Hi-Fi svět

Web převážně vážně nejen o zesilovačích a počítačích.

L

Nejnovější

Neaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnocení
 

 

 

Úvod

Po předchozím článku Zkreslení u AUDIO zesilovačů, kde jsem se na měření a popisování zkreslení zesilovačů díval dost skepticky, poukazoval jsem na neobratné popisování příčin, kde se více méně jen tápalo.

Samotné měření zkreslení se pak děje mnoha metodami, hledá se různé dělení a různé stupnice či závislosti. Jednou se zkreslení vztahuje k výstupnímu výkonu a jindy k výstupnímu napětí zesilovače, někdy se uvádí včetně šumové složky a jindy bez ní.

 

Rekapitulace

Nyní se oprosťme od těchto měření a podívejme se na problematiku zcela jinak:

 

Frekvenční rozsah

V článku SACD, blíže vinylu? jsem se blíže zabýval frekvenčním rozsahem audiosignálu a tedy i potřebnou šířkou pásma zesilovače.

  

Rezerva zisku

V článku Vliv rezervy zisku na zkreslení jsem se blíže zabýval, jak se projeví rezerva zisku zpětnovazební smyčky na celkovém zkreslení zesilovače.

 

Fázová charakteristika

V článku Fázová charakteristika vs. Rychlost přeběhu jsem se blíže zabýval souvislostmi mezi fázovou charakteristikou zesilovače a rychlostí přeběhu výstupního signálu.

 

Převodní charakteristika

V článku THD a SR, zapomeňte! jsem se blíže zabýval možností posuzovat vlastnosti zesilovače v návaznosti na jeho převodní charakteristiku. Ze samotného textu ještě nebylo mnohé patrné, ale nynější článek posune tuto problematiku výrazně kupředu.

   

Kirchhoffovy zákony a základy elektrotechniky

Vraťme se naní k úplným základům elektrotechniky, do doby kdy se každý začíná učit v elektrotechnice něco počítat. V této době je pro nás zesilovač nesmírně složité zapojení a zdánlivě neřešitelný problém.

 

Zesilovač jako čtyřpól

Podívejme se na samotný zesilovač jako na čtyřpól, černou skříňku o které toho nemusíme mnoho vědět. Tento čtyřpól můžeme různě popsat, nám však postačí převodní charakteristika takového čtyřpólu.

 

Převodní charakteristika

U této převodní charakteristiky nás bude zajímat závislost výstupního napětí na napětí vstupním, pro mnohé je to nezajímavá oblast, ale zdání klame a při hlubším zkoumání převodní charakteristiky narazíme na její značnou frekvenční závislost.

 

Frekvenční závislost převodní charakteristiky

Budeme tedy do problematiky vnikat hlouběji a hlouběji, podíváme se na potřebný frekvenční rozsah a zjistíme, že potřebujeme pásmo od řádově jednotek Hz až po frekvence 100kHz a výše.

Právě na vysokých frekvencích se nám začne frekvenční závislost převodní charakteristiky značně projevovat.

 

Akustický signál

Nyní si akustický signál představíme, jako součet několika harmonických signálů a můžeme se zabývat přenosem každého harmonického signálu samostatně.

Každý harmonický signál bude mít vlastní amplitudu a vlastní frekvenci, na výstupu zesilovače - čtyřpólu se bude řídit vlastní převodní charakteristikou platící právě pro jeho veličiny.

Jak jsme na vstupu zesilovače - čtyřpólu signál rozdělili na jeho harmonické složky, nyní můžeme na výstupu zesilovače - čtyřpólu vzniklé produkty zase sečíst. Budeme-li dostatečné důslední, pak dokážeme posoudit i možnou vzájemnou interferenci jednotlivých harmonických složek. Rovněž můžeme posoudit nakolik se nám jednotlivé složky změnily a tím i výsledný akustický signál.

 

Elektronkový zesilovač

Podívejme se nyní na vlastnosti elektronkových zesilovačů: 

 

  • 1.       Jak můžeme vidět, jde o jednoduché, spíše demonstrativní zapojení s jednou elektronkou.
  • 2.       Na grafu znázorňujícím přenosovou charakteristiku, měřeno před výstupním transformátorem, můžeme vidět velmi velkou šířku pásma.
  • 3.       Na grafu znázorňujícím převodní charakteristiku při 100kHz můžeme vidět velmi slušnou linearitu a téměř zanedbatelné fázové natočení, pro nižší kmitočty to nebude horší.
  • 4.       Na grafu znázorňujícím převodní charakteristiku při 300kHz je stále velmi slušná linearita, ale fázové natočení se začíná projevovat.

 

 

 

 

 

 

Hodnocení elektronkového zesilovače

Jak je patrné, elektronkový zesilovač nebude mít příliš velké zkreslení, nemá však zápornou zpětnou vazbu, která by mu jej mohla dále vylepšit, ale napěťové a fázové poměry až do 100kHz jsou v podstatě konstantní a neměnné.

 

Tranzistorový zesilovač

Podívejme se nyní na vlastnosti tranzistorových zesilovačů.

 
  • 1.       Jak můžeme vidět, různé zesilovače mohou mít různé převodní charakteristiky.
  • 2.       Šířka převodní charakteristiky je již při 100kHz značně velká a není zanedbatelná.
  • 3.       Dále je vidět převodní charakteristiky pro různé napěťové úrovně.
  • 4.       Můžeme se setkat s charakteristikami, kde se navzájem dohadují lokální zpětné vazby a charakteristika tratí na linearitě.

 

 

 

 

 

Hodnocení tranzistorových zesilovačů

Zde máme situaci mnohem složitější než u zesilovačů elektronkových. Zesilovač může mít značnou rezervu zisku a tím je jeho zkreslení na nízkých kmitočtech extrémně nízké. Pokud se podíváme k vyšším frekvencím, zesilovače velmi rychle tratí rezervu zisku a jejich převodní charakteristika se rychle mění.

 

Nezřídka je převodní charakteristika takového zesilovače mnohem nelineárnější než elektronkového již v akustickém pásmu. Právě tento fakt vedl mnohé konstruktéry ke snaze linearizovat zesilovač pomocí kapacit v lokálních zpětných vazbách. Tato snaha se projeví příznivě na nízkých kmitočtech kde je tranzistorový zesilovač dostatečně dobrý, ale na kmitočtech vysokých dochází k další ztrátě rezervy zisku a tím dalšímu zhoršení vlastností.

 

Rozdíl charakteristik elektronkového a tranzistorového zesilovače při 100kHz může být naprosto propastný, stejně jak dopad do jeho poslechových vlastností, třeba jen v akustickém pásmu, kde se může projevit vzájemná modulace všech přítomných harmonických složek, které se v zesilovači vyskytnou.

 

Jak jsem mohl napsat, že elektronky v zesilovačích se vyznačují téměř neměnnými parametry v pásmu daleko přes 100kHz, pro tranzistory v zesilovačích můžeme napsat, že se vyznačují velmi nevyrovnanými parametry již od řádu jednotek kHz!

 

Závěr

Právě na kmitočty řádu jednotek kHz se zaměřili konstruktéři zesilovačů a zde se předhánějí s prezentací excelentních naměřených výsledků, nehledě na fakt, že s nástupem CD se omezili pouze na akustické pásmo v rozsahu 20Hz÷20kHz a vše okolo se snaží popírat a ignorovat.

 

Já jsem se více soustředil na horní pásmo akustického signálu. Na část signálu, která na sebe váže největší množství problémů a je příčinou značných poslechových rozdílů mez zesilovači. Na část signálu, která je konstruktéry záměrně či nevědomě přehlížena, které se mistrně vyhýbají a její dopady často popírají.

 

Pravě proto dnes mají stále velkou popularitu elektronkové zesilovače u hudebních skupin, kde je akustický signál v surové podobě a tranzistorové zesilovače se často jeví jako neposlouchatelné. Trvale se vedou boje mezi elektronkovými a tranzistorovými řešeními, trvale se hledá příčina rozdílu zvuku, která se často popírá, nebo hledá na nesprávném místě.

 

 

 

Diskuse

 

 

L

Nejnovější

Copyright © 2024 Hi-FI svět. Všechna práva vyhrazena.
Joomla! je svobodný software vydaný pod licencí GNU General Public License.

B

Hi-Fi svět - ISSN 1803-733X

Stránky vydává Bohumil Federmann, Kunovice 7, 75644 Loučka, Česká republika, federmann@seznam.cz