Тепловые искажения в усилителях HiFi. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Усилители мощности транзисторные

 Комментарии к статье

Когда несколько десятилетий назад началась разработка усилителей HiFi, электроника как наука была развита еще очень слабо. Однако, несмотря на это, результаты были очень даже неплохими (на сегодняшний взгляд). За истекшие 30...40 лет был пролит свет на многие более или менее существенные вопросы, но результаты этого развития никак (или почти никак) не сказались на технике HiFi.

Интересующиеся данной областью читатели с большим изумлением следят за тем, что в технике HiFi нет никакого прогресса, и даже наоборот, наблюдаются порою отступления назад (например цифровое, ТВ с его специфическим качеством звука). Прошло уже несколько десятилетий с момента первой высадки на Луну, а звукотехника все еще остается где-то в эпохе "лошадиных повозок".

Давайте познакомимся с такими физическими явлениями, о которых редко идет речь даже в специальной литературе, посвященной HiFi. А между тем, в действительности это и есть то самое "Колумбово яйцо"...

Известно, что предусилители, оконечные усилители HiFi и другие звуко-технические устройства проходят двойной контроль. С одной стороны, специалисты по электронике и акустике подвергают жесткому контролю с помощью измерительных приборов любое устройство как в процессе его сборки, так и в собранном виде. С другой стороны, характеристику каждому усилителю дают также и люди с хорошим слухом - не обязательно специалисты (это могут быть, например, музыканты или меломаны). Прослушивая без всяких приборов звучание музыки, они относят усилитель к тому или иному классу.

Своеобразие возникающей ситуации в том, что на практике результаты этих двух проверок очень часто противоречат друг другу. Бывает, что вопреки хорошим результатам измерений, качество звучания на слух кажется не очень хорошим, и наоборот. Например несколько десятилетий назад автор построил первый свой полупроводниковый усилитель HiFi, имевший очень хорошие характеристики, полученные по существовавшим в то время методикам измерений. Но усилитель имел такое убийственно "свежее" звучание, что жаль было потраченного времени и работы, и я еще долгое время потом наслаждался красивым звучанием усилителя на электронных лампах.

В течение последних лет специалисты разрабатывают все новые и новые процедуры электрического тестирования, на свет появляются усилители со все более высокими электрическими характеристиками, а качество звучания, определяемое прослушиванием, по-прежнему оставляет желать лучшего.

Специалистов (теперь уже и непрофессионалов) особенно раздражает то, что отнесенный по электрическим характеристикам к высокому классу прибор при использовании его в качестве усилителя дает неприятный (иногда невыносимый) звук. Многие из числа моих друзей, увлеченных электроникой и знакомых с HiFi, после оживленных дискуссий начали лихорадочно переконструировать измерительные приборы, разрабатывать новые, изобретать хитроумные способы измерений, потратив на это месяцы и злясь затем, что всё это не приводит к по-настоящему убедительным результатам. Электрические характеристики и оценки в результате прослушивания очень редко коррелируют друг с другом..

То, что где-то между известными вещами может оказаться запрятанной какая-нибудь "гадость", автор впервые заметил тогда, когда, модифицировав метод измерений интермодуляционных искажений с помощью двух сигналов, подал (чисто случайно) на проверяемый усилитель еще и третий (какой оказался под руками - медленный сигнал частотой около 0,1 Гц, примерно треугольный формы). Результат, контролировавшийся осциллографом, получился весьма своеобразным. До сих пор вполне прилично сдававший "экзамен" усилитель, теперь в определенные моменты времени начал вносить разнообразные грубые искажения, несомненно связанные с наличием третьего сигнала. И при этом усилитель во время проверки несомненно находился в номинальном режиме, гораздо ниже предела перегрузки. Характер искажений был довольно причудливым и капризным: в некоторые моменты времени они имели вид "амплитудного обрезания", давая то вторую, то третью гармонику. С помощью осциллографа наблюдать весь "репертуар" было трудно, невозможно было точно оценить эти искажения. и непонятно было, что с ''этим" делать. При изменении частоты медленного сигнала в диапазоне инфразвука характер и величина искажений несколько менялись. У усилителя другого типа, который сразу же, "по горячим следам", был" подвергнут таким же испытаниям, аналогичные искажения были меньше. Несмотря на достаточно хорошие результаты измерений (анализ спектра показал меньше 6,1% гармонических искажений), оба Усилителя на слух воспринимались одинаково плохо.

Автор уже давно отнес усилители к категории устройств, "опасных для нервной системы". А вся серия измерений была предпринята из-за того, что стандартно измеряемые параметры выглядели трафаретно и досадно красиво, чего не скажешь о результатах прослушивания. Все это казалось алогичным и непостижимым. Поскольку не было возможности оценить обнаруженные искажения, измерения были прерваны, хотя во время обсуждения проблемы со знакомыми были с успехом проверены некоторые превосходные гипотезы. И только через несколько лет проблема случайно нашла свое решение.

Исходить нужно из того, что большинство электрических методов измерений и прослушивание отличаются друг от друга в одном, кажущемся несущественным, но очень важном моменте. Как происходят измерения? Мы сначала подаем на вход усилителя сигналы от какого-либо генератора и только потом контролируем выходной сигнал. Весь метод измерения сам по себе представляет стационарный процесс: сигнал уже достаточно долго был в усилителе, прежде чем был подвергнут Точному анализу. Процесс измерений достаточно длителен (например занимает несколько секунд или даже минут), а его результаты относятся к установившемуся состоянию и характеризуют непрерывное наличие стандартного, хорошо определенного измерительного сигнала на входе.

Что же происходит при прослушивании, и в чем здесь различие? Музыкальный входной сигнал, производимый, например, скрипачом, хаотично проводящим смычком по струнам скрипки, или гитаристом, свирепо дергающим струны гитары, или барабанщиком, отчаянно колотящим в барабан, или вдохновенно поющим певцом, может быть похож на что угодно, но только не на стандартный сигнал в 1 кГц. Он (входной сигнал) меняется псевдослучайным образом по амплитуде, частоте, спектральному составу и стерео характеристикам. А уши и мозг превосходно анализируют акустическое качество такого сигнала и непогрешимо оценивают впечатления от появившихся помимо (вместо) исходной звуковой мелодии дополнительных звуковых сигналов.. Мы хорошо чувствуем, что звучит музыка, но звучит еще и "что-то такое"; что хотя и как-то связано с этой музыкой, но не имеет к ней никакого отношения.

Все системы передачи звука вносят те или иные искажения. И это относится не только к какой-либо "крикливой" музыке с ее широким спектром, но и к узкополосной речи, например к какой-либо лекции, на "деревянном" языке. Главный вопрос в том, как измерять эти искажения и как классифицировать усилители. Опыт прошлых лет показывает, что проводившийся до сих пор контроль был недостаточно корректен и не давал надежной точки опоры для такой классификации.

В промышленной электронике (измерительной технике, технике автоматического регулирования и управления, приборостроении) профессионалами было накоплено огромное число наблюдений, разработаны и получили широкое применение методы измерений, которые (из-за их большой стоимости и узкоспециального характера) может освоить и использовать только небольшая группа специалистов. Если бы и в разработку техники HiFi можно было вложить столько же средств и интеллектуальной энергии, то, без сомнения, мы не находились бы там, где сейчас находимся.

То, что до сих пор недостаточно контролировалось специалистами по акустике и электронике - это довольно быстрые тепловые изменения режимов и вызываемые ими иногда очень существенные переходные искажения. Эти искажения не обнаруживаются ни одним из существующих теперь методов измерений, поскольку, все они, по существу, носят стационарный характер. Эти искажения можно было бы уловить только с помощью динамического тестового сигнала и быстродействующего измерителя искажений (анализатора спектра).

Большинству читателей, конечно же, известие, что при изменении внешней температуры и температуры полупроводникового кристалла изменяется все множество параметров полупроводника: А потому едва ли можно получить улучшение звукотехнических параметров, не учитывая тепловых процессов. И все это настолько просто, что, вероятно, именно поэтому и упускалось до сих пор из виду.

Автор: S.GYULA; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Усилители мощности транзисторные.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Микроволновый микрочип 18.11.2025 Исследователи из Корнелльского университета представили первый в мире микрочип, работающий на микроволновых сигналах вместо традиционных цифровых схем, открывая новую эру сверхбыстрых вычислений. Главной особенностью нового процессора является интеграция полноценной микроволновой нейросети на одном кристалле. В отличие от обычных центральных процессоров, чип способен обрабатывать данные в аналоговом микроволновом диапазоне, что значительно ускоряет вычисления и сокращает количество промежуточных этапов обработки сигнала. "Поскольку он способен мгновенно программно искажать сигнал в широком диапазоне частот, его можно использовать для решения различных вычислительных задач", - поясняет ведущий автор исследования, научный сотрудник Корнелла Бал Говинд. Принцип работы микрочипа основан на аналоговых микроволновых волнах и искусственном интеллекте. Чип формирует гребневидный спектральный узор, где регулярно расположенные линии служат своеобразной линейкой для точного измерения частот. Эти спектральные "гребенки" позволяют мгновенно выявлять закономерности в данных, что обеспечивает высокую скорость и точность вычислений. Микросхема построена с использованием интегральной системы MNN (Microwave Neural Network), которая обрабатывает отдельные спектральные компоненты сигнала, собирая характеристики входных данных в широкой полосе пропускания. Благодаря этому чип способен выполнять как простые логические операции, так и сложные вычисления, включая распознавание двоичных последовательностей и анализ высокоскоростных потоков данных с точностью 88%. Для повышения производительности используется вероятностный подход, который позволяет обрабатывать данные с частотой не менее 20 млрд операций в секунду, что в несколько раз превышает возможности обычных пользовательских процессоров, работающих на частоте 2,5-4 ГГц. При этом нет необходимости увеличивать количество схем или затрачивать дополнительную электроэнергию на исправление ошибок. Внутренняя структура чипа задействует взаимосвязанные электромагнитные узлы и настраиваемые волноводы, что позволяет нейросети адаптироваться к поступающей информации и выявлять сложные закономерности в данных. Такой подход обеспечивает высокую эффективность вычислений даже в условиях нестабильных или шумных сигналов. Особое внимание исследователей привлекла энергоэффективность микросхемы. Чип потребляет менее 0,2 Вт, что почти в 300 раз меньше типичных современных процессоров, требующих не менее 65 Вт. Это делает устройство идеальным для интеграции в персональные и носимые устройства, а также открывает возможности для встраивания в компактные высокоскоростные системы.

Другие интересные новости:

▪ Технология формирования физических клавиш на сенсорных дисплеях

▪ Проектор в кулаке

▪ Лазер вместо алмаза

▪ Гаджеты перед сном вредят здоровью

▪ Магнитометр солнечного ветра

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструменты и механизмы для сельского хозяйства. Подборка статей

▪ статья Фридьеш Каринти. Знаменитые афоризмы

▪ статья Для чего бунтующим парижанам в 1789 году потребовалось взять Бастилию? Подробный ответ

▪ статья Функциональный состав телевизоров Royal. Справочник

▪ статья Резисторы и их применение. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Простой тестер литиево-ионных аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026