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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Distorção térmica em amplificadores HiFi. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Amplificadores de potência a transistor Quando o desenvolvimento de amplificadores HiFi começou há várias décadas, a eletrônica como ciência ainda era muito pouco desenvolvida. No entanto, apesar disso, os resultados foram muito bons (até o momento). Nos últimos 30... 40 anos, muitas questões mais ou menos significativas foram lançadas, mas os resultados desse desenvolvimento não afetaram de forma alguma (ou quase nada) a tecnologia HiFi. Os leitores interessados nesta área observam com grande espanto que não há avanços na tecnologia HiFi e, ao contrário, às vezes se observam recuos (por exemplo, digital, TV com sua qualidade de som específica). Várias décadas se passaram desde o primeiro pouso na lua, e a engenharia de som ainda permanece em algum lugar na era das "carruagens de cavalos". Vamos nos familiarizar com tais fenômenos físicos, que raramente são discutidos, mesmo na literatura especializada em HiFi. E enquanto isso, na realidade, este é o próprio "ovo de Colombo" ... Pré-amplificadores, amplificadores de potência HiFi e outros dispositivos de áudio são verificados duas vezes. Por um lado, os especialistas em eletrônica e acústica submetem qualquer dispositivo a um controle rigoroso por meio de instrumentos de medição, tanto no processo de montagem quanto na forma montada. Por outro lado, cada amplificador também é caracterizado por pessoas com boa audição - não necessariamente especialistas (por exemplo, podem ser músicos ou amantes da música). Ouvindo o som da música sem nenhum dispositivo, eles atribuem o amplificador a uma classe ou outra. A peculiaridade da situação emergente é que, na prática, os resultados dessas duas verificações muitas vezes se contradizem. Acontece que, apesar dos bons resultados de medição, a qualidade do som não parece muito boa ao ouvido e vice-versa. Por exemplo, há várias décadas, o autor construiu seu primeiro amplificador semicondutor HiFi, que tinha características muito boas obtidas usando os métodos de medição existentes na época. Mas o amplificador tinha um som tão "fresco" que era uma pena o tempo e o trabalho gastos, e eu gostei do belo som do amplificador valvulado por muito tempo depois. Nos últimos anos, cada vez mais procedimentos de testes elétricos foram desenvolvidos por especialistas, amplificadores com características elétricas cada vez mais altas estão nascendo, e a qualidade do som, determinada pela audição, ainda deixa muito a desejar. Especialistas (agora mesmo não profissionais) ficam especialmente incomodados com o fato de um dispositivo classificado em termos de características elétricas de classe alta, quando usado como amplificador, emitir um som desagradável (às vezes insuportável). Muitos de meus amigos que são apaixonados por eletrônica e familiarizados com HiFi, depois de discussões animadas, começaram a redesenhar febrilmente instrumentos de medição, desenvolvendo novos, inventando maneiras engenhosas de medir, gastando meses nele e depois ficando com raiva de que tudo isso não leva a uma verdadeira resultados convincentes. O desempenho elétrico e as pontuações auditivas raramente se correlacionam. O fato de que em algum lugar entre as coisas conhecidas alguma "muck" pode estar escondida, o autor notou pela primeira vez quando, tendo modificado o método de medição de distorção de intermodulação usando dois sinais, ele aplicou (puramente por acaso) um terceiro ao amplificador sob teste (que acabou por estar à mão - um sinal lento com uma frequência de cerca de 0,1 Hz, de forma aproximadamente triangular). O resultado, controlado por um osciloscópio, acabou sendo muito peculiar. Até agora, o amplificador, que havia passado muito bem no "exame", agora em certos momentos começou a apresentar várias distorções grosseiras, sem dúvida associadas à presença de um terceiro sinal. E, ao mesmo tempo, o amplificador estava sem dúvida no modo nominal durante o teste, bem abaixo do limite de sobrecarga. A natureza das distorções era bastante bizarra e caprichosa: em alguns momentos elas pareciam um "corte de amplitude", dando o segundo ou o terceiro harmônico. Usar um osciloscópio para observar todo o "repertório" era difícil, era impossível avaliar com precisão essas distorções. e não estava claro o que fazer com "isto". Quando a frequência do sinal lento na faixa de infra-som mudou, a natureza e a magnitude das distorções mudaram um pouco. Um amplificador de outro tipo, que imediatamente, "em perseguição" , foi "sujeito aos mesmos testes, distorção semelhante foi menor. Apesar dos resultados de medição razoavelmente bons (a análise do espectro mostrou menos de 6,1% de distorção harmônica), ambos os Amplificadores foram percebidos igualmente mal pelo ouvido. O autor há muito classifica os amplificadores como dispositivos "perigosos para o sistema nervoso". E toda a série de medições foi feita devido ao fato de que os parâmetros medidos padrão pareciam estereotipados e irritantemente bonitos, o que não pode ser dito sobre os resultados da audição. Tudo isso parecia ilógico e incompreensível. Como não foi possível avaliar as distorções detectadas, as medições foram interrompidas, embora durante a discussão do problema com conhecidos algumas hipóteses excelentes tenham sido testadas com sucesso. E apenas alguns anos depois, o problema acidentalmente encontrou sua solução. Devemos partir do fato de que a maioria dos métodos de medição elétrica e de escuta diferem entre si em um ponto aparentemente insignificante, mas muito importante. Como são feitas as medições? Primeiro aplicamos sinais de algum gerador à entrada do amplificador e só então controlamos o sinal de saída. Todo o método de medição representa um processo estacionário: o sinal já estava no amplificador há muito tempo antes de ser submetido à análise precisa. O processo de medição é bastante longo (por exemplo, leva vários segundos ou até minutos), e seus resultados referem-se a um estado estacionário e caracterizam a presença contínua de um sinal de medição padrão e bem definido na entrada. O que acontece ao ouvir e qual é a diferença aqui? A entrada musical produzida, por exemplo, por um violinista dedilhando caoticamente um arco nas cordas de um violino, ou um guitarrista dedilhando ferozmente as cordas de um violão, ou um baterista batendo um tambor freneticamente, ou um cantor inspirado cantando, pode ser qualquer coisa. mas padrão. sinal em 1 kHz. Ele (o sinal de entrada) varia pseudo-aleatoriamente em amplitude, frequência, composição espectral e características estéreo. E os ouvidos e o cérebro analisam perfeitamente a qualidade acústica de tal sinal e avaliam infalivelmente as impressões de sinais sonoros adicionais que apareceram além (em vez da) melodia sonora original. que, embora de alguma forma ligado a essa música, não tem nada a ver com ela. Todos os sistemas de transmissão de som introduzem certas distorções. E isso se aplica não apenas a qualquer música "ruidosa" com seu amplo espectro, mas também à fala de banda estreita, por exemplo, a qualquer palestra, em uma linguagem "de madeira". A questão principal é como medir essas distorções e como classificar os amplificadores. A experiência dos últimos anos mostra que o controle realizado até agora não foi suficientemente correto e não forneceu uma base confiável para tal classificação. Na eletrônica industrial (tecnologia de medição, tecnologia de regulação e controle automático, instrumentação), os profissionais acumularam um grande número de observações, métodos de medição desenvolvidos e amplamente utilizados que (devido ao seu alto custo e natureza altamente especializada) podem ser dominados e usados apenas por um pequeno grupo de especialistas. Se fosse possível investir a mesma quantia de dinheiro e energia intelectual no desenvolvimento da tecnologia HiFi, então, sem dúvida, não estaríamos onde estamos agora. O que ainda não foi suficientemente controlado por especialistas em acústica e eletrônica são as mudanças térmicas bastante rápidas nos regimes e as distorções transitórias às vezes muito significativas causadas por elas. Essas distorções não são detectadas por nenhum dos métodos de medição atualmente existentes, pois, em essência, são todas estacionárias. Essas distorções só poderiam ser capturadas com um sinal de teste dinâmico e um medidor de distorção rápido (analisador de espectro). A maioria dos leitores, é claro, sabe que quando a temperatura externa e a temperatura do cristal semicondutor mudam, todo o conjunto de parâmetros do semicondutor muda: Portanto, dificilmente é possível obter uma melhoria nos parâmetros de engenharia de som sem levar em consideração a temperatura processos. E tudo isso é tão simples que, provavelmente, é por isso que foi esquecido até agora. Autor: S.GYULA; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Comentários sobre o artigo: Ygwin O autor é um escritor de ficção, não um engenheiro. Ele deveria escrever romances...
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