Это сайт о моем хобби – аудио оборудовании на Лампах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . "I was the Walrus, But now I'm John" – John Lennon 1970
Сегодня утром, после долгого и подробного разъяснения одному увлеченному аудиосамодельщику всех особенностей расчета и практической реализации транзисторного фильтра напряжения источника питания, мне очень захотелось выпить (кофе) 🙂 К счастью, в закромах еще осталось некоторое количество оригинального Costa Rica “Volcanica”. Сварив (в турке, конечно) чашечку вкуснейшего ароматнейшего кофе я устроился в кресле и -… почему-то вдруг вспомнил стихи Маяковского в исполнении отряда понеров в шортиках из фильма “Добро Поджаловать или Посторонним вход воспрещен” (реж.Элем Климов, 1964г):
“…Довольно жить законом, данным Адамом и Евой. Клячу историю загоним. Левой! Левой! Левой!…”
История – та еще лошадка. На “короткую” ее может быть и можно “загнать”, но на длинной дистанции эта кляча сама загонит кого угодно.
Так вот, почему же вдруг Маяковский? Потому что в моей памяти он неразрывно связан с Блоком. 🙂 В конце 70-х, когда я еще был школьником, помимо электроники, химии и музыки я немного увлекался поэзией “серебрянного века” и удачно попал на встречу с одной замечательной седенькой интеллигентной дамой солидного возраста, которая когда-то была знакома с Александром Блоком. Фамилия дамы, если я правильно помню – Мещерская. Помимо многого того о Блоке, чего нет и скорее всего никогда не будет в школьной программе, мне запомнился рассказанный ей эпизод о Маяковском. Как он, будучи у них в гостях, демонстративно-эпатажно высморкался в скатерть. На молодую девушку это произвело неизгладимое впечатление. 🙂
Кажется очевидным то, что аудиофилы-самодельщики понимают, что без хороших акустических систем (АС) им не обойтись. Тем более удивительно, что до сих пор взгляды большинства из них на критерии качества АС существенно различаются. И более того – до сих пор не ясно, какие методы проектирования АС приводят к гарантировано хорошим результатам.
“Теория относительности” АЧХ
Даже небольшого опыта прослушивания достаточно, чтобы заметить разницу между воспроизведением одной и той же музыки разными АС. При этом, если верить данным производителей, основной параметр – амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) этих разных АС почти всегда близки к идеалу и очень похожи.
Поэтому многие самодельщики приходят к тому выводу, что проблема “ровной” АЧХ уже практически решена, а качество воспроизведения зависит только от конструкции и материалов динамиков, корпусов и разделительных фильтров.
Но действительно ли все в порядке с АЧХ? Независимые измерения не подтверждают оптимистических параметров, заявленных производителями. Каждая модель АС имеет реально свою “кривую” АЧХ, разительно отличающуюся от “аналогично- кривых” характеристик других АС и мой скромный опыт показывает, что это характерно для всех ценовых групп. Разница в звучании при воспроизведении одной и той же музыки разными АС – очевидна. Но при этом АЧХ от “производителей” всегда одинаково-ровные. 🙂
Удивительно, но эти “одинаково-ровные” АЧХ – в общем-то правдивы. Для рекламных проспектов измерения обычно производятся по методикам, обеспечивающим “правильный” вид характеристик. Например, можно провести измерения при повышенной скорости сканирования рабочего диапазона частот что усреднит и сгладит пики и провалы АЧХ в процессе снятия характеристик.
Но гораздо интереснее другое – почему же одна “кривая” (по АЧХ) модель АС звучит хорошо, а другая вроде как более “ровная” – воспроизводит музыку гораздо хуже?
Получается, что даже независимые,”честные” 🙂 измерения хоть и позволяют представить реальную АЧХ акустики в реальной комнате, но нераскрывают ее связь с конкретными особенностями звучания.
Почему, обладая всем необходимым, разработчики не создают идеальных АС? Ведь по идее – “идеал”, эталон – только один! И вроде как очевидно, что все АС, близкие к эталону, должны звучать примерно одинаково (хорошо).
Некоторые проблемы метрологии и их влияние на конечный результат.
Я считаю, что основная проблема в том, что любой способ проведения измерений неизбежно дает целый комплекс разнообразных ошибок. Самые “вредные” ошибки – методические, то есть связанные с несовершенством самого метода измерений.
Существует ряд общепринятых методик измерения АЧХ. Одна из основных – настройка АС в заглушенной, безэховой камере.
При проведении таких измерений принципиально важны методические особенности. Например – где располагать микрофон относительно АС. Обычная рекомендация – на “акустической оси”, на расстоянии 1 метр от акустической системы. А где точно проходит эта “ось” в случае трехполосной АС? Вряд ли перед ВЧ динамиком. Тогда, видимо, правильнее разместить микрофон на “оси” СЧ динамика. А если сместить микрофон немного выше или ниже, то для одной и той же АС получим множество различных АЧХ. На какую из них ориентироваться? Почему-то в этом методе проведения измерений принято считать, что слушатель обязательно услышит “измеренную” АЧХ, то есть поместит ухо именно туда, где при измерении располагался микрофон 🙂
Но ведь – в обычном помещении на НЧ и “нижних” СЧ АС активно взаимодействуют с полом и потолком, влияние которых в безэховой камере отсутствует. Взаимодействие АС с помещением влияет на звучание принципиально – но его конкретные проявления настолько разнообразны, что даже не могут быть представлены посредством точной математической модели.
Более того, суммарная АЧХ стереопары существенно отличается от АЧХ одной АС, а общепринятые методики настройки АС не учитывают этого обстоятельства. Например – при стереовоспроизведении голоса вокалистов обычно локализуются в центре звуковой сцены, то есть воспроизводятся обеими АС стереопары. Я считаю очевидным и методически верным то, что даже для настройки уровня и тем более для получения разборчивой и “ровной” передачи голосового диапазона необходимо контролировать итоговую АЧХ обеих АС.
Есть и другие, вроде бы логичные и методически адекватные методы – например настройка АЧХ и ФЧХ по импульсным сигналам. Но и при этом – работая казалось бы по одинаковым алгоритмам, специалисты почему-то получают разные звуковые результаты.
Даже учитывая только эти “нестыковки” можно сделать вполне уверенные выводы:
Во-первых, методика проведения акустических измерений – “волюнтаристична” – то есть произвольно не точна. При упомянутых мной методических допусках даже “индивидуально-тонально-ровные АС” в обычном акустически неподготовленном помещении всегда дадут неровную итоговую АЧХ.
Во-вторых – получается совершенно очивидно, что результат работы зависит не только от метода измерений, но и от личного опыта конструктора АС. Мне известно множество превосходных АС, разработанных “традиционными” способами и во всех этих случаях общее было то, что разработчики этих АС были (и есть 🙂 ) выдающиеся профессионалы, любящие музыку и обладающие развитым музыкальным вкусом.
Примечание по поводу румкоррекции
Действительно высококачественное звуковоспроизведение в произвольном акустически неподготовленном помещении требует или подготовки помещения – то есть коррекции архитектурных особенностей и проведения акустической обработки соответствующими материалами и (или) обязательного наличия в составе звуковоспроизводящей аппаратуры некоторого модуля аппаратно-программной интерактивной румкоррекции. На всякий случай уточню – именно интерактивной румкоррекции.
Сейчас широко применяется адаптивная румкоррекция – то есть звуковоспроизводящая система оснащается небольшим измерительным комплексом, который обычно состоит из микрофона и сигнального процессора. На этапе калибровки системы микрофон размещается на месте слушателя и (иногда) поочередно в различных местах комнаты, сигнальный процессор генерирует некие сложные сигналы и фиксирует “отклик” от микрофона. Таким образом присходит создание матрицы данных для необходимой коррекции АЧХ и ФЧХ системы в заданных частотных и амплитудных диапазонах и воспроизведение происходит с учетом калибровочных данных. При изменении акустической обстановки в комнате необходимо проведение перекалибровки.
Интерактивная румкоррекция предполагает постоянную подстройку системы под имеющиеся акустические условия. В идеале – изменение акустических условий в помещении не должно быть заметно для слушателя. Проще говоря, если в процессе прослушивания музыки в комнату кто-то занес например шкаф или вынес из нее кресло – то слушатель может заметить изменение обстановки, но не должен заметить изменений в звучании системы 🙂
Проектируйте оборудование избегая сложных технологий сборки, обработки и покраски материалов. Дизайн должен быть дружественным, простым и интуитивно-понятным в использовании.
Постоянно тренируйте слух, очень важно помнить, как звучат «живые» музыкальные инструменты, вокал. По возможности посещайте оперу и авторские концерты «живой» музыки. У музыки, как у очень творческого вида искусства- есть мощная внутренняя энергия, попытайтесь ее хотя бы почувствовать.
Как только вы почувствуете энергию музыки – у вас возникнет естественное стремление к тихому, естественному, тонально и интонационно разнообразному, реалистичному и комфортному звучанию без назойливой «навязчивости» и (или) преувеличения музыкальных образов. Далее очевидно-логичен п.1
Несколько месяцев назад я получил интересное предложение – изготовить “правильный” конвертор балансного аудиосигнала в небалансный. Казалось бы, задача довольно проста – можно взять одну из фаз балансного сигнала и подать ее на небалансный вход. Собственно, так это и делается в большинстве подобных переходников. Например:
Примечание: На мой взгляд, вывод “3” XLR разъема не всегда (а точнее – почти никогда, за исключением студийного и сценического оборудования) не следует соединять с выводом 1.
Но есть нюансы 🙂 . Во-первых, в этом случае “корпус” и сигнальный общий устройств будут соединены гальванически. Во-вторых – теряются все примущества балансного выхода.
Если все делать правильно, то необходимо не просто взять одну фазу балансного сигнала, а провести преобразование балансного сигнала в небалансный. Это можно сдеать при помощи специальной схемы или, что более предпочтительнее с аудиофильской точки зрения – применить специализированный трансформатор. Из доступных на сегодняшний день изделий подходящие трансформаторы есть у Jensen и Lundahl.
В моем случае уровень входного балансного сигнала был довольно высок – около 5.8V RMS (+17.5dBU), поэтому я выбрал трансформатор LL1948 от Lundahl.
Схема правильного XLR->RCA аудиоконвертора:
Переключатель S1 позволяет гальванически разъединить источник и приемник сигнала и при необходимости разорвать паразитную петлю по “общему”. Это может быть полезным, если “общие” (“корпуса”) источника и премника уже соединены, например через разветвитель питания.
Основные технические характеристики:
Коэффициент передачи = 1:2
Входной импеданс на частоте 1000 Hz, не менее = 10 кОм, при этом сопротивление нагрузки на вторичную обмотку (RCA) должно быть не менее 2.5 кОм
При типичной нагрузке на RCA выход = 10 кОм входной импеданс на частоте 1000 Hz = ~ 40 кОм.
Номинальный диапазон рабочих частот при уровне входного сигнала = 9V RMS (~24V Peak-to-Peak): 25Hz…100 кНz
Номинальный диапазон рабочих частот при уровне входного сигнала = 3V RMS: 15Hz…115 кНz, измерено при выходном сопротивлении балансного источника сигнала = 50+50 Ohm и нагрузке на RCA выход = 10 кОм.
Фазовый сдвиг на краях диапазона не превышает +- 1 град.
Виктор, добрый день! Посылку пару дней как получил и отслушал уже всё тщательно. Получилось просто супер. Не могу знать сколько там в конечном результате от балансного включения ЦАПа, а сколько от самого трансформатора, изолировавшего компоненты, но итоговый результат на слух очень и очень хорош. Специально даже друга позвал, чтобы вместе сравнить с таким же межблоком без трансформатора и проверить свои выводы. Звучание в целом улучшилось по мелочи в разных аспектах, но вот высокие частоты просто преобразились. Я как-то даже не замечал, что моя система так песочила, пока это не пропало. Эффект довольно заметный и исключительно положительный. Сейчас межблоки соединяют ЦАП Holo Audio May KTE и усилитель Riviera AIC-10 (версия без балансных входов). Отдельное спасибо за тщательную упаковку. Наверное, одна из самых защищенных посылок, что я когда-либо получал. Хорошего дня! Тихон.
Недавно получил для upgrade один из своих усилителей для электростатических наушников. С усилителем приехали STAX SR-009S.
Слушаю. Редкое ощущение, когда от музыки в наушниках возникает чуть ли не физиологическое 🙂 ощущение “переноса” в пространство исполнителей. Полное погружение. Удивительные наушники. И да – версия “S” действительно слышимо лучше оригинальных 009.
PS Мой усилитель, конечно тоже черезвычайно хорош 🙂
PSS У меня появилась идея интересного шуточного теста наушников и усилителя на тембральную достоверность и интонационную точность. Назвал его – “Тест на Акцент”, характерный для места рождения 🙂
Людмила Гурченко “Песни Военных Лет” (1982) – “Давай Закурим”. Людмила Марковна Гурченко родилась в г. Харьков Украинской ССР – Первый Уровень.
Patricia Kaas “Mon Mec a Moi” (1988) – Patricia Kaas родилась в г. Forbach (Lothringen) – Второй Уровень.
Людмила Барыкина “Смятение” (Д.Тухманов “По волне моей памяти” 1976). Людмила Тадьевна Барыкина родилась в г. Бельцы Молдавской ССР. – Третий Уровень.
В конце августа довелось побывать в одном очень значимом (для меня) месте. На обратной дороге, медленно проезжая через транспортный туннель с неформальным народным названием “Туннель Памелы Андерсон” 🙂 я почему-то вдруг вспомнил монолог из фильма “The Young Pope”, (“…ЧТО мы забыли..”) – и дальнейшая дорога, с ее причудливо разбросанными по поверхности ямами и ухабами неожиданно привела меня к таким рассуждениям:
Звучат ли сегодняшние мега-аудиосистемы по-настоящему “живо” или они звучат просто “впечатляюще”, но искусственно?
Заставляют ли они вас часами погружаться в любимую музыку или они лучше подходят для демонстрации коротких аудиофильских треков друзьям?
Можете ли вы без усталости и скуки слушать целый альбом, симфонию или даже оперу?
Приводит ли применение новейших цифровых электронных компонентов и сложных сплавов в материалах корпусов, которые заявляются в новых моделях – только к большей маркетинговой шумихе и более высоким ценам?
Среди сотен чрезвычайно дорогих аудиокомпонентов, представленных на рынке сегодня – сколько действительно хороших?
Почему при прослушивании музыки их звучание зачастую не приводит к эмоциональной вовлеченности и не создает впечатление “музыкального реализма”?
Недавно на одном из форумов обсуждался некий 🙂 транзисторный усилитель, технические данные которого меня заинтересовали –
“…Усилитель ХХLABS ХХ25 работает в классе А, выполнен по трехкаскадной схеме.Ток покоя выходного каскада составляет 1 А. Общая емкость конденсаторов блока питания составляет более 100 000 мкф, мощность тороидального трансформатора в блоке питания – 200 Вт. Внутренний монтаж усилителя выполнен высококачественным проводом из бескислородной меди во фторопластовой изоляции. Усилитель комплектуется оригинальным сетевым шнуром.
Основные технические характеристики:
Максимальная выходная мощность – 25 Вт/4 Ом, 13 Вт/8 Ом
Диапазон рабочих частот – 5 Гц…200 кГц по -3 дБ
Чувствительность усилителя по входу – не менее 0.5 В
Глубина регулировки громкости – 99 дБ
Скорость нарастания выходного сигнала – не менее 50 В/мкс
Коэффициент нелинейных искажений (мощность -3 дБ от максимальной, нагрузка 4 Ом) – не более 0.5%
Уровень шумов и помех – не выше -90 дБ
Выходное сопротивление на частоте 50 Гц – не более 0.3 Ом
Потребляемая мощность – не более 100 Вт
Размеры (без ручек, ножек и разъемов) – 330 х 330 х 106 мм
Вес – не более 12 кг
Усилитель выполнен в алюминиевом, анодированном в черный цвет корпусе, боковые панели отсутствуют, для улучшения охлаждения радиаторов, расположенных по бокам корпуса. Усилитель имеет 5 линейных входов для подключения источников сигнала (4 входа – RCA, один вход – XLR). Входы могут переключаться как с пульта ДУ, так и нажатием энкодера на передней панели. Громкость в усилителе регулируется при помощи релейного аттенюатора. Управление аттенюатором осуществляется с пульта ДУ, а также вращением энкодера на передней панели. Усилитель оснащен системой подавления переходных процессов при включении и выключении усилителя – никаких щелчков в акустических системах. Усилитель может находиться в спящем режиме, вход и выход из спящего режима осуществляется с пульта ДУ, а также нажатием энкодера на передней панели усилителя….”
На вышеупомянутом форуме я обратил внимание на некоторые “нестыковки” в приведенных технических данных, а именно –
Усилитель работает в классе А, при этом Ток покоя выходного каскада составляет 1 А. Максимальная выходная мощность – 25 Вт/4 Ом, 13 Вт/8 Ом, при этом Потребляемая мощность – не более 100 Вт и это все при том, что – Вес – не более 12 кг
Простой примерный расчет показывает, что –
При выходной мощности 25Вт (RMS) P=I^2*R I=SQRT(P/R), ток черех нагрузку c импедансом 4Ом составит I= SQRT(25/4) = 2.5A В классе А пиковый ток, отдаваемый каскадом в нагрузку, не может быть больше тока покоя. Заявленный ток покоя составляет 1A – ???
Теоретический КПД каскада, работающего в классе А = 50%. 25Вт + 25Вт = 50 Вт, то есть потребляемая мощность должна быть не менее 100 Вт. Заявленная потребляемая мощность не более 100Вт. – ???
По моему мнению, выходной каскад этого усилителя работает в классе АВ и я не вижу в этом ничего “порочного”. Мне только непонятно – почему в описании конструкции был упомянут класс А?
От разработчика был получен такой ответ –
” Здравствуйте! В целом оба Ваши утверждения не соответствуют действительности. Могу объяснить подробнее в личке или в теме по усилителю. С уважением, ……”
Конечно, я попросил более подробные объяснения. Привожу их здесь с моими комментариями. Может, кого-то мое мнение заинтересует.
” …Формула верна для среднего тока. Максимальный ток для синуса будет в 1.4 раза больше – 3.5 А… “
Да, конечно это так и есть. Но зачем вы это написали? 🙂
“…Как я уже писал – основной критерий класса А – работа усилительного элемента (лампы, транзистора) без отсечки выходного тока. Отсюда вытекает важное следствие – отсутствие перехода из режима отсечки в активный режим, а следовательно отсутствие коммутационных искажений (качественный звук на низкой громкости, первый ватт и т.п.). Следовательно, любой усилитель, отвечающий этим критериям работает в классе А. Теперь про соотношение тока покоя и максимального выходного тока – формально оно может быть любым, если выполняется главный критерий. Для некоторых топологий ток покоя много больше максимального выходного тока(например каскад с резистивной нагрузкой), для некоторых они примерно равны(нагрузка на источник тока или трансформатор), для некоторых ток покоя много меньше максимального выходного тока(управляемый источник тока)…”
Как это? Нагрузка вдруг перестает потреблять ток? Если усилитель двухтактный с двухполярным питанием, то токи покоя каждого из плеч равны и в отсутствии сигнала “сбалансированы”, то есть компенсируют друг друга таким образом, что в отсутствии сигнала ток через нагрузку = 0. Пусть сигнал имеет синусоидальную форму. В процессе усиления ток сигнала через нагрузку будет менять свое направление – “втекать” при положительном напряжении на нагрузке и “вытекать” при отрицательном. В классе А каждое из плеч выдает в нагрузку всю амплитуду тока – как “втекающего”, так и “вытекающего” (относительно среднего значения, то есть тока покоя). Следовательно, если плечо работает без “отсечки” то и ток покоя никак не может быть меньше, чем ток через нагрузку, иначе ток через нагрузку неизбежно будет ограничиваться. То есть – если ток покоя меньше максимально-допустимого (расчетного) тока через нагрузку – то “отсечка” в той или иной степени присутствует, следовательно каскад работает не в классе А. То, что в топологии плеча двухтактного каскада присутствует управляемый источник тока – относительно тока сигнала через нагрузку ничего не меняет, если только выходной каскад не представляет собой управляемый источник “двухполярного” тока, то есть способен не только отдавать, но и “принимать” ток. В этом случае – да, ток покоя может быть примерно в два раза меньше тока, потребляемого нагрузкой на заданной мощности. Отличительное свойство такого каскада – высокое выходное сопротивление, то есть для получения требуемого напряжения сигнала при низком импедансе нагрузки потребуется довольно высоковольтный источник питания. Или, как вариант – можно охватить каскад петлей ООС. Или применить дополнительный буферный каскад со 100%-й ООС.
“Качество реализации любой из этих топологий может быть различным – от плохого до превосходного, но от этого они не перестают работать в классе А. Топология, которую я использую(управляемый источник тока), я неоднократно сравнивал с другими усилителями, работающими в классе А и построенными по различным топологиям, и эти сравнения подтвердили весьма высокое качество этой топологии. Но это уже так, к слову.”
Действительно “к слову”. Опять – зачем вы это написали? 🙂 Насчет “высокого качества” – возможно и так – и таки да – упростить требования к блоку питания эта топология позволяет.
“По поводу КПД и потребляемой мощности. Реальный КПД даже ниже – порядка 45% – для синуса. Но здесь есть нюанс – выходная мощность указывается для синусоидального сигнала, это общепринятое правило, если не указано иное. А потребляемая мощность, это также общепринятое правило, указывается та, которая реально потребляется. Для бытовой техники указывается активная мощность, по крайней мере в нашей стране, т.к. для физлиц реактивная мощность не тарифицируется.”
Опять – какое отношение к режиму работы выходного каскада усилителя имеют энергетические тарифы для физлиц? 🙂 Так и укажите в характеристиках реальную потребляемую мощность при работе усилителя с сигналом синусоидальной формы. То есть – на нагрузке – максимальный синусоидальный сигнал – какая при этом будет потребляемая усилителем мощность?
“Теперь вернемся к цифрам – при максимальной мощности на синусе 25 Вт, мощность музыкального сигнала с учетом его минимального пик-фактора около 9 дБ вчетверо меньше – т.е. около 6 Вт. Соответственно потребляемый ток, а следовательно и потребляемая мощность снижаются вдвое. Реально, с учетом тока покоя потребляемая мощность составляет около 40 Вт/канал, это измеренная цифра + потери мощности на диодах выпрямителя, трансформаторе – в итоге получается 100 Вт. Так что в итоге реальный КПД на музыке около 12%.”
Интересно получается. Измеряем на синусе, а потребление считаем на музыкальном сигнале… То есть получается, что методика проведения измерений меняется в процессе проведения измерений. 🙂 Очевидно, что принимая во внимание пикфактор музыкального сигнала можно сэкономить на мощности блока питания. Но ведь в этом случае мощности блока питания будет совершенно недостаточно, чтобы на синусоидальном сигнале обеспечить заявленную максимальную выходную мощность? И тогда получается несоответствие в заявленных технических характеристиках.
Я понимаю, что это связано с топологией построения выходного каскада, но в любом из вариантов получается так –
Реальный заявленный КПД = 12%. Потребляемая мощность = 100Вт. То есть долговременная «полезная» мощность, выделяемая на нагрузке = 12Вт, то есть 6Вт на канал. Если проводить измерения на синусоидальном сигнале это и будет реальная выходная мощность, но учитывая емкость конденсаторов в фильтре БП – не исключено, что в “импульсе” усилитель таки сможет выдать 25Вт на 4 Ом.
Итак – заявлено =25Вт в классе A, в реальности – в лучшем случае =6Вт долговременной мощности, которую усилитель реально способен отдать в нагрузку. Обоснование – “для воспроизведения музыкального сигнала, с учетом его минимального пикфактора – требования к блоку питания можно снизить, а цифру заявленной в характеристиках максимальной выходной мощности – можно увеличить в ~4 раза”. Замечательно 🙂
Интересно, а цифра “-3db” в диапазоне рабочих частот означает величину спада на краях диапазона? А какой был уровень выходного сигнала (относительно его максимального значения) на котором проводились измерения? Как только что было выяснено, на стационарном синусоидальном сигнале 25Вт RMS на нагрузке 4 Ом усилитель не обеспечит, то есть провести измерения полосы пропускания на заявленной максимальной выходной мощности без перегрева блока питания или транзисторов выходного каскада не представляется возможным. Так при какой же выходной мощности обеспечивается заявленная полоса пропускания? 6Вт? То есть – 6Вт на выходе и полоса 200кГц по -3dB? Это что – усилитель JLH 1969 года ? 🙂
Далее, как же тогда – “Скорость нарастания выходного сигнала – не менее 50 В/мкс”?
Как известно, скорость нарастания однозначно определяет полосу пропускания для заданной амплитуды импульса и наоборот. Итак, пусть заявленная полоса пропускания = 200 кГц. Допустим, что усилитель все таки может “выдать” в импульсе мощность P=25Вт на нагрузку R=4 Ом, в этом случае напряжение на нагрузке будет Uн=SQRT(P*R) = 10 V (RMS), амплитудное значение Umax = 14V
По известной формуле Fmax = SR/(2п*Umax), то есть SR (скорость нарастания, V/S) = 2п*Fmax*Umax . Получаем SR (V/uS) = 6.28*200000*14 =~ 17.6 V/uS.
Для реальной мощности 6 Вт на канал Umax = 7V, SR = 8.8 V/uS.
Хм… “Але Гараж! Мне тут залили дизель вместо бензина!!!” 🙂
Интересно, а что еще “не так” в заявленных характеристиках ?
Дополнение от 25-09-20:
Удалось посмотреть схему этого усилителя. Однополярное питание, конденсатор на выходе. Выходной каскад – однотакный – истоковый повторитель с управляемым источником тока в истоке. Каскад охвачен ООС по переменному току, то есть нагрузка отсоединена от общего через резистор – таким образом весь ток нагрузки протекает через резистор, напряжение на котором изменяет ток, протекающий через выходной транзистор. В этом случае ток покоя каскада можно установить равным примерно половине расчетного тока через нагрузку, а импеданс нагрузки непосредственно определяет требуемое текущее значение тока каскада. Хитро придумано 🙂
Замечание 1 – Вместе с током каскада естественно изменяется и выходное сопротивление.
Замечание 2 – Динамическое изменение выходного сопротивления скорее всего будет заметно на слух и скажется на субъективных динамических свойствах каскада.
Замечание 3 – Некая аналогия – переход “классического” двухтактного выходного каскада из класса А в класс АВ так же сопровождается изменением выходного сопротивления.
Замечание 4 – Допустим, такой каскад обеспечивает требуемый ток через нагрузку определенного (низкого) импеданса. Если отключить ООС по переменному току – то есть присоединить нагрузку к общему, минуя резистор – то, естественно, каскад не сможет выдать в нагрузку требуемый ток. Получается, что без ООС режим работы каскада скорее похож на АВ, чем на А.
Замечание 5 – В каком бы режиме не работал выходной каскад, это никак не умаляет требования к блоку питания. Очевидно, что если в процессе работы нагрузка потребляет некий ток, то блок питания все-таки должен этот ток обеспечить.
В 1948 году Columbia Records выпустила первые долгоиграющие монофонические пластинки, записанные по схеме частотных предыскажений. В последующие годы американские компании вывели на рынок не менее девяти альтернативных вариантов частотной коррекции и в 1953-1954 годы был принят отраслевой стандарт частотной коррекции, ставший известным как “RIAA”. С 1956 года по этому стандарту производились практически все новые записи.
В 40-х…60-х годах для воспроизведения долгоиграющих пластинок применялись недорогие и потому более распространённые пьезоэлектрические звукосниматели либо относительно дорогие магнитные звукосниматели. Пьезоэлектрические звукосниматели имели чувствительность в ~50…100 раз большую, чем магнитные и поэтому не требовали малошумящих предусилителей. Однако из-за особенностей конструкции пьезоэлектрический звукосниматель должен иметь жесткий подвес и поэтому для его надежного удержания в звуковой дорожке требовалась значительная прижимная сила. При использовании качественных игл с малым радиусом острия такой звукосниматель быстро портил пластинку, а относительно “щадящие” 🙂 иглы с большим радиусом острия не могли отслеживать высокочастотные смещения канавки. Другим неустранимым недостатком пьезоэлектрических звукоснимателей была “зигзагообразная” неравномерность АЧХ.
По этим причинам в высококачественной аппаратуре всегда преобладали магнитные звукосниматели и к 80-м годам применение пьезоэлектрических звукоснимателей практически прекратилось.
Непременными “компаньонами” магнитных звукоснимателей всех типов были предусилители-корректоры, усиливающие напряжение и восстанавливающие исходный спектр записанного сигнала. Компания-разработчик стандарта RIAA (RCA) – рекомендовала к использованию двухкаскадные ламповые корректоры с пассивным фильтром.
Два триода с высоким коэффициентом усиления обеспечивали достаточную чувствительность (усиление 45 дБ на частоте 1 кГц), но лишь при подключении корректора к высокоомной (~200 кОм) нагрузке. Наибольшее же распространение в ламповой технике 1960-х годов получила схема “универсального” корректора на пентоде EF86.
В транзисторной схемотехнике 60-х и отчасти 70-х годов преобладала двухкаскадная схема активного фильтра на биполярных транзисторах, работавших в режиме ОЭ, предложенная J. Dinsdale в 1965 году.
Все корректоры, построенные по этой схеме звучали очень посредственно и ни один из них не стал “классическим”. Недостаточный запас усиления порождал заметный спад АЧХ на нижних частотах, недостаточная скорость нарастания выходного напряжения – спад и нелинейные искажения на верхних частотах, на средних частотах АЧХ заметно отклонялась от стандарта из-за неточного расчета корректирующих цепей. Конструкторы 60-х с этими недостатками мирились, так как низкое качество шасси и тонармов тогдашних бытовых проигрывателей лишало смысла какие-либо усовершенствования корректоров.
В 70-е годы положение изменилось. На массовый рынок вышли новые высококачественные проигрыватели, и слабым звеном воспроизводящего тракта стали именно корректоры. Вначале конструкторы сосредоточились на совершенствовании традиционной схемотехники, по мере перехода бытовой электроники на двуполярное питания усилителей постепенно распространилась и более новая топология с входным дифференциальным каскадом. Лучшие схемы 70-х годов на дискретных транзисторах имели отклонение АЧХ от стандарта RIAA на доли децибела при отношении сигнал/шум 70…74 дБ.
С выходом на рынок доступных интегральных схем проектирование корректоров с активной фильтрацией заметно упростилось. В корректорах применялись специализированные микросхемы малошумящих УНЧ с дифференциальным входом, например TDA2310 и LM381. В первую половину 70-х годов, под влиянием авторитета JLH (John Linsley Hood) широкое распространение получила схема на ОУ в инвертирующем включении с параллельной обратной связью.
После публикации H. P. Walker “Low-Noise Audio Amplifiers” (Wireless World 1972) более широкое распространение получила малошумящая, но несколько более сложная в расчете и настройке схема на ОУ в неинвертирующем включении с последовательной обратной связью.
Отношение сигнал/шум улучшилось, а точность коррекции ухудшилась из-за специфических для этой схемы искажений АЧХ на высоких частотах и недостаточного запаса усиления интегральных операционных усилителей. Математический аппарат для точного расчёта активных корректоров этого типа был опубликован Stanley Lipshitz “On RIAA Equalisation Networks” (1979). Вместе со со схемотехникой фильтров совершенствовалась и схемотехника усилительных каскадов. В 80-е годы конструкторы разработали множество совершенных высококачественных схем корректоров на дискретных биполярных и полевых транзисторах, но по мере выхода на рынок малошумящих ОУ с низкими искажениями эти технически сложные решения остались невостребованными. 🙂
В самом конце “виниловой” эпохи ММ (Moving Magnet) звукосниматели захватили массовый рынок, а верхний сегмент рынка заняли звукосниматели МС (Moving Coil). МС звукосниматели известные еще с 30-х годов, отличались в общем-то лучшим качеством звучания, но долгое время оставались невостребованными из-за низкой чувствительности. Компоненты и схемотехника 70-х годов не позволяли создавать действительно высококачественные и малошумящие каскады усиления сигнала с уровнем шума измеряемого сотнями или десятками микровольт и поэтому основным средством усиления сигнала от МС звукоснимателей были (и есть) 🙂 повышающие трансформаторы.
Полностью транзисторные корректоры (без входных трансформаторов) для МС звукоснимателей, получили более-менее широкое распространение только после выхода фундаментальной статьи Douglas Self “Design of moving-coil head amplifiers” (December 1987).
После публикации частей 1 и 2 потребовались некоторые дополнительные пояснения.
Очевидно, что “цифра”, записанная на CD – не является “точной цифровой копией” исходного аналогового сигнала. Это всего лишь набор цифровых данных для проведения дальнейших вычислений.
В самом простом варианте эти вычисления должен производить выходной каскад ЦАП, который по сути является аналоговой вычислительной машиной и в общем случае это интегратор – интерполятор. Проведение аналоговых вычислений с требуемой точностью – та еще задача, поэтому логично провести вычисления в два этапа. На первом этапе – сделать пересчет (передискретизацию) исходных цифровых данных, рассчитав дополнительные цифровые отсчеты и таким образом существенно облегчив задачу для второго этапа – точного интегрирования и интерполяции “аналоговой машиной” большего числа отсчетов. По ходу выясняется, что в процессе передискретизации неизбежно возникают так называемые “цифровые шумы” – ошибки в данных, вызванные конечной точностью алгоритмов вычислений, аппаратные помехи, вызванные схемотехническими особенностями построения цифровых схем и т.п. То есть – на этапе обработки цифровых данных результат вычислений желательно “фильтровать” 🙂 и только после этого преобразовывать в аналоговую форму. Цифровая фильтрация, в свою очередь, хоть и позволяет существенно очистить данные от ошибок передискретизации, но вносит свои, характерные ошибки “цифровой фильтрации”, плюс аппаратные помехи.
Оцифровка аналогового сигнала в формат DSD – пожалуй является “более-менее точной цифровой копией” исходного аналогового сигнала. И вроде как (в теории) 🙂 преобразование “цифровой копии” в аналоговую должно происходить легче – достаточно очень простой “аналоговой вычислительной машины” – обычного интегратора. Но на практике – в реальной жизни – все портят особенности схемотехники – уровень аппаратных помех при таком “простом” решении получается слишком уж большим, интеграция устройств и оптимизация трассировки дорожек платы, монтажа компонентов в некоторой степени решают проблему – но не полностью. В итоге – без предварительной обработки и фильтрации цифровых данных обойтись не получается, то есть характерные ошибки результатов вычислений и аппаратные помехи неизбежно присутствуют и в этом случае – но их характер все-таки предсказуемее, чем в случае передискретизации PCM.
И да, часто возникает подозрение, что в некоторых ЦАП помимо цифровой фильтрации происходит и DSP исходных данных. Очень уж своеобразно интерпретируется разными ЦАП вроде бы одно и то же звуковое пространство.
