Все компоненты, о которых шла речь в предыдущих статьях цикла, являются слаботочными, что на «человеческом» языке значит: малый сигнал, недостаточный для того, чтобы сдвинуть с места диффузор или мембрану динамика. А ведь такова конечная цель всякой цепи компонентов в аудиосистеме. Для усиления сигнала и был изобретен усилитель мощности, который некоторые называют оконечником, а некоторые – мощником.

Задача данного хитросплетения электрических элементов и деталей осложнятся присутствием в поступающем с источников звука сигнале всевозможных нежелательных «примесей» в виде артефактов цифровой обработки данных, радиочастотных и электромагнитных наводок от прочих домашних электроприборов и многое другое. Схема усилителя, насколько возможно, пытается отсеять эти искажения и не «выплеснуть с водой ребеночка» при этом. Чем настойчивее ведет себя схема усилителя мощности в этой благородной миссии, тем…. хуже для музыки. Электроника усилителя вместо «плохих» искажений и наводок генерирует собственные «хорошие», но тоже искажения. В зависимости от графического отображения (и, соответственно, степени вредности!) они подразделяются на интермодуляционные, нелинейные и гармонические, причем последний тип – самый «благопристойный». Достаточно сказать, что гармонические искажения сопровождают любое музыкальное исполнение, особенно – сложное, мультиинструментальное. Попытка «освободить» какую-либо партию или инструмент от «гармоник» оборачивается столь же мерзким впечатлением, как, например, звук колонок, помещенных в тестовую безэховую камеру. И напротив, когда человечеству наскучил «чистый» звук классической акустической гитары на нейлоновых струнах, оно изобрело и подняло электрогитару с вау или фузз-эффектом, звук которой на 80% формируется за счет выделенных и многократно усиленных «нехарактерных» частот звукового диапазона. Впрочем, музыканты сегодня пользуются широким арсеналом эффектов, включая и искусственное подавление «грамоник».

Усилитель мощности в бытовой системе отличается от профессионального (скажем, гитарного) схемой и функциями, но в принципе имеет то же назначение: раскачать динамик. В конечном итоге его качество определяют по совокупности всех видов искажений (обозначаемых как THD или КНИ) в процентах от максимально возможной мощности (Watt, Вт или ватты) при реализации слышимой полосы частот, то есть 20 Гц – 20 кГц. По счастью, существует один еще более красноречивый показатель качества, который заменяет собой всю эту цифирь. Сопротивление в Омах (Ohm). Чем совершеннее сигнал, чем гармоничнее он сформирован усилителем (включая сюда и необходимые «красивые» искажения) и чем в целом мощнее – тем большая нагрузка ложится на колонки, которые подключены к системе.

Колонки (вернее, их проводка, электрическая фильтрующая схема и магнитные индукторы динамиков) реагируют на эти «притязания» в виде сопротивления. Оно переменчиво, поскольку переменчиво течение записанной музыки и соответствующий электрический сигнал. Отношения усилителя с колонкой еще более осложняются феноменом, известным как «обратная связь»: сигнал поступает на колонку по «плюсовому», а «контролируется» усилителем по «минусовому» проводнику. Если, скажем, вы подключите колонку только одним из проводников (жил провода), то колонка не зазвучит. Поэтому сопротивление, которое рождается на стадии динамиков колонки, вовсе не безразлично оконечной схеме усилителя. Как говорится, танго не танцуют в одиночку. В общем, если колонки не создают достаточно высокого сопротивления, то усилитель не может справиться с подачей сигнала на них. По этой причине был установлен оптимум, в котором усилитель ведет себя наилучшим образом: сопротивление акустики 4 – 8 Ом при любом поведении сигнала. Однако, наиболее «ответственные» всплески музыки или импульсы сигнала вызывают падение сопротивления на колонках до 2 Ом. Такие же трудности можно создать специально – например, подключив к усилителю больше акустики, чем положено. Выходное сопротивление при этом каждый раз делится надвое, поскольку «раздваивается» и отдача. Способность усилителя работать на нагрузку 2 Ом ценится особенно высоко – выше, чем все другие показатели. Подавляющее большинство усилителей на рынке, особенно многоканальные ресиверы, при этом отвечают отказом и включают защиту от собственных перегрузок.

Защита – дело хорошее, но неизбежно ограничивает способность усилителя пропускать через себя на колонки особо сложные сигналы без компрессии или иных искажений. Если, скажем, защита в усилителе не предусмотрена, то значит – инженер соорудил особо «выносливую» схему, которая выдержит любые перепады сопротивления, но скорее всего где-то все равно создаст эффект, известный как клиппинг (clip – обрезать). Это неприятная комбинация компрессии и нелинейных искажений сигнала. Условия типичного клиппинга для самой распрекрасной системы можно создать струнной музыкой, если дать оглушительную громкость. Скрипка остается самым неблагоприятным инструментом для записи и воспроизведения.

Усилитель мощности может быть создан на чипах, сегодня – уже полностью в цифровой форме. Такая цифровая схема узнается по особо раскованному, но «клиническому» (или аналитичному) характеру звука, что практически означает отличную отработку «основных» и громких звуков и худшую – тихих и слабых, в том числе и гармоник, которые сопровождают «основной» звук инструмента. Понятно, что на сложной музыке этот недостаток почти незаметен, поэтому цифровые усилители словно специально созданы для гаражного рока и симфонии.

Аналоговая схема может быть реализована тоже различно – с большим (класс В) или меньшим (класс А) числом деталей в каждом «плече» (канале). Среди аудиофилов-знатоков славятся ламповые усилители в классе А и транзисторные в классе В. Это объясняется более консервативным порывистым и красивым звуком лампы и мощным «густым» и «плотным» звуком транзистора. Транзисторные схемы доминируют на рынке, поскольку лучше поддаются настройке и дешевле в производстве. Но для инженеров характерно почти патологическое стремление «притянуть» транзистор (да и чип!) к звуку лампы. Это тем более парадоксально, что ламповые дизайны сильно уступают по чисто лабораторным данным, паспортным спецификациям. Как правило, это 0,1% (или даже 1%) искажений при мощности в несколько ватт (в самом лучшем случае – 100 или 300 ватт!). Так или иначе, но транзисторные схемы строятся в так называемом «прямом сочленении» (Direct Coupled), то есть – «экономится» столь дорогостоящая деталь, как конденсатор.

Касательно конденсатора следует назвать его важнейшую функцию в усилителе мощности: накопление и отдача тока в составе схемы источника питания, вместе с входным силовым трансформатором. Все, о чем толковалось выше, напрямую зависит от способности этой части схемы накапливать и посылать энергию. Чем быстрее, сильнее и больше – тем лучше. Именно эта специфика усилителя вынесена в заголовок этой статьи. Второй по значимости узел – выходной или драйверный каскад. Здесь традиционно ценятся огромные легендарные лампы 300В и полевые (с широким затвором, FET) выходные транзисторы. В некоторых усилителях класса хай-энд ничего другого и нет. В других могут быть добавлены различные индикаторы и регуляторы (уровня сигнала, подключения одной или нескольких пар колонок и т.д.). Если мы говорим строго об усилителе мощности, то он может быть моноблочным, то есть схемой, рассчитанной на подключение одной колонки, по типу активной акустики. Это очень практично в многоканальной системе и к тому же избавляет систему от так называемых перекрестных искажений, то есть – от присутствия одного канала в составе другого. Как результат – высокое стереоразделение, которое выражается в порядка 30 дБ и выше.

Из других распространенных типов схемы можно назвать балансную, или симметричную, при которой сигнал передается не по двум, а трем аудио-проводникам на разъемы типа XLR. Симметрия может быть соблюдена в «обычном» стереоусилителе не только ради красоты, а для осуществления принципа моноблока. Считается, что таким образом сохраняется фазовая когерентность сигнала. А раз так – значит, и четкость образа в пространстве. Такую синхронную конструкцию легко узнать: левая и правая сторона усилителя абсолютно идентичны, имеют одинаковые «рельсы» - радиаторы охлаждения выходных транзисторов, а иногда и два раздельных трансформатора питания. Вообще, нагрев схемы – главный бич усилителя мощности. Кроме «рельсов» тепло изредка рассеивается вентилятором, чаще создаются транзисторы, нечувствительные к нагреву.

На передней панели усилителя мощности непременно стоит хотя бы одна кнопка - выключатель с индикатором. На задней – выход (клеммы) на колонки и вход для предварительного усилителя, реже – для самостоятельной коммутации с источниками. Зачастую еще и клемма для заземления. Подключения выполняются соответствующим образом разделанными проводами: межкомпонентными и акустическими.