4 ohmia, niin vaimennuskerroin on 10. Jos ulostulon impedanssi on pienempi 0,04 on vaimennuskerroin 100. Viimeisessä esimerkissä vahvistin "vaimentaa" kartion liikettä kertoimella 100. Vaimennuskertoimeen vaikuttaa myös muut tekijät ja siksi sen merkitys "laadun mittarina" on hieman kyseenalainen.

Dynamic range / dynamiikka

Dynamiikka tai dynaaminen alue kuvaa eroa voimakkaimman leikkauspisteen alapuolella olevan signaalin ja hiljaisimman pohjakohinan yläpuolella olevan signaalin välillä. Vahvistimen häiriötason ja suurimman mahdollisen (säröytymättömän) signaalin välinen etäisyys desibeleinä. Hyvä arvo on yli 90 desibeliä.

Crossover / jakosuodatin

Vahvistimen sisäänrakennettu suodinpiiri, jonka avulla vahvistin saadaan toistamaan vain haluttu taajuusalue. Alipäästö- eli lowpass-suodatin suodattaa jakotaajuuttaan korkeammat taajuudet pois. Käytetään yleensä subwooferin yhteydessä. Ylipäästö eli highpass suodattaa jakotaajuuttaan matalammat taajuudet ja käytetään pääkaiuttimille subwooferin yhteydessä. Laajimmat säätömahdollisuudet saadaan portaattomasti säädettävällä suodattimella. Suodattimen jakojyrkkyys (slope) kuvaa kuinka tehokkaasti suodatus tapahtuu jakotaajuuden jälkeen. Jyrkempi on yleensä parempi. Suodattimelta voi olla erillinen ulostulo signaalin jatkamiseksi muihin vahvistimiin.

Vahvistimien ominaisuudet lisääntyvät ja esimerkiksi laajasti säädettävillä ja erilaisiin kytkentöihin soveltuvilla suodattimilla voidaan toteuttaa helposti monimutkaisiakin järjestelmiä ilman erillisiä laitteita. Runsaat ominaisuudet ovatkin yksi tärkeä valintaperuste. On tosin syytä varmistua, että ominaisuudet on toteutettu kunnolla, eivätkä vain mukana kiinnostuksen ja ostohalun herättämiseksi.

Suodattimien toiminta valitaan usein valintakytkimillä ja portaattomalla jakotaajuuden säädöllä päästään usein parempaan tulokseen kuin vain valittavilla tai peräti kiinteällä asetuksella. BassBoost tai BassEq on vain kaikkien matalimpien taajuuksien korostukseen tarkoitettu säätö. Myös sen on hyvä olla portaattomasti säädettävä tai ainakin kolmeasentoinen.

Fuse / sulake

Vahvistimen omien sulakkeiden tarkoitus on suojata vahvistinta esimerkiksi oikosululta ja/tai ylikuormituksessa. Sulakkeista ei vastoin yleistä käsitystä pysty päättelemään vahvistimen antotehoa. Jos kuitenkin vahvistimesta luvataan tehoa esimerkiksi 2x100 wattia ja siinä on vain yksi 20 ampeerin sulake, voidaan sulakkeen mahdollistamaksi ottotehoksi laskea 13.8V x 20 A = 276 wattia. Koska vahvistimen hyötysuhde on keskimäärin noin 50 prosenttia, saadaan suurimmaksi kokonaisantotehoksi noin 140 wattia eli 2x70 wattia. Sulakkeen arvo on siis jossain määrin suuntaa antava. On kuitenkin huomattava, että esimerkiksi D-luokan vahvistimien hyötysuhde on huomattavasti korkeampi kuin 50 prosenttia.

Jos sulake palaa on ennen sen vaihtoa uuteen selvitettävä palamisen syy. Arvoltaan suurempaa kuin valmistajan suosittelemaa sulaketta ei saa käyttää. Kannattaa muistaa, että joissain laitteessa sulake pitää vaihtaa matalia kaiutinkuormia (<4 ohmia) ajettaessa.

Vahvistimen sulakkeiden tarkoitus on suojata vahvistinta mahdolliselta vikatilanteelta ja esimerkiksi ylikuormitukselta. Niiden tulisi sijaita helpossa paikassa. Sulakkeiden arvosta voi tehdä suuntaa antavia päätelmiä vahvistimen antotehosta, mutta suurempia sulakkeita ei pidä mennä vaihtamaan alkuperäisten tilalle.

Frequency response / toistoalue, taajuusalue

Kuvaa kuinka laajan taajuusalueen vahvistin toistaa. Ihmisen kuuloalue on laajimmillaan 20-20.000 hertsiä. Taajuusvasteen ilmoituksessa tulisi olla myös sen vaihteluväli/rajapisteet (+/-?dB), joiden välissä taajuusvaste on. Esimerkiksi 10-30.000 (+/-1dB).

GND, Ground / maadoitus, (-)

Vahvistin maadoitetaan mahdollisimman lyhyellä ja myös riittävän paksulla kaapelilla mahdollisimman lähelle vahvistinta puhtaaseen (puhdistettuun) metallipintaan. Usein erilaiset häiriöt, kuten laturin vingunta, aiheutuu väärin valitusta ja/tai huonosta maadoituksesta. Aiheesta on ollut artikkeli aikaisemmin ilmestyneessä ASTM:ssa.

HighLevel Input / kaiutinsisäänmeno

Jos soittimessa, esimerkiksi auton vakiosoittimessa ei ole linjatasoista ulostuloa (RCA-liitimet), voidaan soittimen kaiutinlähdöt liittää vahvistimen ns. kaiutinsisäänmenoon. Jos vahvistimessa ei sellaista kuitenkaan ole, voidaan käyttää erillistä sovitinta kaiutinsignaalin sovittamiseksi linjaliitäntään sopivaksi. RCA-liittimiin ei kaiutinsignaalia saa koskaan kytkeä ellei vahvistimen valmistaja sitä erikseen mainitse.

Jos soittimessa ei ole linjalähtöjä, niin vahvistimen kaiutintasoiseen sisääntuloon (HighLevel) voidaan liittää kaiutinjohdot.

Impedance, Stable at x / sallittu impedanssi (kaiutinkuorma), vakaa x ohmiin

Pienin kaiutinkuorma (resistanssi), johon vahvistin kykenee tuottamaan puhdasta tehoa (vakaita x ohmiin). Kuorman laskiessa tarvitaan enemmän virtaa. Puolta pienempi kuorma tarkoittaa kaksinkertaista virtaa. Yleensä vahvistimet voidaan kytkeä vielä kahden ohmin kuormaan. Jos vahvistin siltakytketään, "näkee" se monokuorman puolta todellista pienempänä, koska kanavaparit ovat rinnan ja virrankulutus kasvaa. Jos siis vahvistimelle ilmoitetaan minimikuormaksi kaksi ohmia stereona tai kytkentätapaa ei ole ilmoitettu, on pienin suositeltava monokuorma neljä ohmia.

Autokaiuttimien impedanssi on yleensä neljä ohmia. Impedanssi laskee kahteen ohmiin kun kytketään esimerkiksi kaksi neljän ohmin elementtiä rinnan eli plus- liittimet yhteen ja miinus-liittimet yhteen. Impedanssi nousee kahdeksaan ohmiin kun kaiuttimet kytketään sarjaan. Kaiuttimen impedanssi ei ole kuitenkaan vakio vaan vaihtelee taajuuden mukaan ja riippuu elementin koteloinnista. Todellinen impedanssi vahvistimen käyttöalueella voi olla korkeampi kuin sen nimellisarvo. Esimerkiksi suljetussa kotelossa olevien subwoofereiden impedanssi voi olla sen toiminta-alueella huomattavastikin suurempi kuin nimellisarvo. On kuitenkin syytä luottaa peruslaskentaan ja ilmoitettuihin nimellisarvoihin, jos ei tunne aihetta tarkemmin. Aihetta on käsitelty aikaisemmissa numeroissa.

Input Level, Sensitivity, Gain / sisääntuloherkkyys

Säädetään vahvistimen sisääntulon herkkyys (taso/vahvistus) suhteessa sisään tulevan signaalin tasoon.

Kuten aikaisemmin jo selitettiin, vahvistin toimii siten, että se ottaa pienen signaalin ja tekee sen suuremmaksi (voimakkaammaksi). Kuinka paljon voimakkaammaksi, niin se riippuu sisääntuloherkkyyden asetuksesta ja tietysti vahvistimen suurimmasta tehosta. Vaikka säätö asetetaan maksimiin, niin vahvistimesta ei saada sen enempää tehoa kuin mihin se pystyy, mutta tämä teho saavutetaan pienemmällä sisääntulosignaalin tasolla. Tällöin vahvistin vahvistaa aivan yhtä herkästi myös sisääntulosignaalin taustalla olevat häiriöt (pääasiassa kohinan). Jos taas sisääntuloherkkyys säädetään minimiin, niin sisään tuleva signaali on liian heikko pystyäkseen ohjaamaan vahvistimen täyteen tehoon. Oikea asetus on yleensä näiden ääripäiden välillä. Sisäänmenoherkkyyden on oltava arvolla, jolloin sisään tulevan signaalin suurimmalla arvolla saavutetaan samalla vahvistimen suurin teho. Ei yhtään aikaisemmin eikä myöhemmin. Näin saavutetaan suurin mahdollinen dynamiikka ja häiriöetäisyys.

Level/gain/sensitivity -säädöllä vahvistin sovitetaan soittimen antotasoon. Säädöllä sovitetaan myös useampien vahvistimien/kaiuttimien voimakkuussuhteet toisiinsa.

Potentiometrien tulisi olla rakenteeltaan suljetut, ainakin puolisuljetut pitkäikäisen ja häiriöttömän toiminnan varmistamiseksi.

MosFet / transistori

 

MetalOxideSemiconductor Field Effect Tranistor. Transistorityyppi, jonka suoritusarvot ovat joissain suhteissa paremmat kuin tavallisen bipolaari-transistorin. Käytetään yleisesti erityisesti vahvistimien virtalähteissä.

Virtalähteessä käytetään yleisesti ns. MosFet-transistoreita. Edullisimmissa vahvistimissa käytetään vahvistinasteessa tavallisia bipolaari-transistoreita, kalliimmissa myös vahvistinasteet on toteutettu MosFet-transistoreilla. Transistorit ovat kiinnitetty jäähdytysprofiilia vasten, koska juuri ne tuottavat eniten lämpöä, joka on saatava haihdutettua pois tehokkaasti. Kuvassa transistorit on sijoitettu piirilevyn ja jäähdytysprofiilin väliin. Yleensä ne sijaitsevat kuitenkin vahvistimen sivuilla.

Power / teho

Jännitteen ja virran tulo tiettyyn kuormaan. Voidaan laskea kaavoilla P=U x I, P=U2 / R tai P=I2 x R. Kaavoissa P=teho, U=jännite, I=virta ja R=resistanssi (kuorma). Teho voidaan ilmoittaa usealla eri tavalla ja mittauksissa voidaan käyttää eri kriteereitä. Luotettavana pidetään ns. RMS-tehoa ja mittauskriteereiden tulisi olla selkeästi ilmoitettu.

Power / virta (+)

Vahvistimen jatkuva virta kytketään riittävän paksulla kaapelilla suoraan tai virranjakoblokin kautta akun plus-napaan. Virtakaapeli suojataan ns. päävirtasulakkeella mahdollisimman lähellä akkua.

Virtaliitoksen (varsinainen virtakaapeli ja myös maadoitus) on tehtävä aina riittävän paksuja kaapeleita käyttäen. Useissa vahvistimissa on yleistynyt normaalia leveämpi liitinterminaali, johon sopii paksummalle kaapelille tarkoitettu haarukka- tai rengasliitin. Kuvassa virta- ja maadoitusliitäntöjen välissä on liitäntä soittimelta saatavalle herätesignaalille, joka käynnistää vahvistimen. Se merkitään usein myös lyhenteellä REM (Remote).

 

Power Capasitor / virtakondensaattori

Virtakondensaattoreita käytetään vakavoittamaan käyttöjännitettä suurten hetkellisten virtapiikkien aikana. Suositeltava arvo on noin 1 faradi jokaista tuhatta wattia kohden.

Power Supply / virtalähde (regulated / reguloitu)

Vahvistimen virtalähde muuttaa akun tasavirran vaihtovirraksi, jonka jännitettä nostetaan halutun tehon saamiseksi. Akulta/laturilta saatava virtalähteelle syötettävä käyttöjännite on noin 12-13,8 volttia. Sen vaihtelu vaikuttaa vahvistimesta saatavaan antotehoon. Siksi on tärkeää, että käyttöjännite on mahdollisimman korkea ja vakaa. Paksuissa virtakaapeleissa on vähemmän jännitehäviöitä kuin ohuissa ja ns. virtakondensaattori pitää jännitteen vakaana hetkellisten suurien virtapiikkien aikana.

Jos vahvistimessa on ns. reguloitu virtalähde, käyttöjännitteen vaihtelu ei juurikaan vaikuta sen antotehoon. Teho pysyy samana käyttöjännitteestä riippumatta (10-16 volttia). Toisaalta korkeammalla käyttöjännitteellä ei saavuteta lisää tehoakaan.

Vahvistin nostaa autosta saatavan käyttöjännitteen suuremmaksi vaihtojännitteeksi ns. hakkurivirtalähteellä (PWM-PowerSupply), jotta päästäisiin haluttuun tehoon (suuremmaksi kuin noin 10-15 wattia). Hakkurin eräs tärkeimmistä komponenteista on kuvan esittämä toroidimuuntaja-kela. Sen koosta ja laadukkaasta ulkonäöstä voi päätellä jotain vahvistimen tehovaroista. Sekä virtalähteessä että itse vahvistinosassa käytetään transistoreita.

Protection / suojaukset

Vahvistimet on yleensä varustettu suojapiirillä, jonka tarkoitus on suojata vahvistinta mahdollisen ongelmatilanteen varalta. Suojuksen tulisi toimia vahvistimen lämpötilan noustessa liikaa, ylikuormituksessa ja kaiutunjohtojen oikosulussa. Suojapiirin lauetessa tulee syy selvittää ennen vahvistimen uudelleen käynnistystä. Suojapiirille on useissa laitteissa oma merkkivalo, joka ilmaisee suojapiirin toiminnan.

RCA-input (-output) / RCA-sisäänmeno (-ulostulo)

Vuosia sitten vahvistimien liittämiseen ohjelmalähteeseen käytettiin mitä erilaisimpia (lähinnä DIN-tyyppisiä) moninapaisia liittimiä. Nykyään standardiksi on yleistynyt ns. RCA-liitin. RCA-johto kuljettaa matalatasoisen signaalin ohjelmalähteeltä mahdollisten signaaliprosessorin (-den) kautta vahvistimelle (-ille). Kaiutinsignaalia ei saa liittää RCA-liittimiin ilman erillistä ns. kaiutin/linjataso-adapteria. Vahvistimissa on RCA-sisäänmenot (vasen ja oikea kanava) sisään tulevalle signaalille. Monikanavaisissa vahvistimissa liittimiä on yleensä kaksi tai useampi pari. Joissain vahvistimissa voi olla erillinen RCA-ulostulo (-output) signaalin jatkamiseksi (ketjutus) edelleen toiselle vahvistimelle. Yleensä ulostulo on vain kytketty sisääntulon rinnalle, mutta joissain vahvistimissa se voi olla kytketty vahvistimen sisäänrakennetun jakosuodattimen kautta.

Soittimelta saatava matalatasoinen (linjatasoinen) signaali kytketään vahvistimeen RCA-liittimillä. Useampi kuin kaksikanavaisissa vahvistimissa on yleensä kummallekin kanavaparille omat sisääntulot. RCA-ulostuloa voidaan käyttää signaalin ketjuttamiseen toisille vahvistimille. Tällöin vältytään ylimääräisiltä haaroituksilta, useampien vahvistimien sovitus soittimeen on ongelmatonta ja asennuskin on siistimpi.

Remote / heräte (-virta)

Vahvistin käynnistetään soittimen antamalla herätevirralla. Herätevirta liitetään vastaavaan liittimeen vahvistimessa. Jos laitteistossa on kaksi tai kolme vahvistinta, voidaan herätevirta jakaa niille kaikille. Jos vahvistimia on useita tai soittimen herätevirran anto heikohko, ei se "jaksa" käynnistää kaikkia vahvistimia. Tällöin soittimen herätevirta kytketään ohjaamaan erillistä relettä, joka kytkee vahvistimien herätteisiin jatkuva virran suoraan akulta.

Useita laitteita käynnistettäessä saattaa releen käyttö tulla kyseeseen.

Remote Delay, Silent Turn-on / herätteen viive, vaimennettu käynnistys

Vahvistimen käynnistyksen viiveen tarkoitus on poistaa mahdolliset käynnistysnapsaukset. Joissain vahvistimissa voi myös sammutuksessa olla viive.

Signal to Noise, SN / häiriöetäisyys

Ilmaisee vahvistimen häiriötason etäisyyttä toistettavaan signaaliin desibeleinä. Riittävänä arvona voidaan pitää yli 80-90 desibeliä.

Speaker Load / kaiutinkuorma

Katso "Impedance".

THD / harmoninen kokonaissärö

Ilmaisee prosentteina kuinka paljon vahvistimen toistama signaali muuttuu alkuperäisestä. Riittävänä arvona voitaneen pitää matalilla taajuuksilla alle 1 prosenttia ja korkeammilla alle 0,5 prosenttia.

Trimode

Vahvistimeen voidaan kytkeä samanaikaisesti kaksi kaiutinta stereona ja niiden lisäksi esimerkiksi yksi subwoofer monona. Kytkentä on mahdollista käyttämällä kaiuttimissa passiivisia jakosuodattimia, joiden "ylitse" vahvistin ei "näe" kokonaiskuormaa samanaikaisesti liian matalana. Kytkennän ongelma on, että kaiuttimien välisiä voimakkuuseroja ei ole mahdollista säätää kovinkaan helposti.