Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
1642957287599.png 1642957332017.png

Звукоинженеры традиционно склонны рассматривать усилитель и динамики как отдельные элементы в

цепочке hi-fi, связанные только в том смысле, что усилитель должен управлять динамиком. Однако исследования показали, что отношения усилитель-динамик намного выше, чем обычно показывают
обычные статические характеристики. Фактически, на звучание усилителя может радикально повлиять
поведение динамиков при воспроизведении высокоэнергетических переходных процессов
в музыкальном сигнале. Такие динамические соображения являются основой для новой технологии Kenwood, различные аспекты которой называются системой Sigma Drive.

Содержание:

Что такое Sigma Drive?
1642957731071.png

Динамическая и статическая производительность
История технологического прорыва компании Kenwood
Двойная система электропитания
Усиление постоянного тока
Система усилителя с прямым приводом
Высокоскоростной Усилитель
Немагнитная конструкция
Переключение нуля
Новый поворот в технологии отрицательной обратной связи
Коэффициент демпфирования и проблема обратной ЭДС
Коэффициент демпфирования более 10 000?
Сигма Драйв: как это работает
Данные говорят правду о Sigma Drive
Чем проще схема, тем лучше звук
Как складывается конкуренция

Sigma Drive - это метод контроля громкоговорителя усилителем мощности. Это не просто улучшенный кабель АС или улучшенные технические характеристики, а система, включающая множество взаимосвязанных элементов. Теперь коэффициент демпфирования - это не просто расплывчатая номинальная спецификация, измеряемая на выходе усилителя, а верный показатель способности усилителя управлять динамиком. Коэффициент динамического демпфирования усилителя Kenwood
фактически измеряется на входных клеммах АС.

Достоинства системы управления Sigma можно резюмировать так:
1. Оптимизированы возможности усилителя.
2. Кабель АС включен в контур отрицательной обратной связи усилителя.
3. Достигается полный контроль над противодействующей электродвижущей силой динамика.
4. Динамик вынужден точно воспроизводить музыкальные сигналы с усилителя.
5. Получено управление постоянным напряжением.

Эти факторы приводят к точному и достоверному воспроизведению музыкального сигнала выбранной
акустической системой. Привод Sigma обеспечивает настолько резкое повышение качества воспроизведения звука, что это требует подробного объяснения.

Динамическая и статическая производительность

Если вы следили за усилителями на протяжении многих лет, вы слишком хорошо знаете, что усилитель постоянно совершенствовался. С тех пор, как твердотельные устройства заменили вакуумные
лампы в качестве усилительных элементов, эти усовершенствования дизайна ускорились настолько, что
аудиомир теперь постоянно сталкивается с огромным количеством заявлений об улучшении параметров.
В последнее время переключение и перекрестные искажения в классе B были подвергнуты тщательному изучению, изобретена новая технология для борьбы с этим и утверждалось, что достигается радикальное уменьшение искажений.

Тем не менее, при внимательном изучении всей этой движухи возникает ощущение, что некоторые так называемые улучшения переоценены, если не излишни. Например, в чём реальный смысл снижения процента THD намного ниже порога заметности, на котором люди могут воспринимать любую разницу, особенно когда другие известные формы искажений остаются нетронутыми? Для многих наблюдателей это смахивает на игру в цифры.

В Кенвуде мы маршируем под другую мелодию.
Несмотря на то, что соблазн создать ослепительные технические характеристики с нулевой десятичной точкой, инженеры Kenwood пошли по более кропотливому пути, опираясь на значимые достижения
прошлого, чтобы линии развития развивались логично и рационально в пошаговой прогрессии, каждое усовершенствование прочно основано на предыдущем и тесно взаимосвязано с другими.

Но что подразумевается под словом "значимый"?
В настоящее время существует два взгляда.
Сторонники первого утверждают, что одни только технические характеристики не обязательно раскрывают истинные динамические (в отличие от статических) характеристики усилителя.
Другой предполагает, что чем проще схема, тем лучше будет звук: добавление большего количества электрических элементов для решения проблемы может привести к дополнительным проблемам.
Оба утверждения относятся к фактическому восприятию слушателем воспроизводимого звука.

Сосредоточив внимание на проблемах динамического воспроизведения, а не просто на улучшении
обычных характеристик, инженеры Kenwood внесли значительный вклад в область аудиоэлектроники.
Давайте просто остановимся и рассмотрим их на мгновение, потому что каждый из них играет важную роль в системе Sigma Drive.

История технологических прорывов компании Kenwood

1642958971535.png

Двойная система электропитания

В 1975 году инженеры Kenwood разработали теорию, основанную на концепции динамических перекрестных помех. Это была теория, которая отошла от традиционной
конструкции усилителя, решив проблему искажений, возникающих
в источнике питания, которая не была выявлена при измерениях статических характеристик. Но такие искажения были явно выявлены новыми методами динамического измерения, используемыми инженерами Kenwood, включая импульсные сигналы, идентичные тем, что используются в музыке, и
методы тестирования меандром, широко используемым в настоящее время.

Проблема динамических перекрестных помех возникает при усилении сигналов устройствами, использующими общий источник питания для двух каналов. Значение THD, измеренное в одном канале, может быть отличным, но вопрос в том, что происходит с THD в одном канале, когда другой канал воспроизводит действительно сильный сигнал?

Тесты Kenwood показали, что более сильный сигнал вызывает появление призрачного сигнала в другом канале, что приводит к кратковременному ухудшению THD.

1642959287651.png
Рис. 1
Решение: независимые источники питания для каждого канала.

Усиление постоянного тока

Искажение фазового сдвига в настоящее время повсеместно признано дефектом в обычных усилителях переменного и даже квази-постоянного тока (тех, которые фактически не усиливают
до нулевой частоты). Инженеры Kenwood были одними из первых, кто исследовал это, и их тесты доказали, что искажение фазы, даже если оно ниже предела слышимости, может быть обнаружено человеческим ухом. Это происходит, когда одной частоте сложного музыкального сигнала
требуется больше времени для прохождения через схему, чем другой частоте того же сигнала.
Затем инженеры Kenwood успешно разработали усилитель, устраняющий проблему низкочастотного фазового сдвига — компоненты накопления энергии (оксидные конденсаторы), используемые в трактах сигнала и обратной связи.

Секрет успешной конструкции усилителя постоянного тока заключался в его стабильности — благодаря тщательному проектированию с использованием новых методов измерения. Из-за существования многих методов усилителей с частичным или квази-постоянным током (которые удерживают конденсаторы в сигнальном тракте) инженеры Kenwood называют свои усилители "УПТ" или "с прямым постоянным током".

1642959612788.png
Рис. 2. Сравнение АФЧХ усилителей только переменного и постоянного тока.

Система усилителя с прямым приводом

В 1977 году была представлена система усилителей Kenwood с прямым приводом (модели L-07M и
L-05M с L-07C). По сути, это система из двух монофонических усилителей мощности и предусилителя со стереоуправлением. Это подчеркивает аспект усилителей, который часто обходят стороной: его цель состоит не просто в том, чтобы не только усиливать сигнал, но и управлять динамиком! Другими словами, поведение динамика, как и поведение источника питания, в конечном счете должно соответствовать возможностям усилителя.

Была проведена большая исследовательская работа по взаимосвязи усилителя и динамика, основанная на теории динамического демпфирования Kenwood 1976 года, которую многие люди в то время не слишком хорошо понимали. Эта теория, однако, заложила основу
работа в системе Sigma Drive.

Прямой привод серии L-07/5 базируется на понимании того, что динамик
не может точно реагировать на сигнал усилителя, если усилитель не находится в непосредственной близости от самого динамика.

1642959953966.png
Рис. 3.
Обычный усилитель, рис. внизу: УК+УП+УМ вместе, АС подключена десятиметровым кабелем.
Вот это они размахнулись, в японских-то хатках.
Кенвудовский амплифаер, рис. вверху: УК+УП вместе, длинный межблочный кабель (те же 10 метров!), УМ возле АС. Фишка метода - короткий кабель АС, на меньшем сопротивлении которого падает меньше искажений, чем у длинного кабеля.

Скорость нарастания

1977 год также ознаменовался появлением эпохального высокоскоростного усилителя. Исследования динамических искажений выявили одну из основных причин искажения времени, когда громкий и сложный музыкальный пассаж заставляет усилитель подавать очень большие токи в динамик за очень короткие промежутки времени. Обычный усилитель немного похож на автомобиль с относительно низкой максимальной скоростью, пытающийся присоединиться к движению, движущемуся с гораздо большей скоростью.

Разработав усилитель, который мог бы при необходимости подавать требуемое напряжение с максимальной скоростью, инженеры Kenwood устранили проблему времени нарастания сигнала, которая сама по себе является результатом ограничения скорости нарастания. Несмотря на то, что эта проблема возникает намного выше уровня частотного порога слышимости человеческого уха, ее побочные продукты находятся в диапазоне человеческого слуха.

Однако следует отметить, что быстрое время нарастания и высокая
скорость нарастания сами по себе не являются гарантией свободы от времени нарастания; стабильность усилителя, другими словами, отсутствие проблем с колебаниями (возбудом), также важна. Только тогда, когда осциллограф показывает полное устранение превышения напряжения или звона (см. рис. 19) можно сказать, что высокая скорость работает.
(Кенвуд намекает, что тогдашние знания позволили повысить скорость нарастания уменьшением распространённой тогда миллеровской коррекции, но это сразу повлекло проблему возбуда, результатом взаимодействия двух проблем явилось понимание, что важны и скорость, и устойчивость.)
Высокая скорость также во многом зависит от коэффициента демпфирования.

Немагнитная конструкция

1979 год пролил еще один свет на проблему искажений усилителя. Инженеры Kenwood обнаружили, что магнитные искажения, ранее замаскированные высокими уровнями иных искажений, создаваемых в других местах, приводит к гораздо большему ухудшению сигнала, чем предполагалось. Результатом их исследований стала тщательная перестройка всего усилителя.

1642960955932.png
Рис. 4. А вот это - нам неизвестно и очень важно: оказывается, даже прохождение сильных токов около железных конструкций корпуса - например, по выходному проводу на АС, лежащему на дне корпуса - приводит к уверенно регистрируемым уровням искажений сигнала. Т.к. мы меряем Кг на ВЧ-конце звукового диапазона, этого могли и не заметить.

Усилитель с переключением нуля

Та же модель включает в себя новую
конструкцию, которая решает проблему переключения и перекрестных искажений. Из вышесказанного ясно, что компания Kenwood Research следовала рациональному пути, и каждая инновация основывалась на динамичных реальных условиях, включая использование немагнитных деталей во
всем L-01A. Источник питания этого усилителя представляет собой отдельный блок, внешний по отношению к усилителю, что предоставило возможность повысить стабильность источника питания там, где требуется относительно большая мощность.

Именно комплексный подход непосредственно привел к самому выдающемуся достижению в области аудиотехнологий за последние годы:
Сигма Драйв.

Новый поворот в технологии отрицательной обратной связи

Одним из краеугольных камней системы Sigma-drive является разработка высокоразвитой схемы отрицательной обратной связи. Давайте подробнее рассмотрим способы введения ООС и организации общего провода, чтобы увидеть, какое влияние он оказывает на коэффициент демпфирования.

Четыре блок-схемы на рисунке 5 иллюстрируют развитие схемотехники охвата ООСью кабелей АС и земляного конструктива в усилителях мощности:

1642961540744.png
Рис. 5.
1. Обычный усь, ДФ=50...100 раз
2. Земляной полигон, контакты реле охвачены ООСью, ДФ достигает 400-т.
3. Улучшенный земельный полигон, коммутируемая ООСь, катушка выведена за пределы петли, ДФ до 2000 раз.
4. Сигма-драйв: ООСь взята с горячей клеммы АС, холодная клемма подключена к сигнальной земле, ДФ до 10.000.

Всё это, в конечном счете, относится к подаче сигналов на нагрузку-индивидуалиста,
громкоговоритель. На диаграммах показаны два основных момента: установление опорной мекки для
делителя ООС по отношению к сигналу и минимизация влияния переходного сопротивления контактов реле, которое ухудшает качество звука, монтажных материалов и т.д. в пределах петли ООС.

Естественно, существует множество подходов к этим проблемам проектирования, основанным на рассмотрении Ab (величина обратной связи), выходной мощности, параметров качества звука, коэффициента демпфирования и так далее.

Одна из проблем заключается в том, что числа, обычно используемые для определения коэффициента демпфирования (ДФ), являются лишь относительными и, по сути, никоим образом не являются истинным показателем ДФ в схеме с ООС. ДФ - это просто один из показателей эффективности усилителя с ООС, как, например, ДФ 1000 у L-01A, который был определен по показателю "шина-земля". На самом деле ДФ - прямой показатель качества контроля громкоговорителя, степени соответствия перемещения его диффузора входному сигналу УМ.

На рисунке 5-1 показана обычная схема с ООС . Сигнал подается на клеммы A и B, а выход измеряется между клеммами B и C. Степень собственных искажений усилителя принимается как процент искажений, измеренный в этой контрольной точке между B и C.

Однако фактический выходной сигнал на клеммах D и E значительно отличается от выходного сигнала, приложенного между B и C. Разница объясняется сопротивлением контактов реле в цепи ООС между B и C и катушкой подавления высокочастотных колебаний, а также влиянием падений напряжения в проводах между точками A и E. Что касается "горячей" стороны, то обычный усилитель с ООС не решает проблемы с землёй, которая не имеет определенной точки отсчета, мекки.

Фигура 5-2: показано, как инженеры Kenwood изначально решали эту проблему:
конфигурация с несколькими петлями ООС, которую можно увидеть в предыдущих моделях Kenwood, таких как L-05, L-07 и L-07 Mkll. Вторая петля ООС была введена между реле с использованием
полосы заземления шины между входной землей и заземленной стороной силового конденсатора. Таким образом, была обеспечена лучшая точка отсчета (земля).

Второе важное усовершенствование можно найти в последней модели L-01A, чья переработанная
схема с несколькими петлями ООС показана на рисунке 5-3. Здесь ООС также подается от того же реле на горячей стороне через вспомогательные контакты реле, через шину-заземляющую планку на сторону заземления выходного терминала. Все компоненты, за исключением катушки, включены в контур ООС. Поскольку точкой заземления шины является сама земля, точка отсчета находится за пределами собственно оборудования и поэтому более значима.

На последней диаграмме, рис. 5-4, показан Сигма-драйв, схема, в которой все компоненты, включая сопротивления проводов внутренней разводки, внешнего кабеля, катушки и контактов реле, включены в горячую сторону контура ООС. Возвратный ток АС теперь изолирован от опорной земляной точки ООС, которая теперь определенно установлена.

Результаты этой усовершенствованной конструкции ООС наглядно проявляются в коэффициенте демпфирования. Коэффициент демпфирования с обычным усилителем измеряется в диапазоне от 50 до
100, в то время как схема ООС на рисунке 5-2 обеспечивает коэффициент демпфирования от 200 до 400. В случае с рисунком 5-3 ДФ превышает 1000. В случае KA-1000 ДФ измеряется как 1500 на выходе усилителя. Но, теоретически, в "лучшем случае" условий эксплуатации, Сигма-драйв способен достигать невероятно высокого ДФ, превышающего 10 000.

Коэффициент демпфирования и проблема обратной ЭДС

Во времена зарождения применения ООС считалось желательным увеличить её глубину, чтобы получить теоретически более высокие коэффициенты демпфирования. Однако инженерам Kenwood стало очевидно, что динамик больше нельзя рассматривать как простую постоянную нагрузку, его следует воспринимать как самостоятельную генерирующую силу, генератор ЭДС. Причина в том, что драйверы динамиков генерируют встречную электродвижущую силу (или противо-ЭДС), которая изменяется в зависимости от сигнала, подаваемого на нее с выхода усилителя. Испытания в Кенвуде показали, что когда сигнал высокой энергии резко прерывается, диффузор продолжал вибрировать, производя перемещением катушки ГГ в магнитном поле некую энергию. Эта паразитная энергия подается обратно на усилитель через шнуры громкоговорителей в виде напряжения.

Из наблюдений стало ясно, что обычный коэффициент демпфирования не дает никаких указаний
на способность усилителя управлять динамическим поведением диффузора динамика.
Более того, коэффициент демпфирования начинает быстро ухудшаться при первых признаках ограничения скорости нарастания, основной причины TIM-искажений. Скорость нарастания ограничена выходной катушкой фазовой компенсации, которая служит для повышения выходной мощности усилителя (на самом деле, для его устойчивости на ёмкостной нагрузке). Вот почему коэффициент демпфирования чаще всего задавался только на одной тестовой частоте (1 кГц).
Связь между коэффициентом демпфирования и ограничением скорости нарастания является
причиной того, что высокоскоростной усилитель с его высокой скоростью нарастания и временем нарастания является важной разработкой в Sigma-драйв.
(Тут они смешали грешное с мягким: скорость нарастания задана в УМ ёмкостями коррекции и заряжающим их током каскада. На самом деле они имели в виду, что катушка на выходе УМ портит звук и уменьшает ДФ. С таким ухудшением звука пришлось столкнуться после установки из самых благих побуждений катушки на выход УМ.)

1642964067390.png
Рис. 6. Описывается работа динамика и приводятся формулы взаимопреобразования в нём различных видов энергии. Мы никогда в этом не разберёмся без Агеева или Малиновского.

Инженеры Kenwood теперь полностью исключили обратную ЭДС и сопутствующие искажения из области усилителей и динамиков. Теория основывается на трех важных предположениях:
1. Динамики всегда генерируют значения энергии обратной ЭДС
2. Обратная ЭДС проявляется как в виде колебаний напряжения, так и в виде тока.
3. Динамики реагируют на колебания напряжения.
4. Искажение может быть устранено, если сделать так, чтобы обратная ЭДС отображалась только как
изменение тока.

На выходе усилителя имеем изменения напряжения на выходном сопротивлении усилителя. Если это выходное сопротивление, как сумму сопротивлений проводов внутренней разводки, контактов реле, катушки и кабеля АС, можно было бы обнулить, то паразитное напряжение перестало бы генерироваться. Таким образом, это позволило бы эффективно устранить дополнительный компонент нелинейной обратной ЭДС динамика, который проявляется в виде искажений.

Идея аналогична уменьшению импеданса источника питания усилителя, чтобы обеспечить стабильную подачу энергии против создаваемых колебаний ГГ во время динамичных музыкальных пассажей. Таков был подход в системе динамического питания L-05, позже развитой во внешний динамический блок питания L-01A и KA-1000. (Блок питания они приплели сюда зря, ящетаю).

Продолжение следует, не переключайтесь.
 

Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
Коэффициент демпфирования более 10 000?

Коэффициент демпфирования - это коэффициент, численно равный отношению входного сопротивления динамика к выходному сопротивлению усилителя. Тупо делим одно на другое.

Учитывая общепринятое значение импеданса динамика 8 Ом, из этого следует, что чем больший коэффициент демпфирования мы желаем получить, тем ниже должно быть выходное сопротивление самого усилителя со стороны динамика. По той же причине сопротивление шнура громкоговорителя также должно быть низким.

Например, обычный 10-метровый низкоомный шнур представляет собой сопротивление около 0,24 Ом. Таким образом, результирующее фактическое значение коэффициента демпфирования в этом случае, предполагающее эффективное полное сопротивление усилителя, на его клеммах равное нулю, становится низким:
ДФ= 8/0,24=33.

При выходном сопротивлении усилителя 0,08 Ом коэффициент демпфирования может быть рассчитан следующим образом:

ДФ = 8 Ом (динамик)/(0,24 + 0,08) = приблизительно 25,
при исходном DF=100 с включением ГГ прямо на выходе усилителя.

Если кабель АС будет длиной 1 метр, а не 10, коэффициент демпфирования немного улучшается:
ДФ = 8/(0.024+ 0.08) = 77.
Но немного!

Однако, если к L-01A подключен 1-метровый шнур с DF 1000, это дает L-01A импеданс 0,008 Ом на выходной клемме. Фактический ДФ Сигма-драйв KA-1000 (включая кабель) является:

ДФ = 8/(0,013) = 600.

Таким образом, если выходное сопротивление на конце шнура громкоговорителя может быть сделано меньше 0,0008, ДФ становится более 10000. Это показывает важность ДФ в выборе наилучшего метода устранения обратной ЭДС динамика.

1642965153077.png
Рис.7: теоретически, ДФ равен отношению импеданса АС и выходного сопротивления УМ (измеренного на столе разработчика) и он высок.
Но реальное действующее выходное сопротивление УМ вычисляется как сумма сопротивлений собственно усилителя, контактов реле, катушки, земли "клемма АС - земля БП" в УМ и кабеля АС. Потому реальный ДФ низок. Что и понятно чисто логически.

Сигма-драйв: как это работает

Sigma-drive - это что-то вроде прямого подключения усилителя к громкоговорителю.
Метод заключается в расширении контура ООС усилителя так, чтобы включить входные клеммы громкоговорителя, тем самым эффективно уменьшая все искажения, генерируемые в выходной части системы УМ-АС. Инженеры Kenwood добились этого, установив, что одинаковое значение напряжения между горячей стороной входной клеммы усилителя и землей также прикладывается между клеммами АС. Это устраняет искажение входного сигнала динамика, поскольку в результате реальный выходной импеданс усилителя намного ниже, чем в обычном аппарате. Обратная ЭДС динамика устраняется.

1642965854455.png
Рис. 8-1. Обычный усь и подключение к нему АС.

Рисунок 8-1 иллюстрирует подключение усилителя к громкоговорителю обычным способом и будет использоваться в качестве основы для сравнения этой схемы со схемой,
улучшенной за счет использования в усилителе системы Sigma Drive:

1642965951877.png
Рис. 8-2. На этом рисунке показано, что ООС применяется на горячей стороне, на переднем конце реле, что позволяет компенсировать ООСью искажения от реле, катушки подавления колебаний и кабеля АС.

На рисунке 8-2 показана схема Sigma-drive с подключением ООС ко входному разъему динамика. Таким образом, все ранее сгенерированные искажения возвращаются обратно после уменьшения в 1 раз/Ab (Ab означает глубину ООС).

На рисунке 8-1 точка отсчета со стороны заземления внутри усилителя (точка отсчета напряжения, опора, мекка) находится на входном конце. Таким образом, расширение
шины заземления внутри усилителя и кабеля АС устанавливает значение импеданса, так что
напряжение на входной клемме динамика изменяется.

Sigma-drive предназначен для выравнивания напряжения над землей на обоих концах системы путем подключения кабеля-датчика напряжения, между входной клеммой динамика и входной клеммой усилителя. Сопротивление этого измерительного кабеля незначительно, так как основная часть тока от динамика к земле вернется к источнику питания, поэтому будет определяться только напряжение. Таким образом, звучание усилителя гораздо лучше при уменьшении до нуля обратной ЭДС динамика, которая преобразуется в отклонение тока и поглощается источником питания через УМ.

Хотя улучшения в звучании постоянно предоставляли лучшие технические характеристики усилителя, практическим следствием, с точки зрения слушателя, является фактическое звучание динамика. Sigmа-drive гарантирует, что петля ООС усилителя включает все
компоненты в цепочке от входного терминала усилителя до входного терминала динамика. В системе Сигма-драйв усилитель физически заканчивается на выходных клеммах, но электрически - на клеммах АС.

Данные говорят правду о Sigma Drive
(но её никто не слушает).


Когда дело доходит до сравнения данных и измерений УМ с Sigma Drive с обычными
усилителями, результаты весьма показательны.

1642966889476.png

На рисунке 9 видим зависимость искажений от частоты, снятую на выходных клеммах обычного усилителя с выходным сопротивлением 8 Ом и выходной мощностью 10 Вт. Видно, что наилучшее значение получено в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц составляет 0,002%.

На клеммах АС, подключенной к нему через 10-метровый шнур, возникнет указанный уровенть искажений. При частоте 20 кГц Кг составляет 0,03%, в то время как при 20 Гц он возрастает до 0,3% (что хорошо согласуется с моими замерами: 0,2% при 3 м кабеля и 70 Вт на 8 Ом).

Верхний график на рисунке 9 показывает результат использования обычного кабеля АС,
нижняя линия представляет данные улучшенного шнура громкоговорителя - с низким сопротивлением. Даже в последнем случае все еще наблюдаются значительные искажения.

На рисунке 9, нижняя кривая, также показан случай, когда используется Sigma-drive, где искажения удерживаются на уровне менее 0,005% во всем диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц.

1642967147157.png
На рисунке 10 сравниваются частотные характеристики импеданса АС с
Sigma-drive и без него, измеренные на входном терминале АС. Пунктирная линия указывает на поведение АС с аналогом обычного усилителя. Здесь импеданс увеличивается на 0,4 дБ в нижней части частотного диапазона и уменьшается до -0,5 дБ при 20 кГц.

Глядя на это, нетрудно понять, почему, например, даже для сложных усилителей RIAA отклонение эквалайзера не улучшилось до лучшего, чем ±0,2 дБ: на самом деле не было особого смысла достигать лучшего значения.

Сплошная линия на рисунке 10 показывает АЧХ импеданса АС при использовании
Sigma Drive. Ухудшение производительности является незначительным: 0,05 дБ при 20 кГц, и в пределах частотного диапазона нет никаких признаков необоснованных неподконтрольных пиков и спадов в отклике.

Обратная ЭДС, присутствующая в обычной установке громкоговорителя-усилителя, является причиной изменений в кривых отклика. Но, поскольку эта обратная ЭДС накладывается на форму выходной волны, ее невозможно измерить только обычными методами.
Однако, чтобы преодолеть это препятствие, инженеры Kenwood разработали специальный
динамик, показанный на рисунке 11, благодаря которому он имеет
теперь стало возможным измерять обратную ЭДС независимо от сигнала.

1642967532773.png

На схеме показано подключение специального усилителя к громкоговорителю. Когда сигнал поступает на динамик, обратная ЭДС, генерируемая динамиком, улавливается специальной обмоткой на той же форме катушки, что и обычная звуковая катушка. Когда измеряемый усилитель мощности подключен к этой обмотке катушки, поскольку от этого усилителя не передается сигнал, любое напряжение в контуре, состоящем из специальной обмотки и выходного сигнала усилителя, может рассматриваться как напряжение обратной ЭДС. Поскольку динамик имеет электрический привод, можно измерить степень искажения, определив, в какой степени обратная ЭДС связана с изменением напряжения. Результаты показаны справа в виде осциллограмм.

1642967645364.png 1642967675810.png
Суть сравнения: в каждой паре рисунков справа - обычный усь, слева - с Сигма-драйв.
Зацени искажуху.

На рисунке 12 показан спектр, обнаруженный анализатором у обычного усилителя;
ординаты графика отображают напряжение в дБ, в то время как абсцисса показывает частотный спектр подаваемых сигналов. При подаче синусоидальной волны 20 Гц на входе возникает отчетливая основная волна, а волны с высоким содержанием гармоник указывают
на наличие составляющих обратной ЭДС порядка -15,6 дБ, по сравнению с эталонным значением -14,1 дБ, почти такое же значение.

На рисунке 13 показан результат с использованием Sigma Drive,
рис. 14, рис. 16, за исключением того, что получено гораздо более низкое значение -64,6 дБ. Кроме того, высокое содержание гармоник после второго испытания, значительно уменьшается по величине и фактически меньше критического уровня измерения (меньше уровня разрешения анализатора спектра).

На рисунке 14 и последующих рисунках сравниваются спектральные
характеристики обычного усилителя и усилителя Sigma Drive, каждый на частоте 100 Гц и 1 кГц. Различия заметны.

Чем проще схема, тем лучше звук

Усилитель с ООС чрезвычайно сложен в проектировании, так как он связан с проблемой временных искажений. Эта проблема была решена за счет уменьшения временной
задержки ООС за счет применения усовершенствованного высокоскоростного дизайна, другими словами, превращения УМ в "высокоскоростное" устройство. Однако еще одна проблема заключается в ВЧ-колебаниях (возбуде), что делает практически невозможным использование глубокой ООС на высоких частотах. По этой причине конвенциональные (обычные) усилители с ООС имеют пониженный коэффициент усиления (глубину ООС) с разомкнутым контуром в диапазоне от 1 кГц и выше, и низкую частоту единичного усиления.

Проблема заключается в том, что в области более 1 кГц глубина ООС также уменьшается, что приводит к про пропорциональному увеличению искажений.

1642968316310.png
Рис. 18-1 показывает позор мелкоООСья.

Графики, показывающие кривые зависимости мощности от искажений в различных каталогах, обычно указывают на то, что искажения в области 20 кГц всегда больше, чем на 1к, из-за неспособности мелкой ООС эффективно подавлять их на высоких частотах. Таким
образом, становится невозможным контролировать искажения, включая переключательные и кроссоверные искажения (ступеньку).

Есть два возможных решения.
Одним из них является метод гашения искажений, обычно заметных оператору измерительногооборудования на верхних частотах, с помощью дополнительного канала. Типичным для этого дополнительного типа схемы является вариация схема смещения ble, разработанная Threshold, и другие, такие как Новый класс A, Супер класс A, безпереключательный режим т. д. Все они являются схемами, предназначенными для уменьшения в ВК коммутационных и перекрестных искажений, возникающих в ВК класса
B.

Однако инженеры Kenwood полагают, что добавление схем для решения проблемы проектирования является серьезным недостатком, поскольку довольно часто возникают дополнительные проблемы с искажениями.

Другой метод состоит в том, чтобы попытаться обеспечить достаточное базовое усиление на высокочастотном конце звукового диапазона и применить ООС одинаковой глубины на обоих концах ЗД (вон оно, откуда ноги-то растут у сторонников равноглубокой ООС на НЧ и ВЧ. Набрались идей у старых яппов). Этот метод до сих пор был недоступен большинству производителей, которые поэтому были вынуждены идти на компромисс.

Инженеры Kenwood, однако, приняли этот вызов, уже достигнув высокого уровня технологии ООС, основанной на работе с высокоскоростным усилителем.

1642968532962.png

Бгг.
 

Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
Еще одним важным фактором, влияющим на картину, является использование инженерами Kenwood тестирования прямоугольных волн для выявления динамических искажений, которые не обнаруживаются при обычных тестах на синусоиде. На меандре обычные усилители — даже те, которые претендуют на высокую скорость нарастания, — могут демонстрировать значительные искажения, включая эффекты перерегулирования и звона. Это указывает на нечто большее, чем простое искажение: это неустойчивость - состояние, непосредственно предшествующее возбуду:

1642969227380.png


Проблемы, связанные с устранением этих эффектов и достижением
стабильности схемы, для большинства звукоинженеров остались в значительной степени нерешенными, что не позволило им добиться каких-либо значительных улучшений звучания в области высоких частот. С другой стороны, превосходная высокоскоростная реакция нового Kenwood KA-1000, KA-900 и KA-800 позволили достичь практически плоской
характеристики петлевого усиления в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, даже расширяясь до 50 кГц.
Это расширение полосы ООС привело к созданию практически идеального основного усилителя, свободного от искажений на высоких частотах.

(Тупо сбили усиление и повысили устойчивость с помощью подгрузки УН резисторами относительно низкого сопротивления, см. резисторы 27 и 28 на этой схеме: UMD1.GIF
Так что в этой части яппов можно не слушать, хотя вегалдяпцам и паяльцам настойчиво рекомендую их советы: вы это любите, не предавайте идеалов и впредь.)

Как складывается конкуренция

Другие производители разработали другие типы схем, но почти исключительно внимание было направлено на выходное сопротивление усилителя и способы его снижения. Каковы характеристики этих других усилителей?

1. Регулятор RO (Yamaha B-4 и A-9 и т.д.)
1642969665748.png
Рис. 20-1
Импеданс между усилителем и громкоговорителем уменьшается путем измерения напряжения на резисторе, включенном в разрыв холодного провода кабеля АС и увеличения выходного напряжения УМ на величину измеренного напряжения. Это в конечном счете изменяет импеданс усилителя вплоть до отрицательных значений.

Преимущества:
— Резистор устраняет необходимость в шнуре датчика.
— Фактический импеданс не может быть обнаружен.
Недостатки:
— Для подключения шнура громкоговорителя требуется небольшое устройство управления, которое практически невозможно обеспечить.
— Добавленная схема, включенная в контур ООС, фактически создает некоторый импеданс или даже дополнительные искажения.
(Но не ужасно большие искажения, уровень порядка тысячных, на качестве сигнала УМ они не отражаются. Так как это искажения коректирующего сигнала, на эти тысячные процента просто ухудшается компенсация основных искажений АС.)

2. Очиститель провода (Aurex)
1642970351746.png
Рис. 20-2
Это этап развития, выходящий за рамки RO. Усилитель управления предназначенное для устранения необходимости в резисторе неопределённого сопротивления за счет использования в качестве резистора самого кабеля АС.
Преимущества:
— Можно использовать любой шнур громкоговорителя.
Недостатки:
— Как и в случае с контролем RO, включение дополнительная цепь в контуре ООС создает новое искажение.
(Кенвуды погорячились в конкурентной отаке: это дополнительное сопротивление компенсировано, а искажения компенсатора практически незаметны - это искажения не основного сигнала, а компенсирующего;
тут описан прообраз компенсатора Сухова)

3. NFB дистанционного зондирования (Fidelix)
1642970467079.png
Рис. 20-3
Это комбинация BTL из двух усилителей, каждый из которых снабжен цепью ООС на конце
кабеля АС, который подключен к контуру ООС основного УМ.

— В отличие от двух других конструкций, он свободен от посторонних цепей и, следовательно, от искажений, которые они могут вызвать. (Нет: есть дополнительный усь - есть искажения)
Недостатки:
— Соединение BTL создает серьезные искажения при усилении класса B, которые невозможно улучшить с помощью усиления класса A.
— Динамик имеет плавающую землю и не мождет быть подключенным к корпусу переключателя или селекторному блоку в аудиоуруме.

Оценка вышеуказанных конструкций показывает, что в конструкциях 1 и 2 схемы предназначены для уменьшения искажений путем попытки снизить сопротивление усилителя до нуля. Однако, если это не сработает точно, импеданс будет смещаться, становясь либо отрицательным, либо положительным. Что еще более важно, дополнительные схемы, как правило, усложняют ситуацию, создавая собственные искажения.

Хотя дизайнер очень старался, ему не удается обеспечить что-то даже близкое к идеальному решению.

Дизайн 3, сам по себе, как и Sigma Drive, стремится свести к минимуму импеданс с использованием метода уменьшения, включающего подачу ООС через клемму динамика в
контур. Конструкция 3, однако, имеет недостаток в том, что применение BTL создает собственные искажения, и, поскольку невозможно подключить его к блоку переключателей, усилитель нельзя продемонстрировать в демонстрационном зале. (Ну, прям горе горькое)

Примечания и замечания

Искажение времени

Проблема динамических искажений в усилителях с ООС была впервые изложена доктором Оталой в Финляндии в 1970 году.

Усилители с ООС демонстрируют характеристику задержки во времени в контуре обратной связи во время резких переходных повышений уровня входного сигнала. В результате часть сигнала в высокочастотном диапазоне теряется, что приводит к искажениям от перегрузки входного каскада большим разностным сигналом.

Чтобы решить эту проблему, инженеры Kenwood работали над три возможных метода защиты:
(1) Увеличить скорость нарастания, чтобы избежать перегрузки входного каскада усилителя
(2) Ограничить с помощью ФНЧ на входе полосу усиливаемых сигналов, чтобы избежать резких переходных процессов
(3) Уменьшение глубины ООС и расширения частотной характеристики в верхней области слышимого диапазона

Среди вышеперечисленных возможностей узкая полоса пропускания, вытекающая из (2), запрещает ее использование в hi-fi, в то время как в (3) уменьшенная глубина ООС увеличивает обычные искажения, а увеличение голого отклика в петле ООС приводит к колебаниям. Так оно и есть.

(1), в котором обеспечивается более высокая скорость нарастания, дает наибольшие шансы на успех. Однако для обеспечения того, чтобы воспроизведение до 20 кГц достигалось без TIM, важно, чтобы отклик был намного выше 20 кГц. В обычной частотной характеристике
коэффициент усиления 20 кГц задерживается на -3 дБ, а фаза задерживается более
чем на 40 дБ (так в тексте). Следовательно, для получения нулевого усиления и нулевой задержки отклик должен быть до 200 кГц. (О, запахло вегаляпом)

Таким образом, можно понять, почему высокая скорость нарастания важна для ООС.

Примечание. NFB (Отрицательная обратная связь)
Это схемотехническая технология, разработанная для контроля искажений, создаваемых в усилителях. Часть сигнала выходного конца усилителя подаваётся обратно на вход. На практике следующие цифры указывают на закономерность: (рис. 21


1642970892618.png
(1) Форма входного сигнала
(2) Форма выходного сигнала (до применения ООС)
(3) Форма волны ООС (сигнал ошибки или встречная фаза)
(4) Сигнал с входного сигнала плюс ООС
(5) Форма выходного сигнала (с примененной ООС)

Примечание 3. Пороговая схема
(Переключательные и кроссоверные искажения - ступенька)

В большинстве современных усилителей мощности выходной каскад выполнен в виде одноконцовой двухтактной конфигурации усилителя класса В (SEPP). В этой конструкции используются биполярные транзисторы с одним плечом, усиливающим плюсовой потенциал, а другим - усиливающим отрицательный потенциал. При нулевом потенциале ни один из транзисторов не работает, оба находятся в отсечке, но при возврате в это состояние из открытого сквозной ток не может быть немедленно отключен из-за характеристики сохранения носителей в базах транзисторов.

Таким образом, состояние отключения со сквозным током создает помехи при переключении. Чтобы устранить это искажение, для предотвращения полного отключения транзисторов следует применять небольшой ток смещения.

В основном это то, что представляют собой так называемые схемы "Супер А", "Новый класс А" и "Без переключения".

Однако есть еще одно осложнение. Недавно появившиеся различные силовые транзисторы с быстрым откликом, такие как с кольцевым эмиттером (RET)
и эмиттерный балласт (EBT), для устранения искажения переключения, создают другую форму искажения, называемую перекрестным искажением, при работе при низком
токе смещения.

В отличие от этого, иногда применяется реальное усиление класса А, большой ток смещения, так что не происходит ни переключения, ни перекрестных искажений. Следовательно, это неправильно - называть усилители класса B классом A.

В конструкциях усилителей квази-класса А применяется небольшой ток смещения, и по этой причине перекрестные искажения все еще присутствуют. Один из способов решения этой проблемы - использовать схему формирования волн. Но недостатки здесь заключаются в том, что это усложняет схему и не совсем эффективно снижает обычные THD. Таким образом, превосходная конструкция Kenwood ООС, по сути, исключает как коммутационные, так и
перекрестные искажения без дополнительной схемы и олицетворяет идеал.

Примечание 4. Коррекция искажений прямой подачей предыскажённого сигнала ошибки на выход

Это теория, впервые предложенная в 1928 году, которая обещает улучшить искажения усилителя. В отличие от ООС, которая уменьшает искажения за счет разделения, прямая передача устраняет исходные искажения, компенсируя их отрицательными искажениями (сигналом ошибки); другими словами, это система уменьшения. Теоретически можно получить нулевые искажения.

Практическое применение принципа появилось только летом 1980 года в дизайне Сансуи.
1642972138940.png
Рис. 22
Это трехступенчатая конструкция, в которой из точки меж входными каскадами (А) класса А
и (Б) класса В снимается напряжение ошибки, усиливаемое усилителем (C), функция которого заключается в устранении искажений, возникающих в (B). (А) и (B) является усилителем с ООС. Достоинства и недостатки этой конструкции заключаются в следующем:

Преимущества:
Он обеспечивает стабилизацию усилителя и более широкую частотную характеристику, чем с ООС.
1. Было бы хорошо, если бы сочетание ООС и прямой связи было взаимодополняющим. На самом деле их характеристики противоречат друг другу, и в результате получается, в конце концов, компромисс. Следовательно, существенного улучшения искажений ожидать не приходится.
На самом деле искажение может быть уменьшено только до той же степени, что
и с ООС.
2. Усилитель усиления предыискажений или сигнала ошибки - (C) должен быть, по крайней
мере, таким же по параметрам, как и другие каскады.
И, поскольку это аддитивная схема, она может легко создавать свои собственные искажения.
3. Ухудшается коэффициент демпфирования.

На этом перевод документа фирмы Кенвуд окончен.
 

Вложения

Последнее редактирование:

Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
На призывы Агеева отказаться от компансаторов в домашних усях - забить, нахер,
потому, что Сухов, яппы, я и сам Агеев никогда не описывали кабелечисток для стадионных усилителей с километровыми кабелями АС, а исключительно для точных усилителей домашнего применения. Логическая же ошибка.
 

vitamir

Постоялец
24 Сен 2019
159
116
Неистово плюсую, Кенвуд forever , но есть нюанс.
На самом деле, выходное сопротивление усилителя включено последовательно с импедансом акустической системы и этот делитель приводит к неравномерности отдаваемой в АС мощности от частоты. Неравномерность тем больше, чем больше выходное сопротивление усилителя и неравномерность импеданса АС. Коэффициент демпфирования характеристика , выведенная искусственно,, предназначенная отражать ассоциацию с линейными искажениями АЧХ связки усилитель+АС. С другой стороны не всякая птица долетит до середины Днепра. Я о том, что сапиенс способен различить на свое физиологическое ухо где то так 0.3 дБ неравномерности АЧХ. что обеспечивается уже при коэффициенте демпфирования связки усилитель+АС около сотни. Это банальная арифметика с выше обозначенным резистивным делителем и децибелами. Потому, в суровой реальности все, что выше, таки можно померяти приборами и на цифири это таки видно. А на слух Кд 10000 уже таки нет. Но Сигма Драйв прорыв в смысле нивелирования влияния на искажения, вносимые в систему акустическим кабелем.
 
Последнее редактирование:

Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
Я о том, что сапиенс способен различить на свое физиологическое ухо где то так 0.3 дБ неравномерности АЧХ. что обеспечивается уже при коэффициенте демпфирования связки усилитель+АС около сотни.
Если ДФ выражается только в скорости затухания свободных колебаний динамика. А вот если выразить его сразу в искажениях от падения нелинейного напряжения на сопротивлениях кабелей, катушек и контактов, то там сразу нарастают десятые доли процента гармоник, не говоря уже об интермодах этого добра.
 

Eskimo

Постоялец
10 Апр 2021
134
31
52
А если усилитель для наушников, компенсатор имеет смысол или нет, ввиду малости токов по кабелю?
 

Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
А если усилитель для наушников, компенсатор имеет смысол или нет, ввиду малости токов по кабелю?
В принципе, сопротивление ТФ сравнимо с таковым АС, потому, мыслю, эффект будет. А что стоит проверить?
 

Eskimo

Постоялец
10 Апр 2021
134
31
52
Ну вот у меня уши 250 Ом. АС с таким сопротивлением не бывает. Последовательно с выходом усилителя (К157УД1 с коррекцией по схеме С. Агеева; около 65 дБ/20к оно имеет) стоит 15 Ом. Демпинг фактор 16,7 в итоге. Но ток даже 1 мА вызовет мощность 0,25 мВт, что при чувствительности 100 дБ/мВт даст 94 дБ. А обычно слушаю гораздо тише, и ток там лежит в микроамперном диапазоне. Вызовет ли такой ток заметные искажения - не знаю.

Стоит проверить - не знаю, как посчитать оптимальную схему и как ее лучше к схеме усилителя подключить.
 

Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
Отсюда:
Компенсатор-2.gif


Иллюстрация работы компенсатора от Генадия Брагина: то, что мы всегда считали оргазмом, просто одышка, а усь без компенсатора равносилен астме. Если тебе ничего не видно, значит, ты на форуме не зареген, и хрен тебе, а не иллюстрации.

Но, так-то, мы не жадные и картинками поделимся, просто нам надо высказать тебе своё недовольство, что ты вокруг ходишь, через дырку в заборе подглядываешь, а на форум не регишься:




 

belinsk

Постоялец
22 Май 2017
387
359
По вопросу перекомпенсации,если применить компнсатор по схеме как у "Донецка"подключить к усилителю нагрузку своими штатными проводами(теми с которыми будет эксплуатироваться АС),таким же сопротивлением как и АС и подать на вход усилителя синус к примеру 100гц чтобы можно было измерить мультиметром.Довести амплитуду на нагрузке ну скажем до 10в.Затем подключить АС,но вместо динамика к фильтру подключить туже нагрузку и вращая подстроечник в компенсаторе добиться тех же десяти вольт на нагрузке,тем самым компенсируя сопротивление клемм УМЗЧ,клемм АС и дросселя нч фильтра.
 

Lenin

Володя
17 Июл 2019
894
627
35
А если усилитель для наушников, компенсатор имеет смысол или нет
Нет. Он и для АС смысл имеет строго условный. Т.е. при определенных условиях. Оставьте телефоны (наушники) в покое.
А еще реализация его не столь проста как может показаться (ну, это как обычно).
 
Последнее редактирование:

Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
1643400446694.png

Моделька, как всегда.
Что в ней намалёвано?
R8 - АС. Похоже, не правда ли?
V1 рядом с ней - генератор искажённой противо-ЭДС динамика и одноимённая точка съёма напряжения с генератора. Их трудно перепутать.

На генераторе - 1 В 1 кГц, сопротивление АС - 8 Ом
Итого, ток искажений в АС должен составить
Иас = 1 В / 4 Ом = 0,25 А.

Итак, смотрим, шо оно выходит:

1643400611593.png

Чертовщина какая-то. Ток в АС противофазен напряжению генератора!
Разве такое может быть?

Более того. АС и генератор включены последовательно. Значит, ток генератора тоже течёт не в ту сторону:

1643400939852.png

На практике, эффективность работы компенсатора может быть ухудшена полосовыми фильтрами динамиков.


1643401338202.png

Ан фиг там плавал:

1643401380057.png

- Граждане бандиты! Вы окружены! Выходите по одному с поднятыми руками! Ножи и волыны - на снег!
 

Eskimo

Постоялец
10 Апр 2021
134
31
52
Схему выложи, что-нить придумаем.
А ее пока и нет. Но подумаю.

Он и для АС смысл имеет строго условный. Т.е. при определенных условиях
Ну почему же? Сопротивление даже самого расчудесного кабеля и самых расчудесных разъемов все же довольно велико в сравнении с сопротивлением АС в 4 или 8 Ом. Почему бы не скомпенсировать его ценой нескольких недорогих деталей, а потом хоть 0,5мм2 ставить?
 

12943

Старожил
6 Дек 2017
1,490
784
И, поскольку компенсатор теперь работает только с одним проводом, его усиление надо уменьшить до Ку=-1.
Зачем тогда отдельный узел? Он лишний. Холодный провод компенсации привести на вход усилителя.
 

Sаgittarius

Неуравновешен. Склонен к офтопу и оскорблениям.
10 Дек 2021
2,759
1,405
Зачем тогда отдельный узел? Он лишний. Холодный провод компенсации привести на вход усилителя.
Не так там просто. Кенвуды, вон, спецшину на вход тянули: каждый миллиом вносит свои сотые процента искажений.
 

12943

Старожил
6 Дек 2017
1,490
784
Непонятно, провод сигнальный, как может влиять сопротивление?
 

pap_nev

Постоялец
30 Авг 2017
204
167
Продолжу в этой выделенной теме.
Итак, нашел специально провод сечением 0,75 мм2, взял длину 3 метра, нагрузил УМ на НЧ динамик 12" SPL 93дБ в ФИ оформлении, без всяких фильтров. Частота сигнала 110 Гц, выход УМ 6 Вольт rms (больше не могу, соседи сразу начинают жаловаться). Вот что получается.
Без компенсатора:
1643449199604.png
С компенсатором:
1643449226919.png

Конечно, не на порядок, как говорил Виктор, но эффект есть и он хорошо слышен на ух, как писал ранее.
Выводы: эффект компенсатора невелируется хорошим и коротким кабелем. С компенсатором все равно лучше. На низких частотах эффект выражен сильнее, чем на 1 кГц и более.
На этом эксперименты с компенсатором пока закончу.
 

О Нас

  • Наше сообщество существует уже много лет и гордится тем, что предлагает беспристрастные и критические обсуждения среди любителей радиоэлектроники. Мы каждый день работаем над тем, чтобы быть лучше.

Быстрая Навигация

Пользовательское Меню