1
АУДИОТЕХНИКА
\
Александр Пахомов
г. Зерноград, Ростовской обл.
[3j§ Окончание. Начало в №9/2006
I
I
I
I
I
I
Во второй части статьи рассмотрен механизм взаимосвязи
искажений амплитудной динамики с зависимостью коэффици-
ента гармоник от выходной мощности звукового усилителя. В
подтверждение результатов компьютерного моделирования
приведены характеристики реальных УМЗЧ с разным ходом
зависимости Кг = Т(Рвых). Тем самым обоснован доступный
технический критерий оценки качества УМЗЧ.
Амплитудные искажения
гармонического спектра УМЗЧ
Компьютерное моделирование с ис-
пользованием функционального ис-
точника линейно возрастающего на-
пряжения (см. первую часть статьи)
дает возможность приближенно вы-
числить коэффициент гармоник в
любой момент времени по формуле:
К г =
v(Out1)/v(Out) • 100%. Если таким
образов найти ряд дискретных значе-
ний
Кг,
а затем построить результиру-
ющую характеристику
K r= f(T ),
то ста-
нет очевидным следующее. Для типич-
ного УМЗЧ, выполненного на транзи-
сторах с нестабильным коэффициен-
том передачи тока и глубокой ООС,
функция
K r= f(T )
будет нелинейной, так
как v(Out
1
)/v(Out)
*
const (см.
рис. 5).
Учитывая, что в каждый момент вре-
мени усилитель развивает вполне оп-
ределенную выходную мощность, рас-
считываемую по амплитуде сигнала
v(Out) и сопротивлению нагрузки, ось
времени может быть заменена экви-
валентной осью выходной мощности.
Тогда получим также нелинейную за-
висимость
К г = ЦРвых).
Важен ее вид,
который можно определить из следу-
ющих соображений.
Запишем коэффициент гармоник в
любой точке графика как
Кг
= (v p u t^ ) - Av)/v(Out) •
10 0
%, где
v(Out шн) - условно линейный за-
кон нарастания высших гармоник, со-
впадающий в масштабе графика с оги-
бающей первой гармоники (для УМЗЧ
с ООС);
Av - отклонение огибающей выс-
ших гармоник от линейного закона на-
растания
(рис. 6).
Из формулы вытекает, что значе-
ние
Кг
зависит от отклонения Av: чем
больше его величина, тем ниже коэф-
фициент гармоник (числитель форму-
лы уменьшается). Ход огибающих та-
ков, что наибольшие отклонения Av
достигаются в центральной части гра-
фика и меньше к его краям. Следова-
тельно, результирующая зависимость
Кг = ЦРвых)
должна иметь вид вогну-
той линии с подъемом в начальной и
конечной областях. Эго так называе-
мая седлообразная кривая и, как будет
показано ниже,
именно такую зависи-
мость имеет большинство транзистор-
ных УМЗЧ.
Подчеркнем следующую логичес-
кую цепочку: свойства транзисторов
выходного каскада по зависимости
/?
2
)Э=
Ц1э)
нелинейность АХ для гар-
монического спектра ->.амппитудные
искажения гармоник в динамике -> за-
висимость
Кг
от выходной мощности
усилителя. В двух последних звеньях
заложен критерий качества звукового
усилителя: при наличии субъективно
значимых искажений коэффициент
Кг
будет нелинейно зависеть от выходной
мощности УМЗЧ. Особенно важна зона
малых мощностей, где воспроизводят-
ся высшие гармонические составляю-
щие звуковых сигналов. Значительный
подъем в згой зоне говорит о неверной
передаче амплитудной динамики гар-
моник, что резко повышает их замет-
ность и вызывает характерную жест-
кость и “ломкость” высоких частот.
На
рис. 8
показаны эксперимен-
тально снятые характеристики коэф-
фициента гармоник УМЗЧ “Вега-У
1 2 0
-
стерео” (пунктиром) и УМЗЧ без об-
щей ООС (сплошной линией) по дан-
ным [7]. Первый из них имеет кривую
К г = ЦРвых),
совпадающую с описан-
ной выше седлообразной зависимос-
тью при значительном подъеме в об-
ласти малых мощностей. Общая
ООС, имеющаяся в этом усилителе,
не привела к линеаризации указанной
зависимости, что согласуется с рас-
смотренными выше ее свойствами и
результатами моделирования. Более
того, ООС по принципу своего дей-
ствия увеличивает седлообразность
кривой
Кг = ЦРвых),
“проявляя” иска-
жения амплитудной динамики гармо-
ник. Это обусловлено снижением пет-
левого усиления из-за падения коэф-
фициента передачи мощных выходных
транзисторов в слаботочной и сильно-
точной областях и соответственно рос-
том искажений при малой и большой
мощности. В целом представленная ха-
рактеристика УМЗЧ “Вега-У
1 20
-стерео”
не предполагает высокого качества это-
го усилителя, несмотря на довольно
низкий коэффициент гармоник.
Второй УМЗЧ без ООС работает с
гораздо более стабильным
Кг
в обла-
сти малой мощности и плавным его
возрастанием при перегрузке
(рис. 8).
Такую безусловно предпочтительную
зависимость
К г
=
ЦРвых)
обеспечили
отсутствие ООС и специальные схем-
ные решения в выходном каскаде
(узел компенсации). К сожалению, эти
же решения, положительно сказыва-
ющиеся на качестве звукопередачи,
привели к некоторым эксплуатацион-
ным недостаткам устройства, изло-
женным в [7].
Теперь обратимся к более совре-
менным конструкциям транзисторных
УМЗЧ. Усилитель Тона Гизбертса [11]
имеет полную симметрию в схемотех-
нике, полосу частот до 135 кГц, скорость
f
1
0,1
0,01
1
/
-
1
8Реых,Вл1
Рис.
8
24
\
| Радиолюбитель - 10/2006
предыдущая страница 24 Радиолюбитель 2006-10 читать онлайн следующая страница 26 Радиолюбитель 2006-10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст