..:: Menu ::..

  :: NEWSY
  :: APLIKACJE
  :: PORADY
  :: KITY - OPISY
  :: GOTOWE PROD.
  :: PROJEKTY
  :: LINKI
  :: KONTAKT

..:: Oceń stronę ::..

..:: ODWIEDZIN ::..
1
..:: Linki ::..
http://www.einternet.die.pl/

http://www.prodigy4ever.any.pl

http://www.elektronika3000.republika.pl/

http://www.axel2.blink.pl
..:: Klasa A single - ended ::..


Wzmacniacze single ended pracujące w klasie A z pewnością zadomowiły się na rynku przez ostatnie cztery lata, od czasu gdy zaczęliśmy testować pierwszego Alepha 0. Więc, czy to jest jeszcze jedna ciekawostka, czy jeszcze jeden fundamentalny przykład konstrukcji umożliwiający zaspokojenie odwiecznych dążeń do idealnego wzmocnienia.

Kiedy zaczynałem projektować wzmacniacze 25 lat temu wzmacniacze klasy AB zaczynały zdobywać rynek. Moc i zniekształcenia harmoniczne były ważną rzeczą, a największy magazyn audio twierdził, że urządzenia o jednakowych parametrach brzmią identycznie.

Słyszeliśmy triody, pentody, tranzystory bipolarne, VFETy, TFETy, IGBT, konstrukcje hybrydowe, zniekształcenia harmoniczne, intermodulacyje, skośne, fazowe, kwadratyzację, sprzężenie zwrotne, płytkie lub jego brak, niskie wzmocnienie, klasę AB, klasę A, czystą klasę A, klasę AA, klasę AB, klasę D, klasę H, sprzężenie stałe, dynamiczne, optyczne, "żyjące", duże zasilacze, mądre zasilacze, regulowane zasilacze, separowane zasilacze, przełączalne zasilacze, dynamiczne pokoje, wysokie prądy, zbalansowane wejścia i zbalansowane wyjścia.

Muszę przyznać, że jestem odpowiedzialny za kilka z tych rozwiązań.

Pomijając cyfrowo nagrany materiał wiele rzeczy nie zmieniło się. Kiepskiej jakości wzmacniacze ciągle obecne są na rynku, największy magazyn audio ciągle nie słyszy różnicy, a audiofile ciągle obstają przy swoich lampach. Zostawiając na boku wielko rynkowe przykłady mamy wiele dążeń do zwiększenia jakości dźwięku ze wzmacniaczy. Każde odbijające się na wydajności. Teoria ta nie jest słuszna.

Błędem było używanie danych wzmacniaczy do określenia ich brzmienia. Wzmacniacze o jednakowych parametrach nie są porównywalne, a produkty z większą mocą, szerszym pasmem przenoszenia i mniejszymi zniekształceniami nie koniecznie brzmią lepiej. Spoglądając wstecz wzmacniacz oferujący największą moc, najmniejsze zniekształcenia intermodulacyje i harmoniczne lub największy współczynnik tłumienia lub najmniejszy szum nie stał się klasykiem lub nawet chwilowym sukcesem na rynku. Przez pewien czas w społeczności technicznej istniał pogląd, że ewentualnie pewne obiektywne analizy mogły pogodzić zdania słuchaczy z parametrami technicznymi. Może w przyszłości to nastąpi, ale obecnie audiofile odrzucają parametry techniczne jako wskaźnik jakości dźwięku. I tak powinno być. Słuchanie muzyki jest subiektywnym odczuciem każdego człowieka. Nie powinniśmy dłużej dopuszczać parametrów, aby definiowały jakość dźwięku, tak samo jak nie powinniśmy dopuszczać, aby analizy chemiczne decydowały o smaku dobrych win. Parametry mogą opisać wnętrze urządzenia, ale nie mogą decydować o brzmieniu muzyki.

Dlaczego w ogóle chcemy zredukować subiektywne odczucia do obiektywnych parametrów? Smaczki w muzyce są dla tych, którzy je odczuwają, a definiowanie poprzez liczby dla tych co nie robią tego. Tak jak w sztuce, komponenty audio są efektem indywidualnych dążeń i odbijają wypracowaną filozofię. Tworzą one obiektywną i subiektywną jakość, która ma być później odbierana. Podstawą jest to, że komponenty odzwierciedlają filozofię tworzącego, a szczególnie jakościowa naturę budowanego urządzenia.

Odchodząc od chęci określenia jakości sposobem obiektywnym musimy wykonać krok w tył od konsumowanego dźwięku w kierunku i zagłębić się w proces, z którego został on otrzymany. Historia tego, co zostało uczynione dźwiękowi jest ważna i musi być uwzględniona jako część rezultatu końcowego. Wszystko co zostało zrobione z sygnałem jest na niego nakładane, jakkolwiek delikatnie. Doświadczenia pokazujące co dobrze brzmi z naukowego punktu widzenia wyznaczają podstawowe drogi do tego co brzmi dobrze, a co nie.

Prostota i minimalna ilość elementów jest sprawą podstawową. Dzięki temu właśnie urządzenia lampowe odznaczają się wysoką jakością. Im mniej elementów na ścieżce sygnałowej, tym lepiej. Ta podstawowa zasada sprawdza się nawet, gdy po dodaniu dodatkowego stopnia wzmacniającego polepszają się parametry techniczne urządzenia.

Charakterystyki oraz użycie stopni wzmacniających jest ważne. Indywidualne różnice w jakości pomiędzy takimi samymi układami są ważne tak samo jak różnice w umiejscowieniu. Cały sygnał nosi w sobie skłonności stopni wzmacniających do degradacji., nie mniej jednak jest kilka ich typów godnych uwagi. Harmoniczne niższych rzędów dodawane do sygnału powodują utratę kolorów i ciepła, podczas gdy wysokie harmoniczne są z jednej strony pożądane, a z drugiej nie: powodują spadek ostrości dźwięku, ale i utratę informacji.

Maksymalna, całkowita liniowość jest pożądana. Tak wygląda jakość stopni wyjściowych, zanim zostanie ono dodane. Doświadczenie podpowiada, że sprzężenie jest porządne. Usuwa zniekształcenia z sygnału, ale także i część ważnych informacji. W wielu starszych konstrukcjach niska liniowość była korygowana dużym wzmocnieniem sprzężenia zwrotnego, co powodowało utratę ciepła, przestrzeni i detali.

Wysoki prąd spoczynkowy jest pożądany jako sposób na zwiększenie liniowości i daje dowód, który jest nie tylko łatwy do zmierzenia, ale także łatwy do zademonstrowania. Weźmy wzmacniacz klasy A lub inny z dużym prądem spoczynkowym i porównajmy dźwięk przy dużym i zredukowanym prądzie spoczynkowym (operacja ta może myć łatwo przeprowadzona. Każdy wzmacniacz powinien posiadać służący do tego potencjometr. Nie mniej jednak trzeba to robić bardzo ostrożnie). Mam zatem eksperyment zawierający tylko zmianę prądu i doświadczenia badającego.

Gdy prąd spoczynkowy zostanie zredukowany, głębokość sceny dźwiękowej generalnie zmniejszy się. Na postrzeganie głębi ma surowa jakość prądu spoczynkowego.

Jeżeli będziemy zwiększać prąd spoczynkowy daleko poza punkt pracy, to okaże się, że zmiany prądu dają więcej niż polepszanie jakości sygnału wejściowego. Zazwyczaj poziomem wyłapywanym przez wprawnych słuchaczy jest kilka watów, ale wzmacniacz z prądem spoczynkowym zwiększonym dziesięciokrotnie w stosunku do wartości standardowej będzie grał lepiej niż ten, gdzie prąd zwiększono tylko do kilku watów mocy wyjściowej.

Dlatego właśnie konstrukcje pracujące w tym co nazwano czystą klasą A są lubiane, ponieważ ich prąd spoczynkowy jest o wiele większy niż wyjściowy prawie przez cały czas. Jak zostało wcześniej wspomniane stopnie wzmacniające sygnał są zazwyczaj zbudowane w czystej klasie A i ponieważ sygnał ma tylko kilka watów, efektywność układu nie jest ważna.

Czystość układów zbudowanych w klasie A była celem przez ostatnie kilka lat. Z drugiej strony czysta klasa A była traktowana pobłażliwie jako spoczynkowy rozpraszacz ciepła dwukrotnie większego niż maksymalna moc urządzenia. Dla 100 watowego wzmacniacza, 200 wat musi być zarezerwowane jako prąd spoczynkowy. Projektanci, którzy zmieniają prąd spoczynkowy w stosunku do poziomu muzyki, zmniejszają go do poziomu poniżej sygnału wyjściowego. Jest to trafne posunięcie z punktu widzenia efektywności, jednak dźwięk lubi większe prądy.

Przyjmując, że każdy proces, którym zostaje potraktowany sygnał zostawia w nim swój ślad, najlepsze wzmacniacze muszą stosować tylko te zabiegi, które są najbardziej naturalne.

Jest jednak jeden element w łańcuchu, którego nie możemy zmienić ani ulepszyć. Jest nim powietrze. Powietrze definiuje dźwięk i dostarcza najbardziej naturalnego z testów.

Generalnie wszystkie wzmacniacze na rynku bazują na symetrycznej technologii push - pull. Tego typu konstrukcje nie mają odpowiedników w naturze.

Czy właściwym jest, aby używać charakterystyk powietrza, aby zaprojektować wzmacniacz? Jeżeli akceptujesz fakt, że każdy proces zostawia na dźwięku swój ślad, to odpowiedź brzmi tak.

Jedną z najciekawszych cech powietrza jest jego niesymetryczna natura single - ended. Dźwięk podróżuje poprzez powietrze jako lokalne spiętrzenia:

PV1,4=1,26X104

Gdzie P to ciśnienie, a V, to głośność. Mała nieliniowość, która jest efektem cech powietrza, nie jest generalnie znacząca przy normalnych poziomach dźwięku i jest porównywalna z poziomem zniekształceń oferowanych przez dobre wzmacniacze. Zniekształcenia są znaczące jedynie w gardzieli rogu, gdzie ciśnienia są kilkakrotnie większe niż w ludzkich ustach i gdzie zniekształcenia harmoniczne mogą osiągnąć poziom kilku procent.

Możemy pchnąć powietrze tak intensywnie, aby osiągnąć dowolny poziom ciśnienia, nie możemy jednak za nie pociągnąć. Możemy tylko pozwolić powietrzu wrócić do położenia równowagi. Ciśnienie jednak nigdy nie powróci do zera. Gdy pchamy powietrze, wzrost ciśnienia jest większy niż odpowiadający mu spadek, gdy pozwolimy powietrzu samoistnie się rozprężyć. Widzimy więc, że powietrze jest wrażliwe fazowo.

Poprzez cech single - ended powietrze ma drugorzędową naturę i harmoniczne przez nie generowane są głównie drugiego rzędu. Charakterystyka zniekształceń jest monotoniczna. Znaczy to, że zniekształcenia łagodnie opadają wraz ze zmniejszającym się sygnałem dźwiękowym. Jest to ważne zagadnienie, które było często pomijane. Objawiało się to w niskiej jakości wczesnych, popularnych wzmacniaczy i przetworników C/A i A/C. One nie są monotoniczne: zniekształcenia rosną, gdy sygnał maleje.

Zazwyczaj obrazem dźwięku jest krzywa, podobna do sinusoidy, bez napięcia stałego. Dźwięk jest ukazywany jako zmiany napięcia i prądu, gdzie dodatnie zmiany są z negatywnymi w odwrotnym i symetrycznym układzie. Ten układ jest wygodny, ponieważ pozwala na stosowanie efektywnych energetycznie rozwiązań we wzmacniaczach znanych jako układ "push - pull" (pchaj - ciągnij), gdzie dodatnia strona sygnału współpracuje z ujemną. Każda ze stron wzmacniacza push - pull obsługuje sygnał na zmianę. Strona "plusowa" dostarcza dodatniego napięcia i prądu do głośnika, a "minusowa" dostarcza ujemnego.

Problemy z konstrukcjami push - pull związane są ze zniekształceniami przejściowymi były już poruszane gdzie indziej odpowiednio dokładnie. Jednym z rezultatów tej dyskusji jest nie monotoniczność. Wzmacniacze klasy B i AB zwiększają produkcję zniekształceń, gdy poziom sygnału maleje. Przypadłość ta jest mocno redukowana przez tryb kasy A, ale zniekształcenia przejściowe zostają objawiając się jako nieciągłości na obrazie krzywej dźwięku.

Do reprodukcji dźwięku tak naturalnego, jak to możliwe, symetryczny układ push - pull nie jest najlepszym rozwiązaniem. Powietrze nie jest symetryczne i nie posiada charakterystyki push - pull. Dźwięk jest zaburzeniami w około jakiegoś dodatniego stanu ciśnienia. Jest tylko dodatnie ciśnienie, więcej dodatniego ciśnienia lub mniej.

Opisy trybu push - pull często stosują obrazek pokazujący dwóch mężczyzn ścinających drzewo piłą. Każdy trzyma za inną stronę narzędzia. Jest to dobra metoda do ścinania drzew, ale czy wyobrażacie sobie dwóch mężczyzn grających na skrzypcach?

Analogia używania skrzypiec lub innego, podobnego instrumentu strunowego bardzo ładnie ilustruje tryb single - ended i zadania oraz doskonałość, która może być uzyskana, gdy tylko jeden moduł wzmacniający kontroluje wydajność stopnia wyjściowego.

Dla kontrastu klasa A push - pull posiada dwa przeciwstawne stopnie wzmacniające produkujące sygnał wyjściowy i mimo swojej przemysłowej efektywności nie jest to najbardziej delikatny sposób na wzmocnienie sygnału. Obwody push - pull pozwalają na wzrost nieparzystych harmonicznych, gdzie wyrównanie fazowe objawia się kompresja na dodatniej, jak i ujemnej części sygnału. Pojawia się także przejściowa nieliniowość w pobliżu punktu zero.

Tylko jeden typ obwodu przypisuje sobie liniową charakterystykę i jest to wzmacniacz single - ended. Urządzenia single - ended występują tylko z czystą klasą A i jest to najmniej efektywna metoda na wzmocnienie jaką możecie rozsądnie zrealizować. Typowo trzy lub pięć razy mniej prądu jest oddawanego do głośników, niż pobieranego z sieci.

W 1997 roku zaprojektowałem i opublikowałem w Audio Magazine wzmacniacz klasy A single - ended wykorzystujące tranzystory bipolarne z prądem spoczynkowym sterowanym za pomocą statycznego źródła prądowego. Znaczna część amatorów zbudowała to urządzenie, 20 wat mocy i wielu komentowało jego unikalny podpis dźwiękowy.

Klasa A single - ended jest mniej efektywna niż push - pull. Wzmacniacze single - ended bywają większe i bardziej kosztowne niż push - pull, ale mają bardziej naturalne pasmo przenoszenia. Bardzo ważną sprawą jest dążenie do stworzenia wzmacniacza z naturalną charakterystyką w części stopni wzmacniających. Kasa A single ended jest do tego odpowiednia. Chcemy charakterystykę, gdzie dodatnia część amplitudy jest tylko troszeczkę większa od ujemnej. Dla prądowego stopnia wzmacniającego znaczy to, że wzmocnienie niewiele rośnie wraz z prądem, a dla lampy lub zwykłego wzmacniacz, transmitancja powinna powolutku wzrastać wraz z prądem.

Triody i mosfety mają jedną, pożyteczną cechę: ich oporność maleje wraz ze wzrostem prądu. Tranzystory bipolarne mają powolny wzrost wzmocnienia, do momentu, gdy prąd osiągnie wartość około jednego ampera. Przy wyższych prądach zaczynają odpadać. Generalnie używanie elementów bipolarnych w obwodach single - ended jest poronionym pomysłem.

Jeszcze jedną pożyteczną cechą posiadaną przez triody i FETy jest ich duża wydajność, jaką prezentują w obwodach w prostej klasie A. Konstrukcje bipolarne dostępne na rynku posiadają od czterech do siedmiu stopni wzmacniających na ścieżce sygnałowej podczas, gdy rozwiązania zawierające FETy lub lampy mogą zawierać dwa do trzech stopni wzmacniających przy dobrze zaprojektowanym obwodzie.

Trzecią zaletą lamp i mosfetów w porównaniu do elementów bipolarnych jest niezawodność w wysokich temperaturach. Wzmacniacze single - ended zazwyczaj rozpraszają duże ilości ciepła i grzeją się. Przy decyzji: lampy, czy FETy zadecyduje fakt, że mosfety normalnie operują napięciami i prądami, które chcemy dostarczyć do głośnika. Próba stworzenia wzmacniacza na triodzie, który będzie sterował bezpośrednio głośnikiem jest ograniczona przez wysokie napięcie i wąski zakres prądów, które są oferowane przez lampę.

Mosfety mocy są interesujące przez to, że mają relatywnie duże zniekształcenia, zanim nie zostanie przez nie przepuszczony duży prąd. To czyni je odpowiednimi do pracy w czystej kasie A, czyli single - ended. To także czyni je mniej wartościowymi w klasie B i AB gdzie stają się nieliniowymi elementami w pobliży punktu obcinania i wymagają dużego ujemnego, korekcyjnego sprzężenia zwrotnego, aby dostarczyć czysty sygnał wyjściowy.

Nie wszystkie mosfety mocy są takie same. Wczesne mosfety miały wysoką oporność w stanie otwarcia i duże zniekształcenia w porównaniu do produkowanych obecnie elementów. Miały także niskie wartości maksymalne napięcia, prądu i mocy strat.

Patrząc na dawne lub nawet obecne schematy wzmacniaczy na mosfetach widzimy, że zostały one po prostu wrzucone jako zamienniki elementów bipolarnych w klasie B i AB bez zadbania o ich znaczące wymagania dotyczące liniowości bez wykorzystania ich unikalnych cech.

Mając charakterystyki mosfetów łatwo zrozumieć, dlaczego wczesne, a nawet i obecne wzmacniacze wykorzystujące te elementy nie osiągnęły poziomu jakości dźwięku, który powinny oferować. Zapewnienie odpowiedniej charakterystyki konduktancji we wzmacniaczu mocy zapewnia najbardziej naturalne wzmocnienie muzyki. Jest to realizowane przy pomocy mosfetów w klasie A single - ended, gdzie są one używane w prosty sposób, z dużym prądem spoczynkowym.

Rok temu opublikowałem w Audio Amateur Magazine projekt wzmacniacza w klasie A single - ended. Zawiera on tylko jeden stopień wzmacniający. Jego nazwa to Zen. Pokazuje on skrajną prostotę, która może być uzyskana za pomocą mosfetów pracujących w klasie A single - ended przy jednoczesnym zapewnieniu obiektywnej i subiektywnej jakości. Więcej informacji na temat Zen i jego następcy Son of Zen można znaleźć w Audio Amateur.

Jak na razie tylko kilka wzmacniaczy single ended dostępnych jest na rynku. Ten stan rzeczy zmieni się na lepsze, jak tylko inni projektanci nauczą się budować tego typu urządzenia.

Na razie, transformator z triodą single - ended jest jedyną alternatywą, używając bardzo dużego transformatora ze szczeliną, aby pozbyć się napięcia stałego. Te urządzenia ukazują więcej tradycyjnego myślenia o konstrukcjach single - ended. Cierpią one z powodu strat jakościowych na transformatorze, z powodu niskiej mocy i większych zniekształceń. Jednakże są ciągle wzorem w reprodukcji średnicy i nie mogą być pominięte.

Poza łatwością użycia, podstawową zaletą mosfetów nad lampami jest to, że pracują przy napięciu i prądzie odpowiednim dla głośnika, bez konwersji i nie wymagają transformatora wyjściowego.

Podsumowując: w systemie, gdzie najważniejsza jest naturalna reprodukcja dźwięku, proste konstrukcje pracujące w klasie A single - ended są najlepszym rozwiązaniem.

Nelson Pass

nelson@passlabs.com

Tłumaczenie: Michał

Oryginalny artykuł można znaleźć na stronie:

http://www.passdiy.com



WRÓĆ

..:: 2003 © All rights reserved by moosix@wp.pl ::..