Стереоусилитель с позиции знатока
Вы любите музыку, но далеко не всегда располагаете возможностью и временем сходить в оперу либо посетить концерт. Но современная отличная аппаратура звуковоспроизведения позволяет «побывать» на концерте любимого исполнителя и не выходя из собственного дома. Но перед тем как купить такую аппаратуру, необходимо знать, какие конкретно требования к ней предъявляются.
Центральное звено стереофонического комплекса — стерео-усилитель (см. «М-К» № 4 за 1975 год). С него мы и начнем отечественный рассказ.
Каким должен быть отличный УНЧ? Как это ни парадоксально, ответить на данный вопрос сходу нереально. Вправду, возрастающие требования к аппаратуре отличного воспроизведения заставляют всегда улучшать характеристики усилителей: совершенствовать прошлые схемы, осваивать новые элементы.
Твердо на данный момент возможно сказать только о минимальных требованиях, разрешающих отнести УНЧ к классу отличных. Эти требования подтверждаются многими экспертами.
ПОЛОСА ВОСПРОИЗВОДИМЫХ ЧАСТОТ
Не будет лишним напомнить, что опытный музыкант слышит звуки с частотами примерно от 25 Гц до 16 кГц. Что же заставляет конструкторов аппаратуры расширять данный диапазон до пределов 10 Гц — 100 кГц? Так как существуют на данный момент усилители кроме того с полосой частот от 5 Гц до 250 кГц!
Дело в том, что в настоящем сигнале постоянно присутствуют обертоны, каковые являются следствием сложения либо вычитания главного его гармоник и сигнала. Для воспроизведения этих обертонов, придающих звуку естественность, и расширяют диапазон воспроизводимых частот. Таковой усилитель возможно охватить петлей глубокой отрицательной обратной связи, которая, со своей стороны, есть одним из самых радикальных средств понижения нелинейных искажений.
Но нужно предостеречь радиолюбителей от рвения чрезмерно увеличить полосу воспроизводимых частот усилителя. Конструкторы западных компаний, создающих отличную аппаратуру, признают, что расширение полосы ниже 20 Гц и более чем 25—30 кГц не имеет особенного смысла и фактически не отражается на субъективной оценке качества работы УНЧ. Лишь из-за рекламы неоправданно завышают последовательность черт.
К тому же расширение диапазона воспроизводимых частот за пределы указанных размеров — мероприятие технически сложное и весьма дорогостоящее. При независимой разработке УНЧ это неизменно нужно учитывать.
ИСКАЖЕНИЯ
На первый взгляд параметр данный не требует особенных пояснений: чем меньше искажения, тем лучше. И вправду это так.
Конструктору принципиально важно знать, какие конкретно искажения допустимы для отличного УНЧ и с какими затратами ему нужно будет столкнуться, дабы их снизить.
Пожалуй, самые «ответственные» — нелинейные искажения. Музыкант, к примеру, способен на чистом тоне подметить нелинейные искажения, превышающие 1 %. Подчеркиваем: на чистом тоне, а настоящий сигнал неизменно «украшен» обертонами.
В таком виде кроме того прекрасно тренированный слух эксперта еле регистрируетискажения менее 2—2,5%.
Иначе, достигнуть уровня нелинейных искажений менее 1 % не так легко, как может показаться с первого взора. Особенно это относится усилителей на транзисторах.
Заявленные некоторыми зарубежными компаниями цифры 0,05% либо кроме того 0,01% для очень отличных УНЧ являются больше данью рекламе. Да и схемное ответ таких усилителей экономически не оправдано.
Еще один вид искажений — интермодуляционные, либо, как их в противном случае именуют, перекрестные.
Эти искажения появляются в оконечных каскадах, имеющих реактивные элементы, к примеру выходной трансформатор, в следствии сложения либо вычитания разных частот. В транзисторных УНЧ интермодуляционных искажений нет.
Частотные искажения связаны с неравномерным усилением разных частот. Значительно чаще это завал (реже — подъем) граничных частот.
Неравномерность усиления не должна быть больше определенных, заблаговременно заданных пределов. У подавляющего большинства стереофонических УНЧ она образовывает ±1,5—2 дБ (по напряжению).
ВЫХОДНАЯ МОЩНОСТЬ
Для бытовой отличной аппаратуры эксперты именуют мощности от 5 до 500 Вт.
А фактически выбирать усилитель направляться, исходя из условия: какая минимальная мощность может обеспечить отличное воспроизведение в конкретном помещении.
Но прежде пара слов о том, как замеряют выходную мощность усилителей. Это возможно сделать тремя методами.
Первым определяют синусоидальную мощность при коэффициенте и источника неизменном напряжении питания нелинейных искажений не более 1%.
В этом режиме усилитель обязан проработать не меньше 10 мин (из этого и наименование: способ определения долгой мощности).
Второй метод, предложенный университетом IHF (США), содержится в замере максимальной неискаженной мощности при подаче на вход усилителя единичного не синусоидального сигнала длительностью 1—2 мс. (Напряжение источника питания не должно изменяться.) Эта мощность носит название «музыкальной».
Согласно точки зрения экспертов, предложивших данный метод, он разрешает оценить возможность усилителя воспроизводить без искажений маленькие музыкальные пассажи, превышающие по величине собственную синусоидальную мощность.
Но положение это вызывающе большие сомнения. Так, продолжительность музыкальных пассажей произведений для органа (к примеру, фуги и токкаты Баха), и особенно для электромузыкальных инструментов, довольно часто доходит до нескольких секунд.
Конечно, в случае если эти пассажи имеют величину, близкую либо равную музыкальной мощности усилителя, то воспроизводятся они с громадными искажениями.
Третьим методом определяют большую мощность, при которой коэффициент нелинейных искажений не превосходит заданный, а напряжение источника питания может различаться от номинального. Такая мощность именуется пиковой.
Уверены в том, что она может быть больше синусоидальную на 50—100%. Результаты, полученные последним методом, не дают достаточного представления о качестве усилителя.
Так, самый объективно оценить усилитель по параметру выходной мощности разрешает первый метод.
Запрещено сказать о мощности воспроизведения, не зная КПД звуковой совокупности.
В большинстве случаев величины выходных мощностей названы для громкоговорителей с КПД 3-5%.
Бытует вывод, что усилитель с выходной мощностью в 100 Вт звучит на порядок громче, чем десятиваттный усилитель. В конечном итоге это не верно.
Чувствительность человеческого уха к мощности звука нелинейна. Так, к примеру, человек еле улавливаетотличие между источниками звука мощностью в 50 Вт и 25 Вт.
И однако различие в качестве работы усилителей в 50 и 25 Вт имеется. В первом случае оно воспринимается как повышенная естественность, «приятность» звучания. Обстоятельства?
Меньше нелинейных искажений на низких частотах, больший динамический диапазон.
Нужная мощность усилителя зависит кроме этого от акустических свойств и объёма помещения, в котором установлены громкоговорители. К примеру, для жилой помещения количеством 70—80 м3 она колеблется от 20—25 Вт до 80—100 Вт в зависимости от звукового оформления помещения.
Различают три вида помещений. С «живой акустикой» — помещение, в котором нет мягкой мебели, нет занавесок, ковров, на полу жёсткое покрытие. Для таких помещений количеством 60 м3 достаточно усилителя мощностью 15—20 Вт.
В помещениях со «средней акустикой» мало мягкой мебели, легкие занавески. Для озвучивания потребуется мощность 30—40 Вт.
Помещения с «мертвой акустикой» имеют большое количество мягкой мебели, плотные занавески, ковры на полу и стенках. В этом случае нужна мощность 50—60 Вт.
В случае если количество помещения удваивается, соответственно возрастает и выходная мощность усилителя.
Напоследок еще раз подчеркиваем; громадные мощности УНЧ необходимы не чтобы оглушить слушателя, а для естественного воспроизведения программы на маленьком уровне громкости.
ШУМЫ. ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН
Согласитесь — не очень приятно, в то время, когда в паузе между музыкальными произведениями, великолепно воспроизведенными аппаратурой, из громкоговорителей слышен шипящий звук: рваный, навязчивый, надоедливый. Это «шумит» усилитель.
Шумы усилителя определяются по большей части активными элементами (электронными лампами, транзисторами) входных каскадов. В случае если сравнивать по шумам УНЧ на лампах и на транзисторах, то при равных условиях первые до тех пор пока превосходят большая часть транзисторных. И лишь методом схемных усложнений, применением новых активных элементов, к примеру полевых транзисторов, получают высоких результатов. Совсем конечно, что цена таких усилителей громадна.
Уровень собственных шумов УНЧ воздействует на его динамический диапазон (измеряется в децибелах). По этому показателю делают выводы, возможно ли разрешённый усилитель использовать в совокупности отличного звукоусиления.
Динамический диапазон квалифицируют как отношение размеров большой мощности нужного сигнала при заданных мощности и нелинейных искажениях собственных шумов усилителя.
ФАКТОР ДЕМПФИРОВАНИЯ
Довольно часто возможно слышать «Хорошая совокупность, но на «низких» звучит, как «бочка», либо «бубнит», В чем тут дело?
Диффузор громкоговорителя (излучатель) вместе с звуковой катушкой и подвеской представляет собой колебательную совокупность с определенным временем затухания. В случае если по окончании того как со звуковой катушки снят возбуждающий импульс, диффузор продолжительно не «успокаивается», громкоговоритель начинает звучать наподобие «бочки».
Дабы сократить время затухания колебаний диффузора, громкоговоритель демпфируют. В частности, его звуковую катушку шунтируют выходным сопротивлением УНЧ. Конечно, чем оно ниже, тем лучше демпфирование. Его величина оценивается коэффициентом, либо причиной демпфирования. У лучших образцов ламповых усилителей он достигает 20— 30, у транзисторных — 100 и более.
ТОНКОМПЕНСИРОВАННОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ГРОМКОСТИ
Казалось бы, слуховой аппарат человека достаточно идеален, и нет необходимости помогать ему. А выходит — не совсем так. Чувствительность человеческого уха зависит от частоты, в особенности на малых уровнях громкости.
Чем меньше громкость звука, тем хуже оно принимает низшие и высшие частоты. И в случае если регулятор громкости УНЧ не имеет неестественной компенсации по низшим и высшим частотам, создается фальшивое чувство завала этих частот при понижении уровня громкости.
Исходя из этого в регуляторах с тон-компенсацией в один момент с трансформацией громкости изменяется и их частотная черта в соответствии с так называемыми кривыми равной громкости (они приведены в справочниках).
В случае если фактические характеристики регулятора отличаются от совершенных на 7—10%, то принято вычислять, что таковой регулятор спроектирован верно.
РЕГУЛИРОВКА ТЕМБРА
Как довольно часто, слушая музыку, мы говорим: «Прекрасно бы «высоких побольше», — либо: «Прибавьте «низких»…» Тем самым мы просим поменять тембр звучания аппаратуры: сделать его для нас приятным либо более естественным.
И вправду, несложным поворотом ручек мы изменяем в определенных пределах звучание совокупности.
Но время от времени все же так не удается достигнуть хорошего, на отечественный взор, звучания, Дабы разобраться в этом вопросе, нужно воображать, как действуют регуляторы тембра. В первую очередь какое количество их должно быть? на данный момент общепризнано — как минимум несколько: по низким и по высоким частотам.
Ссылаясь на разные звуковые показатели помещений и громкоговорителей, последовательность зарубежных компаний уверен в том, что бытовая аппаратура высокой верности воспроизведения может иметь 3, 4, 5 и больше регуляторов тембра. По-видимому, их точка зрения верна. Но наличие нескольких регуляторов усложняет разработку, изготовление и эксплуатацию усилителя. Лишь человек с хорошим слухом либо особой подготовкой в состоянии объективно воспользоваться подобными регуляторами.
светло сейчас рвение многих конструкторов проектировать УНЧ, у которых частотная черта изменяется принудительно в зависимости от характера программы. К примеру, «Обращение», «Джаз», «Соло», «Оркестр» и др.
На вопрос, какова должна быть глубина регулировки тембра, конкретно также ответить тяжело. Большая часть промышленных УНЧ, отечественных и зарубежных, имеют пределы регулирования ±12—15 дБ.
В то время как радиолюбители довольно часто снабжают собственные конструкции регуляторами тембра с глубиной ±20 а также 25 дБ! Из-за чего так происходит? Что же, показатели промышленных отличных УНЧ ниже любительских? Все дело в том, что первые предназначены для работы с звуковыми колонками кроме этого промышленного изготовления, имеющими в полной мере определенные и к тому же высокие характеристики. В этом случае речь заходит лишь о компенсации частотных утрат, появляющихся в помещении.
Регулировки, превышающие по глубине ±15 дБ, тут и не необходимы. К тому же при громадной глубине тембра появляются дополнительные искажения на частоте раздела. Вспомните: регуляторы тембра, осуществляя подъем одного участка частотного диапазона, «заваливают» второй.
Следовательно, компенсация потерянного усиления влечет за собой и дополнительные искажения.
Вот главные характеристики отличных стереоусилителей:
Полоса воспроизводимых частот, Гц……………………………………………20—20000
Неравномерность частотной характеристики по напряжению, дБ….±1,5—2
Коэффициент нелинейных искажений, %……………………………………..1
Выходная мощность, Вт……………………………………………………………….20—25
Динамический диапазон, дБ…………………………………………………………60—65
Уровень шумов, дБ………………………………………………………………………70
Коэффициент демпфирования……………………………………………………..20
Глубина регулировки тембра, дБ: на частоте 50 Гц……………………….±15
на частоте 15 кГц………………………………………………………………………..±15
Отклонение фактических черт
компенсированного регулятора громкости от совершенных, %…………..7—10
Ю. КРАСОВ, инженер
