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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Магнитное поле необычным образом влияет на графен 24.03.2020 Графен - весьма необычный и многообещающий во всех смыслах материал, который успел снискать себе славу на практически любом поприще, связанным с научными исследованиями. И тем не менее, специалисты продолжают открывать все новые и интересные его свойства - как это удалось, к примеру, специалистам из Высшей политехнической школы Цюриха. Речь идет о совместном проекте профессоров химического инжиниринга Хосе Ладо и Алина Рамиреза, которые установили, что из двух слоев графена, уложенных особенным образом, можно получить сверхпроводимый материал - что является достаточно интересным результатом, учитывая предыдущие исследования в этом направлении, которые ясно говорили о необходимости контролировать изгиб графена. Однако новое исследование связано именно с этим моментом - специалисты обнаружили, что если соединить два листа графена, но при этом изменить изгиб одного из них таким образом, чтобы их матричные сетки не вполне совпадали, то при воздействии на них электрического поля порождает эффект, схожий с тем, который происходит при их полном соприкосновении и сочетании - однако выпускной показательно проводимости значительно возрастает. Столь любопытное поведение этой двойной графеновой системы весьма заинтересовало ученых, в особенности в контексте усиления внешнего электромагнитного воздействия. Создаваемое таким образом искусственное поле становится достаточно мощным для того, чтобы служить дополнительным источником создания состояния сверхпроводимости, что доступно далеко не всем материалам и системам подобного рода - такой результат может стать потенциально полезным для применения в сфере прикладной робототехники и искусственного интеллекта. Впрочем, специалисты отмечают, что генерация столь высокого показателя сверхпроводимости также порождает некоторую нестабильность в процессе - что вызывает необходимости дополнительной его стабилизации. И, с точки зрения специалистов, это можно исправить благодаря манипуляциям с самой матричной сеткой графеновых слоев, поворачивая и изгибая которые, можно настроить идеальный энергетический баланс.

Другие интересные новости:

▪ Двойной операционный усилитель EL1510

▪ Проблемы пеленания

▪ Хранилища с сетевым подключением QNAP TVS-882BR

▪ Инновационный твердотельный аккумулятор от NASA

▪ Аккумуляторы без кобальта

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоэлектроника и электротехника. Подборка статей

▪ статья Вишакхадатта. Знаменитые афоризмы

▪ статья Кто первым объявил, что Земля вращается вокруг Солнца? Подробный ответ

▪ статья Сумбул. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Широкополосный вертикальный излучатель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Птичкина хитрость. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026