О взаимодействии УМЗЧ с нагрузкой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

Часто приходится слышать, что стандартные технические характеристики неполно отражают качество УМЗЧ. Так ли это? Может быть, просто измерения параметров усилителей проводятся неполно или некорректно?

Известные исследователи в области электроакустики Матти Отала и Мамору Сэкия еще в 1987 г. в своей статье, опубликованной в журнале "Funkschau" № 23, во многом ответили на этот вопрос, и здесь мы излагаем ее в сокращенном виде. Однако разработчики аппаратуры до сих пор не сделали, как нам кажется, надлежащих выводов из этой публикации.

Если верить рекламе и фирменным информационным материалам, положение дел с УМЗЧ теперь выглядит просто блистательным - настолько высоки их технические характеристики. Выходная мощность, выражаемая трех-, а то и четырехзначным числом, коэффициент гармоник - сотые и тысячные доли процента. Параметры, бывшие не так давно признаком исключительно дорогих моделей, ныне стали нередкими для массовой аппаратуры. Все это не объясняет, однако, того эмпирического факта, что усилители с одинаковыми техническими характеристиками звучат по-разному. И более того: многие модели УМЗЧ отличаются заметными на слух искажениями сигнала, несмотря на отличные паспортные данные. Такие факты порождают недоумение у пользователей, а также служат питательной средой для всякого рода парадоксальных умозаключений на грани мистики и парапсихологии.

На самом деле причина таких несоответствий состоит в общепринятой методике измерений, с использованием "стандартной" нагрузки - обычно чисто активной с номиналом 8 Ом, - что совершенно не отвечает реальным условиям эксплуатации. На рис. 1,а представлены графики зависимости импеданса от частоты для двух распространенных громкоговорителей - профессионального студийного монитора "Yamahа NS1000M" (кривая синего цвета) и бытовой АС "Infinity 4,5" (кривая красного цвета).

Нелишне вспомнить, что согласно стандарту МЭК импеданс громкоговорителя не должен быть ниже 80 % от номинального значения, т. е. 6,4 Ом при номинале 8 Ом. Многочисленные измерения, проведенные в последние годы в Японии и США. показали, что у 60 % громкоговорителей импеданс может падать на отдельных частотах с 8 до 5 Ом, а у 25 % - и до 4 Ом; импеданс некоторых бытовых моделей (номинальный - 4 Ом) может упасть даже до 2...2,5 Ом. Отсюда следует, что ток, отдаваемый усилителем в нагрузку, может многократно превысить номинальный, а значит, технические характеристики усилителей, если они претендуют на объективность, должны определяться при тех же низких значениях нагрузки.

Столь же важное отличие реальной нагрузки от стендовой состоит в ее комплексном характере, что находит выражение в фазово-частотной характеристике громкоговорителей. Однако, не существует ни промышленных стандартов, ни общепризнанных опытных данных относительно допустимых фазовых искажений. Полученные в ходе вышеупомянутых испытаний результаты показали, что фазовый сдвиг обычного громкоговорителя доходит до ±50о, в более тяжелых случаях он достигает ±60о и даже ±80о. Соответствующие ФЧХ изображены на рис. 1,б. Становится понятным, что достоверные сведения о качестве усилителя можно получить лишь при его испытаниях с комплексной нагрузкой.

Специальная пассивная нагрузка, созданная авторами для имитации реальной, состоит из мощных безындукционных резисторов, высококачественных металлопленочных конденсаторов и катушек без магнитопроводов. Переключатели, рассчитанные на большие токи, позволяют создавать различные конфигурации. Собственная нелинейность нагрузки, измеренная как общий Кг, не превышает 0,03 % вплоть до мощности 250 Вт, и в данном случае такой величиной можно пренебречь. Согласно стандарту МЭК 268-3 усилители перед испытаниями прогревались в течение 30 мин с подачей на вход сигнала частотой 1 кГц и амплитудой, равной 1/8 от номинальной. В процессе испытаний уровень тест-сигнала плавно повышался от нуля до уровня, при котором Кг усилителя достигал 1 %, и все данные заносились в компьютер.

Всего было испытано пять усилителей "стоваттной" категории: "Harman-Каrdon РМ665", "Luxman L-510Х", "Sansui AU-D907Х", "Yаmаhа А-1000" и "Yаmаhа М-50". Результаты измерений в произвольном порядке представлены на рис. 2,а - 2,е в виде трехмерных диаграмм. В идеальном случае диаграмма должна иметь форму параллелепипеда - это значит, что выходное напряжение усилителя при К, = 1 % не зависит от активной и реактивной составляющих нагрузки. Другими словами, нагрузка не влияет на искажения усилителя. Хорошо видно, что достаточно близким к идеалу оказался лишь один усилитель из группы (рис. 2,а), прочие же демонстрируют заметную зависимость выходного напряжения (и искажений) от величины и фазового сдвига нагрузки, причем на рис. 2,г эта зависимость настолько сильна, что вызывает сомнение - способен ли этот усилитель вообще работать с реальной АС.

Естественно, такие измерения можно провести и на других частотах. Типичный пример для низкочастотного сигнала, при котором заметно сказываются недостатки блока питания и защитных устройств, приведен на рис. 2.е. Нетрудно подсчитать, что такой 100-ваттный усилитель способен отдать в нагрузку на частоте 50 Гц. где обычно наблюдаются глубокий фазовый сдвиг и сильные перепады импеданса, не более 5 Вт (!) при К, = 1 % (типичное нормированное значение Кг составляет 0.01 %). Иначе говоря, работа усилителя в номинальном режиме сопровождается существенными нелинейными искажениями. Таким образом, технические данные в руководствах и каталогах по выходной мощности и нелинейным искажениям усилителей следует оценивать весьма осторожно.

Смотрите другие статьи раздела Усилители мощности транзисторные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Донорское сердце способно быстро перенимать биологический возраст реципиента 12.10.2026

Возраст органов определяется не только количеством прожитых лет. На молекулярном уровне ткани могут стареть с разной скоростью, а после пересадки, как показывают новые эксперименты, их биологические характеристики способны заметно меняться под воздействием организма, в который они попадают. Исследователи из Бостона обнаружили, что молодые донорские сердца после трансплантации довольно быстро приобретают признаки биологического возраста реципиента, тогда как более старые органы могут, напротив, демонстрировать признаки омоложения. Чтобы оценить эти изменения, ученые применили три так называемых "часа старения" - молекулярных инструмента, позволяющих приблизительно определять биологический возраст клеток и тканей. В отличие от обычного календарного возраста, такие показатели отражают состояние организма на уровне определенных молекулярных изменений. Именно их анализ позволил специалистам проследить, как меняются пересаженные сердца спустя несколько месяцев после операции. Основные ...>>

Samsung Galaxy Buds On: клипсы с искусственным интеллектом вместо внутриканальных наушников 12.10.2026

Беспроводные наушники превратились в одно из самых привычных персональных электронных устройств, однако их конструкция по-прежнему во многом определяется необходимостью размещать излучатель внутри или непосредственно у слухового канала. Компания Samsung решила попробовать другой подход. Представленная модель Galaxy Buds On получила формат наушников-клипсов, которые закрепляются непосредственно на ухе и оставляют слуховой канал открытым. Samsung позиционирует новинку как устройство для продолжительного ношения, тренировок и прогулок, а также для ситуаций, когда пользователю важно одновременно слушать музыку и не терять связь с окружающей обстановкой. В отличие от традиционных внутриканальных моделей, Galaxy Buds On практически не изолируют человека от внешнего мира. При этом речь идет не об экспериментальном прототипе или утечке: официальная информация об устройстве уже опубликована в Samsung Newsroom. Открытая конструкция имеет и очевидный недостаток - добиться такой же глубины н ...>>

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Случайная новость из Архива Покрытие Liquipel Skins защитит телефон от повреждений 24.08.2013 Компания Liquipel известна своим специальным нанопокрытием, которое наделяет устройство защитой от воды, аналогичной спецификациям IPx7. Компания на своем сайте предлагает как готовые "обработанные" устройства (смартфоны, планшеты, наушники и mp3-плееры), так и может нанести покрытие непосредственно на ваше устройство, если оно присутствует в соответствующем списке. Теперь же компания заявила о разработке нового покрытия под названием Skins. Новая технология призвана защитить ваше устройство от физических повреждений. Конечно, это не означает, что теперь можно хвастаться перед друзьями, разрешая им колотить свой смартфон молотком. Но компания утверждает, что падения с небольшой высоты не оставят на вашем электронном друге заметных следов. Покрытие Liquipel Skins состоит из четырех слоев. Верхний слой представляет собой невероятно прочный, по заявлению компании, полиуретан. Второй слой повышает стойкость к истиранию, добавляет жесткости и предотвращает появление сколов на углах. Кроме этого производитель акцентирует внимание на том, что процесс нанесения нового покрытия крайне прост и не требует от пользователя никаких дополнительных инструментов, а после нанесения поверхность остается идеально гладкой. На сайте производителя можно найти предложения для смартфонов Apple iPhone (5, 4S, 4) и Samsung Galaxy S4 и S3 по цене $15. Причем доступно 14 вариантов расцветки.

Другие интересные новости:

▪ Мощный процессорный кулер DeepCool Assassin IV

▪ Ветряки - в утиль

▪ В соседней галактике испаряется планета

▪ Глобальное потепление влияет на размер птиц

▪ Самый сильный робот

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Гиппократ. Знаменитые афоризмы

▪ Что представлял собой новый курс Рузвельта? Подробный ответ

▪ статья Оператор систем гидравлики. Должностная инструкция

▪ статья Музыкальный звонок, который умеет все на базе микропроцессора Z80. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья УКВ ЧМ приемник на одном транзисторе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026