Попытка анализа действия ОС в усилителях

[Владимир R-V-A]

Не забывайте еще, что усилитель работает на акустику. Это вам не резистор, с ней тоже надо справиться.

Карабас, а что ты сделал для прогресса в мире и РФ, а не только для США, думая, кто кому и сколько должен?

Не спрашивай, что твоя страна может сделать для тебя. Спроси себя, что ты можешь сделать для нееНе спрашивай, что твоя страна может сделать для тебя. Спроси себя, что ты можешь сделать для нееС английского: Ask not what your country can do for you, ask what you can do foryour country.
Слова 35-го президента (1961 — 1963) США Джона Фицджеральда Кеннеди (1917—1963).
Очень часто цитируемое в США крылатое выражение, ставшее частью американской политической традиции.
Фактически аналог очень известной в советское время песенной строки «Прежде думай о Родине, а потом о себе», которая в последующие годы стала объектом исключительно иронического цитирования.

https://dic.academic.ru/dic.nsf/dic_...3/%D0%9D%D0%B5

[Карабас]

ё проще будет уломать или купить, если не совсем дура

Постеснялся хоть посла б!.. Аль совсем башкой ослаб?.. Где бы что ни говорили -- Все одно сведет на баб! Царь Ты опять в свою дуду? Сдам в тюрьму, имей в виду! Я ж не просто балабоню, Я ж политику веду!
Подробнее на livelib.ru:
https://www.livelib.ru/quote/202399-pro-fedotastreltsa-udalogo-molodtsa-stihi-skazki-parodii-leonid-filatov

- - - Добавлено - - -

а что ты сделал для прогресса в мире и РФ

. Я уже более 50 лет несу в массы свет знаний, в том числе ремонтирую оборудование (электронику) которое помогает предприятиям хоть как-то поддерживать выпуск продукции. Найти человека, который отличает транзистор от резистора становится все труднее. Хотел немного написать про акустику, как нагрузку усилителя и ламповый звук, но отложу на будущее.

[Владимир R-V-A]

Найти человека, который отличает транзистор от резистора становится все труднее.

А причина этого простая!

[Карабас]

Хотел немного написать про акустику, как нагрузку усилителя и ламповый звук

Сначала про Жириновского. Он хорошо играл отведенную ему роль, а в общем работал на систему.
Меня не перестают удивлять приверженцы лампового звука, например Игорь Тихомиров. Грамотный человек, а изобретает усилитель для наушников на лампах при этом странно их включает. Какова цель? Потратить массу усилий, чтобы получить посредственный результат! Это какой-то необъяснимый психологический феномен. А то еще нашелся мудрец, которому подавай двухтактный ламповик для наушников. Это просто пижонство.

[Владимир R-V-A]

А то еще нашелся мудрец, которому подавай двухтактный ламповик для наушников. Это просто пижонство.

Во, во. Хоть бы один реально померил мощность на оптимальной для себя громкости музыки на своих наушниках.

10 - 15 мВт лично для меня волне достаточно.

При таких мощностях можно слушать звук практически с помощью любого ОУ мощностью 300 - 600 мВт (833, 4560, 4562, 4580) c искажениями порядка или даже меньше 0,01%. При таких мощностях практически любой неплохой ОУ с током покоя порядка 5 - 10 мА работает в режиме А.

А вот на лампах такие искажения получить уже не просто.

[Мусатов Константин]

Это кажется, что взял ОУ 5532 и получил хороший ушник с пол пинка. К сожалению, есть ряд объективных причин, приводящих к тому, что такие конструкции дают большой уровень тепловых искажений. Считайте, что тепловые волны от транзисторов выходного каскада очень быстро попадают на транзисторы входного каскада. Для работы, входной каскада требует микровольты противофазного сигнала из-за большого усиления. А тепловой коэффициент смещения кремниевого транзистора 2,5 мВ/градус. На стационарных сигналах вы обычно этого эффекта не увидите, поскольку тепловой режим выходит на стационарное состояние с синхронными колебаниями вокруг установившейся точки. А вот на нестационарных сигналах возникают проблемы. Отсюда и потери в субъективном качестве работы. У лампы есть свои недостатки, но вот тепловых искажений со временами критичных для слуха у них нет. А реальный уровень сигнала, на котором мы слушаем ламповый ушной усилитель, таков, что нелинейные искажения так же оказываются ниже искажений капсюлей наушников.

[Владимир R-V-A]

Это кажется, что взял ОУ 5532 и получил хороший ушник с пол пинка. К сожалению, есть ряд объективных причин, приводящих к тому, что такие конструкции дают большой уровень тепловых искажений.

Для уменьшения тепловых искажений можно использовать две микросхемы. Одна из них работает как усилитель напряжения и в варианте, как корректор микро искажений более мощной микросхемы, которая, в свою очередь, работает как повторитель со 100% ООС. В этой микросхеме, например 2030, за счет массивного корпуса с теплотводом, тепловые искажения на мощностях порядка 10-30 мВт равны практически нулю.

Вот, пример схемы УНЧ для наушников (схема слева) с искажениями порядка -120 дБ.



При повторении этой схемы желательно отобрать микросхемы 2030 по минимальным искажениям. Бывает значительный разброс.

Если лень городить такой огород, то для снижения тепловых искажений в УНЧ для наушников желательно использовать ОУ в корпусе DIP-8, например 4556 или 4580, 4562, с выходным током на канал порядка 26-70 мА.

Обратите внимание. Во всех совремнных звуковых картах в качестве УНЧ для наушников используют микросхемы, а не лампы. И никто не жалуется на тепловые искажения.

- - - Добавлено - - -

Это кажется, что взял ОУ 5532 и получил хороший ушник с пол пинка.

Это морально устаревшая микросхема с достаточно посредственными праметрами. Если не путаю, они появились в конце 70-х и тогда действительно считались одними из лучших.

Вложение 6214

[Мусатов Константин]

4556 и 4580 не далеко ушли от 5532. 4562 заметно получше. Однако, и в ней не решены вопросы собственных тепловых искажений входного дифкаскада. Решив вопрос тепловых искажений от выходного каскада, остаются искажения самого дифкаскада. Многим кажется, что это маленькая величина и на нее не стоит обращать внимание. Однако, если посчитать реальный уровень, то окажется, что они заметно выше уровня нелинейных искажения. И очень важная вещь - они не подавляются ООС. Поскольку источник этих искажений вносит ошибку в работу сумматора цепи ООС, то он вынесен за рамки ООС. По сути, это определяется конструкцией самого каскада, но не глубиной ООС. Кстати, это является причиной разного "звучания" ОУ в инвертирующем и неинвертирующем включении. Характер тепловых искажений при этом может заметно меняться.

[Владимир R-V-A]

Многим кажется, что это маленькая величина и на нее не стоит обращать внимание.

Эти искажения можно выявить на импульсных, стационарных сигнала типа пачек импульсов сложной формы - пачек меандров, мультиона, сигналов треугольной фомы и т.д..
Или измерить в виде полной ошибки для любой микросхемы на подобных тест-сигналах. Я тут об этом уже писал пост. Такие искажения, если они хоть как-то заметны, можно также зафиксировать с помощью схемы вычитания сигналов на прецезионном ОУ прямо по реальным сигналам музыки. У Сталкера есть пост на эту тему я его тоже пару раз тут ставил.

Если бы тепловые искажения были так заметны (нелинейные искажения порядка -40 дБ для среднестатистического человека) то об этой проблеме говорили бы еще пол века назад, как об актуальной задаче.

Искажения совремнных микросхем люди, даже опытные звукорежиссеры, не могут достоверно зафиксировать на слух.

[Карабас]

Поскольку источник этих искажений вносит ошибку в работу сумматора цепи ООС

Кажется мне удалось поднять интересную для многих тему. Я давно уже для себя решил, что ОУ для УНЧ подходит далеко не всякий. И дело тут даже не в тепловых искажениях. У большинства ОУ спад АЧХ при разомкнутой ОС начинается уже на частотах ниже 1 кГц. Это значит, что такой УНЧ будет работать со сдвигом фазы в петле ОС более 90+180=270 град. Уже одно это может являться причиной некорректного звука. Согласен так же наличием ошибки дифкаскада. Я давно уже говорил Владимиру об этом.
Потому я придумал свою схему. Учел замечания Константина о тепловых искажениях, заметно уменьшил их и сейчас наслаждаюсь звучанием своего ушника. Лампы отдыхают. Есть еще один аспект - выходное сопротивление усилителя.

[Владимир R-V-A]

Есть еще один аспект - выходное сопротивление усилителя.

Это, да!



Графики: http://ixbt.photo/photo/626699/62497U...WAV-файлы: https://yadi.sk/d/QZObHo_KBixFWwГрафики: https://www.ixbt.com/multimedia/drdac...Разницы ОУ в реальном прослушивания: https://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=1...https://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=1...Старый слепой тест Звуковых Карт: • Сравнительные тесты звуковых карт



- - - Добавлено - - -

У большинства ОУ спад АЧХ при разомкнутой ОС начинается уже на частотах ниже 1 кГц. Это значит, что такой УНЧ будет работать со сдвигом фазы в петле ОС более 90+180=270 град. Уже одно это может являться причиной некорректного звука. Согласен так же наличием ошибки дифкаскада. Я давно уже говорил Владимиру об этом.

Даже усиленные в 200 - 1000 раз (1000 раз, это 60 дБ, 200 раз - 46 дБ запаса по чувствительности искажений микросхем для слуха человека!!!) ошибки современных микросхем с трудом можно уловить на слух на фоне самой музыки.

Братцы, вы это все серьезно... или просто тролите меня?

В 95-99,9% случаев дело не в УНЧ или проводах, а в АС, наушниках и КП (по энергии призвуков, которые реально может услышать человек).

Не?

[Мусатов Константин]

Эти искажения можно выявить на импульсных, стационарных сигнала типа пачек импульсов сложной формы - пачек меандров, мультиона, сигналов треугольной фомы и т.д..

Не получится. Суть в том, что есть линейные искажения (АФЧХ). Так вот, они препятствую корректному измерению инерциально-нелинейных искажения

Если бы тепловые искажения были так заметны (нелинейные искажения порядка -40 дБ для среднестатистического человека) то об этой проблеме говорили бы еще пол века назад, как об актуальной задаче.

В свое время, на сайте ТИ были статьи на эту тему. Думаете скоростные ОУ делали для звука? Нет, их делали для многоканальной связи. Так вот, они обнаружили, что проникание между каналами не соответствует расчетным, если уровень нелинейных искажений соответствует измеренным. Американцы и нашли, что проблема в ИНИ, которые в англоязычной литературе идут как Memory distortion.

Искажения совремнных микросхем люди, даже опытные звукорежиссеры, не могут достоверно зафиксировать на слух.

Да, нелинейные не могут. А вот характер подачи часто могут даже сказать модель ОУ в тракте.

[Владимир R-V-A]

Не получится. Суть в том, что есть линейные искажения (АФЧХ). Так вот, они препятствую корректному измерению инерциально-нелинейных искажения

А вы же измеряете не АЧХ, а нелинейнве искажения. А линейные искажения в УНЧ не могут быть больше +-0,1-1 дБ по определению High-End.

[Мусатов Константин]

По поводу ОУ. Тут есть серьезное непонимание работы петли ООС. Нарисуйте векторную диаграмму напряжений в цепи ООС. Выясните, что вращение вектора усиления, т.е. фазовый сдвиг внутри петли ООС при больших значениях петлевого усиления, не влияет на работы усилителя и качество звука не портит. Важно только что бы полюса на плыли от сигнала и не появлялись моменты захода за точку 0 дБ и 180 градусов.

[Владимир R-V-A]

В свое время, на сайте ТИ были статьи на эту тему. Думаете скоростные ОУ делали для звука? Нет, их делали для многоканальной связи. Так вот, они обнаружили, что проникание между каналами не соответствует расчетным, если уровень нелинейных искажений соответствует измеренным. Американцы и нашли, что проблема в ИНИ, которые в англоязычной литературе идут как Memory distortion.

Короче, много лишних слов.

- - - Добавлено - - -

Да, нелинейные не могут. А вот характер подачи часто могут даже сказать модель ОУ в тракте.

Это уже не наука.

[Мусатов Константин]

А линейнве искажения в УНЧ не могут быть больше +-0,1-1 дБ по определению High-End.

Вот они то вам и не позволят измерить ИНИ на импульсных сигналах. У импульсных сигналов спект слишком широкий и попадает в зоны ограничения АФЧХ

[Владимир R-V-A]

У импульсных сигналов спект слишком широкий и попадает в зоны ограничения АФЧХ

Это как, если он отфильтровываются и в Цапе и АЦП и во входных цепях УНЧ?

- - - Добавлено - - -

Выясните, что вращение вектора усиления, т.е. фазовый сдвиг внутри петли ООС при больших значениях петлевого усиления, не влияет на работы усилителя и качество звука не портит. Важно только что бы полюса на плыли от сигнала и не появлялись моменты захода за точку 0 дБ и 180 градусов.

Намекаете, что разработчики ОУ с зарплатой в 3-15 000$ этого всего не знали и не выясняли в свое время рацухи, которые вы мне предлагаете сделать за них и забесплатно?

- - - Добавлено - - -

Вот они то вам и не позволят измерить ИНИ на импульсных сигналах. У импульсных сигналов спект слишком широкий и попадает в зоны ограничения АФЧХ

Примеры сигналов с широким спектром (импульсных) и их спектров тут.

[Владимир R-V-A]

Вот они то вам и не позволят измерить ИНИ на импульсных сигналах. У импульсных сигналов спект слишком широкий и попадает в зоны ограничения АФЧХ

Мы же сравниваем реальные физические сигналы в полосе 20-20000Гц, а не абстрактный, математический сигнал с бесконечным спектром.
Пример, если зв. карта имеет семплинг 24/44.1 кГц, то она выше 20 000 Гц срежет спектр и у входного (опорного или идеального) сигнала и у выходного - искаженного сигнала на выходе, например УНЧ. Поэтому, когда вы запишите такие сигналы с выхода звуковой карты на звуковой редактор, то с ними в дальнейшем можно будет работать в полосе частот до 20 000 Гц и находить или СКО или разностный сигнал уже как бы после нормирующего по полосе частот фильтра.

[Карабас]

Выясните, что вращение вектора усиления, т.е. фазовый сдвиг внутри петли ООС при больших значениях петлевого усиления, не влияет на работы усилителя и качество звука не портит.

Есть несколько моментов, которые часто не учитываются. При больших сдвигах фазы внутри петли усиления полюса передаточной характеристики приобретают комплексный характер, Как это влияет на звук? Усилитель приобретает свойства колебательной системы. Это в частотной области. Если говорить о временной, надо учесть, что сигналы нестационарные. Даже рассматривая усиление банальной синусоиды, можно прийти к выводу, что при больших сдвигах фазы происходят интересные вещи. Сдвиг фазы на выходе уменьшается на величину петлевого усиления за счет того, что сигнал в точке суммирования начинает опережать по фазе входной сигнал. А при подаче в момент t сигнала на вход усилителя, (удар по клавише пианино) этот процесс занимает некоторое время. Я в своей статье показал, какую форму приобретает синусоида в этом случае. На малых частотах искажения незаметны, на высоких вполне ощутимы. Низкая частота спада АЧХ всегда нежелательна. При спаде усиления 20дБ на декаду и усиление на Вч будет уже не так велико. Кстати, каке сдвиги фазы в петле ОС допустимы.

- - - Добавлено - - -

Да, нелинейные не могут. А вот характер подачи часто могут даже сказать модель ОУ в тракте.

А чем, по Вашему, определяется этот характер? Должно же быть объяснение. Только ли ИНИ и ошибками дифкаскада?

[Владимир R-V-A]

Как это влияет на звук? Усилитель приобретает свойства колебательной системы. Это в частотной области.

Не смешите мои тапочки - все самые важные и слышимые колебания формируют АС и КП.

Вы хоть раз посмотрите на реальные призвуки АС и КП по совремнным прогам. Я вас умоляю...

Вот это еще очень даже неплохо. Плохо это когда призвуки на уровне -30 дБ или даже выше.





Вы хоть поняли физический смыс опыта Сталкера по исследованию ОУ на схеме вычитания из сигнала оригинала, исследуемого ОУ в инвертирующем режиме. И потом прослушивания, усиленной величины ошибки?

[Мусатов Константин]

Характер звучания конечно определяется большим набором параметров. Если абстрагироваться от линейных искажений, т.е. АФЧХ и от нелинейных, то в нашем распоряжении остаются два вида искажений: инерциально нелинейные и комулятивный спектр.
При этом инерциально нелинейные искажения имеют разнообразную природу. Тепловые искажения, связанные с содуляцией параметров активных и пассивных компонентов, диэлектрическая абсорбция конденсаторов, накопительные эффекты в блоках питания и ещё ряд менее значимых

[Владимир R-V-A]

Характер звучания конечно определяется большим набором параметров. Если абстрагироваться от линейных искажений, т.е. АФЧХ и от нелинейных, то в нашем распоряжении остаются два вида искажений: инерциально нелинейные и комулятивный спектр.
При этом инерциально нелинейные искажения имеют разнообразную природу. Тепловые искажения, связанные с содуляцией параметров активных и пассивных компонентов, диэлектрическая абсорбция конденсаторов, накопительные эффекты в блоках питания и ещё ряд менее значимых

Если ИНИ действительно слышны, то выложите здесь записи оригинальных музыкальных фрагментов и тест - сигналов и искаженных сигналов, например на выходе Hi-Fi УНЧ, чтобы можно было ушами и по приборам удостовериться в их наличии и понять их природу.

Если вы такие записи не сможете представить, то, скорей всего, все слуховые эффекты, по-разному звучащих УНЧ, определяются лишь смещениями головы слушателя относительно АС в конкретной КП.

Что касается собственно порога слышимости нелинейных искажений, то я специально делал имитатор различного рода нелинейных искажений, в котором можно регулировать уровень и спектр гармоник примерно с 0,01% до 30%.



Так вот. Лично я начинал регистрировать, преобладающую над всеми остальными (на 20-40 дБ) вторую гармонику примерно с уровня нелинейных искажений в районе 3-5%. А вот медленно спадающий спектр, где первая - пятая гармоники почти одного уровня, неприятные искажения в звуке, слышно примерно с 1-2%. Призвуки при таком спектре искажений я воспринимаю в виде небольшой хрипотцы в звуке.

При этом даже при искажениях порядка 0,5 - 2% со второй, основной гармоникой, я улавливаю отличие в звуке от оригинала, но не могу его идентифицировать в форме, как ухудшение "качества звука". Просто это как бы несколько иной звук. И наличие второй гармоники дает боле "певучую окраску звука". При этом качественно записанный оригинал звучит как бы более сухо, невыразительно. Как будто играют меньше инструментов.

[Мусатов Константин]

По поводу ИНИ. На вегалабе была ветка, где Андрей (anli) сэмулировал программно эти искажения с привязкой к тепловым параметрам кристалла наиболее ходовых транзисторов. Были выложены wavки в темную и народ выслушивал их. Многие однозначно их идентифицировали

[Владимир R-V-A]

По поводу ИНИ. На вегалабе была ветка, где Андрей (anli) сэмулировал программно эти искажения с привязкой к тепловым параметрам кристалла наиболее ходовых транзисторов. Были выложены wavки в темную и народ выслушивал их. Многие однозначно их идентифицировали

Сссылка будет или искать нужно под фонарем?

- - - Добавлено - - -

Многие однозначно их идентифицировали

Адреса, пароли явки. Разберемся!

- - - Добавлено - - -

Обратите внимание. Во всех совремнных звуковых картах в качестве УНЧ для наушников используют микросхемы, а не лампы. И никто не жалуется на тепловые искажения.

Человек просто не в стостоянии услышать искажения подобных микросхем в наушниках. А вот в КП все отмечают значительную разницу в звуке!

[Владимир Орлов]

Если ИНИ действительно слышны, то выложите здесь записи оригинальных музыкальных фрагментов и тест - сигналов и искаженных сигналов, например на выходе Hi-Fi УНЧ, чтобы можно было ушами и по приборам удостовериться в их наличии и понять их природу.

Если вы такие записи не сможете представить, то, скорей всего, все слуховые эффекты, по-разному звучащих УНЧ, определяются лишь смещениями головы слушателя относительно АС в конкретной КП.

Что касается собственно порога слышимости нелинейных искажений, то я специально делал имитатор различного рода нелинейных искажений, в котором можно регулировать уровень и спектр гармоник примерно с 0,01% до 30%.



Так вот. Лично я начинал регистрировать, преобладающую над всеми остальными (на 20-40 дБ) вторую гармонику примерно с уровня нелинейных искажений в районе 3-5%. А вот медленно спадающий спектр, где первая - пятая гармоники почти одного уровня, неприятные искажения в звуке, слышно примерно с 1-2%. Призвуки при таком спектре искажений я воспринимаю в виде небольшой хрипотцы в звуке.

При этом даже при искажениях порядка 0,5 - 2% со второй, основной гармоникой, я улавливаю отличие в звуке от оригинала, но не могу его идентифицировать в форме, как ухудшение "качества звука". Просто это как бы несколько иной звук. И наличие второй гармоники дает боле "певучую окраску звука". При этом качественно записанный оригинал звучит как бы более сухо, невыразительно. Как будто играют меньше инструментов.

искажения менее 1% - это стандарт DIN для HiFi