л.
i
АУДИОТЕХНИКА
l
малых отклонений велика: в них зало-
жены высшие гармонические состав-
ляющие сигнала. Дело в том, что не-
синусоидальный сигнал, представля-
ющий собой сумму первой и высших
гармоник, весьма специфично обраба-
тывается ООС: стабилизация коэф-
фициента усиления
К у
и линеариза-
ция АХ достигается для основного
тона (первой гармоники) и не дости-
гается для остальных составляющих
гармонического ряда. Для высших
гармоник, как и продуктов интермоду-
ляции,
К у ф const, амплитудная харак-
теристика нелинейна и не совпадает с
А Х первой гармоники.
Это и есть прин-
ципиальный недостаток ООС, возмож- v
но, малозначимый в других областях,
но не в звукотехнике. При этом увели-
чение глубины ООС только усиливает
нелинейность передачи гармоник, хотя
их доля в суммарном сигнале снижа-
ется, что создаетбидимость линеари-
зации, однако не приводит к улучше-
нию качества звучания [7]. Отсюда же
вытекает порок стандартных испыта-
ний УМЗЧ, при которых оценивается
относительный уровень искажений в
некотором стационарном режиме без
оценки их изменения по всему дина-
мическому диапазону.
Чтобы понять, какое значение име-
ет сказанное для качества звукопере-
дачи, следует упомянуть одну важную
физиологическую особенность слуха.
Богатый естественными гармониками
(обертонами) звук, например скрипки,
воспринимается верным, благозвуч-
ным только тогда, когда
законы ам п-
литудного изменения первой и высш их
гармоник одинаковы во времени.
Та-
ково построение “живого” звука и слух
человека адаптирован к нему самой
природой. Электронный звук, как и все
искусственное, может существовать
независимо от законов природы, что
демонстрируют многие транзисторные
усилители. Продуцируемые ими гар-
монические составляющие изменяют-
ся не так, как основной тон передава-
емого сигнала, что служит источником
заметных искажений. В динамике зто
выглядит как несовпадение
ф ормы
огибающих первой и высш их гармоник
(рис.
1
), что послужило основанием
назвать такие искажения
форматны-
м и
[2]. Термин, на взгляд автора, не
очень удачный, так как речь, по сути,
Родиолюбитель - 09/2006 |
идет о неверной передаче гармоничес-
кого спектра УМЗЧ.
В теории форматных искажений
утверждается, что новые гармоники,
как и продукты интермодуляции, при
верной амплитудной динамике вооб-
ще не являются искажениями, вызы-
вая лишь изменение окраски звука. И
наоборот, если их амплитудная дина-
мика не верна, то зто служит един-
ственным источником искажений не-
зависимо от уровня
Кг,
Такая точ-
ка зрения представляется несколько
категоричной. Действительно новые
составляющие, изменяющиеся во вре-
мени иначе, чем основной сигнал,
представляют собой инородные неста-
ционарные колебания, не встраиваю-
щиеся в естественные формантные
ряды. Заметность их высока: соглас-
но [
2
] для исключения такого рода ис-
кажений без линеаризации АХ гармо-
ник требуется
Кг =
10 7%! Однако из
этого не вытекает, что продукты нели-
нейности обычного для транзисторно-
го УМЗЧ уровня
Кг=
10-
1
...10-3не явля-
ются искажениями. Ведь они отсут-
ствуют во входном сигнале и вовсе не
факт, что их частотный спектр “укра-
сит” звук даже при верной амплитуд-
ной динамике. Более корректно гово-
рить о том, что амплитудная динами-
ка изменяет порог заметности и
субъективного восприятия новых со-
ставляющих УМЗЧ, что служит источ-
ником противоречивых мнений о до-
пустимых значениях
Кг, К и.
Рассматриваемые искажения -
своего рода паразитная амплитудная
модуляция гармоник. На слух они вос-
принимается как посторонние призву-
ки, отличающиеся от естественных
звуков и искажающие их характер.
Наиболее страдает верхний регистр,
куда попадают высшие гармонические
составляющие среднечастотных сиг-
налов, составляющих основу звуково-
го спектра. Есть много определений
транзисторного звука - сухость, жест-
кость, непрозрачность, различные не-
приятные оттенки по ВЧ, но, пожалуй,
главное заключается в том, что его
эмоциональное воздействие много
слабее естественного и приводит к бы-
строму утомлению слушателя. Не-
сколько особняком стоят ламповые
УМЗЧ, у которых амплитудная дина-
мика более верная за счет лучшей ВАХ
электронных ламп, что в конечном ито-
ге при
Кг
до 2.
..3% обеспечивает их
признанное преимущество перед “че-
стными" транзисторными.
Широкие возможности исследова-
ния амплитудной динамики предостав-
ляет компьютерное моделирование,
которое к тому же является “бесприст-
растным судьей” и прекрасным иллю-
стратором рассматриваемых процес-
сов. Автором разработана специаль-
ная методика, которая предусматрива-
ет подачу на вход SPICE модели УМЗЧ
линейно модулированного по ампли-
туде сигнала, фильтрацию гармони-
ческих составляющих на выходе и от-
слеживание параметров получаемых
сигналов средствами программного
обеспечения.
На рис. 2 показана упрощенная
модель транзисторного УМЗЧ, выпол-
ненная в системе Micro-Cap 7.0. Мо-
дель имеет двухтактный выходной кас-
кад на составных биполярных транзи-
сторах Q4, Q
6
, Q5, Q7, включенных по
схеме с ОК, дифференциальный вход
на транзисторах Q1, Q2, общую ООС
глубиной, определяемой резисторами
R5, R4, частотную коррекцию конден-
саторами СЗ, С5, вольтодобавку (ПОС)
через конденсатор С4. Упрощения све-
лись к исключению обычных цепей
термостабилизации, регулировки, ис-
точников тока и т.п. Входной источник
Е1 типа NF, заданный функциональ-
ной зависимостью, обеспечивает ли-
нейно нарастающее синусоидальное
напряжение частотой
1
кГц.
На выходе устройства имеются
фильтры Х1, Х2 для выделения сигна-
лов гармоник. Они представляет собой
А *
| 23
предыдущая страница 23 Радиолюбитель 2006-09 читать онлайн следующая страница 25 Радиолюбитель 2006-09 читать онлайн Домой Выключить/включить текст