Влияние сопротивления ООС на звучание УМЗЧ
Влияние сопротивления ООС на звучание УМЗЧ
Тема создана потому, что ни в Интернете, ни в прочитанной литературе я не нашел ответа на два простых вопроса:
1) Как влияет на звучание УМЗЧ величина сопротивления цепи общей ООС;
2) Как влияет ... величина входного сопротивления УМЗЧ.
Если не вдаваться в детали, то эти два вопроса однозначно взаимосвязаны, т.к. изменение сопротивления цепи общей ООС должно сопровождаться изменением других элементов, что приведет к изменению входного сопротивления.
На рисунке представлена схема обычного входного дифкаскада, конкретные элементы и номиналы тоже вполне обычные. Слева вход, справа подходит общая ООС, сверху и снизу - цепи питания.
В контексте вопроса нас интересует номинал резистора R3 - это и есть цепь общей ООС. Если он изменяется, для сохранения баланса дифкаскада, общего КУ усилителя и АЧХ должны меняться соответствующим образом R2, R4, С1 и С4. Изменение R2 как раз и приведёт к изменению входного сопротивления.
Но как это повлияет на звучание, если АЧХ, коэффициент усиления и КНИ не изменились? Ответа я не нашел!
Предполагается, что звучание не должно меняться, ведь измеряемые параметры усилителя, влияющие на звучание, не изменились, или почти не изменились. Я так думал, и... я ошибался.
Под влиянием книги Дугласа Селфа "Audio Power Amplifier Design Handbook" (в переводе "Проектирование УМЗЧ") в своей самоделке я решил уменьшить R3 до 3 КОм... Селф предлагает 2,2 КОм, но у меня не нашлось двух резисторов на 2,2К
Для сохранения баланса дифкаскада, общего КУ усилителя и АЧХ были изменены: R2 = 3 КОм, R4 = 100 Ом, С1 = 4,7 мкФ и С4 = 1000 мкФ. Естественно, изменения делались только в одном канале, чтобы можно было сравнить с предыдущим набором.
Итог: в область НЧ пропала "мясистость" и "раскатистость" ударных, звук стал "суше"; в области ВЧ заметно снизилась "воздушность", в тарелках уменьшился металлический звон.
Я понимаю, что ни "мясистость" ни "раскатистость" ни "сухость звучания" ни "воздушность" никак нельзя измерить, и очень сложно сформулировать вербально - это чистый субъективизм. Тем не менее, звучание изменилось весьма значительно.
Проведя несколько экспериментов с разными наборами резисторов и емкостей, я пришел к однозначному выводу:
уменьшение сопротивления цепи ООС и входного сопротивления уменьшает "мясистость" НЧ и "воздушность" ВЧ, что бы ни подразумевалось под "мясистостью" и "воздушностью".
Если кого-то заинтересовал поднятый мной вопрос, предлагаю высказаться, поделиться опытом, а возможно провести эксперимент на своем усилителе - возможно Ваш результат будет отличаться от моего.
-----------------------------------------------------------
В качестве иллюстрации важности темы я провёл моделирование АЧХ всего УМЗЧ для различных наборов R2, R3, R4, С1 и С4 (R1 = 1 КОм, С2 = 1 нФ и С4 = 220 мкФ оставались неизменными).
1) R2 = 3 КОм, R3 = 3 КОм, R4 = 0,1 КОм, С1 = 4,7 мкФ;
2) R2 = 6,2 КОм, R3 = 6,2 КОм, R4 = 0,24 КОм, С1 = 2,2 мкФ;
3) R2 = 11 КОм, R3 = 11 КОм, R4 = 0,47 КОм, С1 = 1,1 мкФ;
4) R2 = 22 КОм, R3 = 22 КОм, R4 = 0,91 КОм, С1 = 0,68 мкФ;
5) R2 = 30 КОм, R3 = 30 КОм, R4 = 1,3 КОм, С1 = 0,47 мкФ;
6) R2 = 47 КОм, R3 = 47 КОм, R4 = 2 КОм, С1 = 0,33 мкФ.
Графики АЧХ свёл в одно изображение - для наглядности:
Номиналы брались из стандартного ряда и подбирались для максимальной близости результата. Ранее эти наборы мной прослушивались.
Как видим, АЧХ практически одинаковая, КУ практически одинаковый, несущественное различие в громкости (менее 0,5 dB) и спаде НЧ (около 20 Гц), готов поспорить, никто из людей (кроме Моцарта или Бетховена) в слепом тесте не услышит.
Но эти наборы таки значительно меняют звучание усилителя! Я наиболее это слышу на различных барабанах (выше 40 Гц) и на тарелках.
-----------------------------------------------------------
КМК, из обсуждения можно сделать вывод, что большинство из тех, кто уменьшал сопротивление ООС, сталкивались со слышимым "ухудшением" звука, наступающим когда сопротивление уменьшалось ниже некоторого "критического" значения.
Несколько человек обозначили "критическим" уровень "около 10 КОм" - ниже этого уровня звучание заметно "ухудшалось".
По моему опыту:
R2-R3 менее 10 КОм - изменение звучания уже сильно слышно;
в диапазоне от 12 КОм до 20 КОм - можно услышать, если прислушиваться;
в диапазоне от 22 Ком и до 47 КОм различий в звучании я не слышу.
Почему это происходит - консенсуса нет. Но в большинстве встречавшихся мне схем сопротивление в цепи ООС находилось в пределах 22 КОм - 47 КОм, и только в двух схемах оно было 1,8 КОм и 2,2 КОм.
------------------------------------------------------------
И что же с этим делать?
Допустим, у Вас в работе, или уже сделан УМЗЧ, в цепи ОООС которого стоит резистор менее 10 КОм. Увеличьте его (совместно с соответствующим изменением других элементов) на одном канале, подберите номинал начиная от 22 КОм. Велика вероятность, что всего восемью движениями паяльника вы добьётесь кардинального изменения звучания. А потом сами решите, как с этим дальше жить.
Сообщение от fakel
Уже писал тут о том, что на практике фиксировал существенную зависимость спектра от величины сопротивления резисторов делителя ООС. 
Социальные закладки