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:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Муравьи-листорезы производят веселящий газ 15.01.2019 Влияние сельского хозяйства на окружающую среду часто недооценивают. На первый взгляд, кажется, что может сделать с природой мирно пасущаяся на лугу коровка или поклевывающая зерно курочка по сравнению с чадящими заводскими трубами? Одна курица, конечно же, заметного вреда не принесет. А вот средняя по размерам птицефабрика, где число таких кур исчисляется десятками тысяч, уже может стать крупным источником аммиака, который выделяется из куриного помета. Поэтому, чтобы не травить окрестности ядовитым газом, на птицефермах устанавливаются специальные системы сбора и утилизации аммиака, а самих кур кормят специальными кормами, снижающими "аммиачность" их помета. Однако сельским хозяйством занимаются не только люди. Одни из самых продвинутых фермеров, которые развернули активную деятельность еще задолго до появления человека - это муравьи-листорезы. Представители двух муравьиных родов, Atta и Acromyrmex, научились культивировать грибы, снабжая их питательным субстратом - пережеванными листьями. Грибы питаются листьями, муравьи питаются грибами, и вроде всем им хорошо. Но как и у нас, у муравьев возникает проблема отходов. Все, что остается от высокоорганизованной деятельности, а это по большей части начавшие разлагаться листья, муравьи выкидывают в своеобразные мусорники, в которых биомасса уже окончательно догнивает. Оказалось, что такие компостные кучи способны выделять в атмосферу большие количества закиси азота (N2O), известной как веселящий газ. Интенсивность выбросов этого газа из муравьиных мусорных полигонов может быть на несколько порядков выше, чем в среднем из почвы тропического леса.

Другие интересные новости:

▪ Смарфоны против браконьеров

▪ Жуки-киборги вместо беспилотников

▪ Разработан препарат, который может заменить физические нагрузки

▪ ДНК отыщут в космосе

▪ Новые оптические диски для сотовых телефонов нового поколения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электроснабжение. Подборка статей

▪ статья Мечтам и годам нет возврата. Крылатое выражение

▪ статья Что такое вода? Подробный ответ

▪ статья Пажитник греческий. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Гуттаперчевая замазка для кожи. Простые рецепты и советы

▪ статья Блок электронной настройки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025