ИТУН vs ИНУН - или реальность, как она есть

[Nota Bene]

Предлагаю в этой ветке обсудить особенности работы ДГ про работе от усилителей типа ИНУН (обычный УНЧ) и ИТУН (усилитель с высоким выходным сопротивлением). Подопытный среднечастотный динамик - 25ГДС1-8 (RRR) в боксе 4,5 литра (13х22х16см) с заполнением ватой. Питается от усилителя, режим работы которого ИНУН/ИТУН переключается вручную. Собственные искажения усилителя - 0,008% в полосе рабочих частот. Микрофон - динамический типа SPC MD100 (Philips), включенный в обычный микрофонный вход звуковой карты. Не калиброван.
По просьбам трудящихся результаты измерений перенесены в пост #2.
-------------------------------------
А начиналось это так (вот тут и дальше) -

чему помогает ИТУН, а чему он мешает?

Очень много эта тема обсуждалась на хи-фи.ру в теме "Токовое управление". Если кратко - в ДГ исключаются эффекты, связанные с тепловой модуляцией сопротивления ЗК, как то - тепловая интермодуляция и термокомпрессия, а также на СЧ/ВЧ - исключаются искажения, вносимые нелинейностью индуктивности ЗК, являющейся частью импеданса ДГ на этих частотах. Эта нелинейность обусловлена неидеальностью магнитной цепи динамика.
А так как все ДГ разрабатывались под управление ИНУНом, то токовое управление приводит к искажению АЧХ. Кроме того ухудшается демпфирование диффузора. Но эти трудности преодолимы

Вот, по порядку, с вашей помощью и попробуем разобраться
А измерения будут продолжены.

[Nagema]

Offтопик:
Почему вместо "динамик с электромагнитом" говорят "динамик с подмагничиванием" -- ни разу не понимаю. Наверно имеют в виду плохую фильтрацию выпрямленного напряжения, которая хоть и обеспечивает под-дачу -- но хреновенько, рывочками :)
А рывочки частотой 50 Гц обеспечивают хоть и хреновенький, но dithering в моторе динамика. Вот вам и технология AIC в полный рост. :)

[Alex]

Почему вместо "динамик с электромагнитом" говорят "динамик с подмагничиванием

Может потому что обычный динамик - он тоже "динамик с электромагнитом" ?
А разница межу ним и этим, что в обычном подмагничивание осуществляется постоянным магнитом, а в этим - током обмотки подмагничивания.

[gross]

Наверно имеют в виду плохую фильтрацию выпрямленного напряжения, которая хоть и обеспечивает под-дачу -- но хреновенько, рывочками
А рывочки частотой 50 Гц обеспечивают хоть и хреновенький, но dithering в моторе динамика.

В старых приемниках (откуда пошла мода на динамики с подмагничиванием) действительно катушку электромагнита динамика использовали, как элемент сглаживающего фильтра в анодном питании. Но то было время диодов-кенотронов и электролитов в питании, емкостью единицы микрофарад. Сейчас вроде можно получше сгладить пульсации.

[olvicgor]

Ссылка на статью появилась достаточно давно

Я редко захожу в этот форум

кроме этого есть эффект нелинейной модуляции индукции магнитного поля ( и, соответственно, форсфактора ) в зазоре, вызванный наличием ферромагнетиков, с присущим им гистерезисом. Так что влияние подобных нелинейных эффектов можно наблюдать и на НЧ, только они маскируются превалирующими нелинейностями другой физической природы.

Что-то чересчур запутанно
Или речь идет все о той же reluctanсe force или я чего-то не понимаю? Даже линейная модуляция индукции в зазоре током звуковой катушки дает квадратичный вклад в силу ампера, т.е. вторую гармонику по давлению плюс постоянную втягивающую силу, действующую на ЗК.

Попытался получше разобраться с гистерезисными искажениями. Померил только одну головку. Все тот же СИС эксел Е0042.
Что хотелось понять по этим измерениям.
1 Определить уровень и распределение гармоник гистерезисных токовых искажений в токе запитки головки с продвинутым мотором при питании от стандартного ИНУН. Заодно определиться с масштабом проблемы, сравнив гармоники головки с гармониками транзисторного УНЧа среднего качества.
2 Определить реальный вклад гистерезисных токовых искажений в акустическом сигнале головки.
3 Проверить возможность подавления гистерезисных искажений введением последовательно включенного с головкой дросселя.

Измерения проводились на синусоиде с частотой 1,1кГц при напряжении на головке 2,8Вэфф.

При измерениях с последовательным дросселем напряжение на выходе УНЧ увеличивалось так, чтобы сохранить на головке 2,8В. Электрический сигнал снимался с датчика тока 0,1 Ом. Акустический измерялся микрофоном ЕСМ8000, установленным на расстоянии 0,25м от плоскости панели бокса, в который установлена головка.
Результаты.
Измерения по п.1.

На первой картинке спектр выходного тока УНЧ, работающего на резистор 8 Ом. Кг=0,021%.
На второй картинке спектр тока того же усилителя при работе на головку Е0042.

ИМХО по первой паре картинок:
Токовые искажения, создаваемые даже очень продвинутым мотором весьма неплохой головки, в разы превышают собственные искажения заурядного транзисторного УНЧ.
Об этом я знал и раньше, для меня это не новость.

Измерения по п.2
На картинке спектр акустического сигнала головки.

Уровень 2-й, 3-й и даже 5-й гармоники достаточно велик, причем 3-я гармоника не сильно меньше второй.
Кг по звуковому давлению равен 0,31%. Общая картина гармоник, кроме 2-й повторяет токовые искажения мотора имея тенденцию к снижению с ростом частоты.

Измерения по п.3.
Последовательно с головкой устанавливались дроссели разной величины
Картинки для включения головки с последовательным дросселем 0,39 мГн, 0,84 мГн 2,7 мГн соответственно
Спектры тока:


Спектры звукового давления:

Общие выводы по результатам:
1 Гистерезисные искажения мотора даже в качественных головках достаточно велики, чтобы всерьез задуматься о борьбе с ними.
2 Применение ИТУНа для качественных головок ИМХО излишне, но желательно кроссовер не делать с емкостным выходным сопротивлением.
3 Наихудший, с точки зрения искажений, вариант подключения головки к ИНУН – непосредственное (например, мультиампинг с активным кроссовером). Лучший (по искажениям) результат дает установка индуктивности между выходом ИНУН и головкой.

[Nota Bene]

Картинки для включения головки с последовательным дросселем 0,39 мГн, 0,84 мГн 2,7 мГн соответственно

А как при этом изменилась АЧХ динамика по SPL? Надеюсь, эти индуктивности без сердечника?

Что-то чересчур запутанно

Да просто все: кроме модуляции L(i) имеем модуляцию B(i), которая входит в формулу Ампера и также определяет движущую диффузор динамика силу.

[olvicgor]

А как при этом изменилась АЧХ динамика по SPL? Надеюсь, эти индуктивности без сердечника?

Разумеется, без сердечника. Не такие уж большие номиналы. А что, разве с сердечником АЧХ какая-то другая, чем без оного?
Ну, а АЧХ по напряжению изменилась,очевидно, как у соответствующего звена 1-го порядка при R=8 Ом. Сопротивление конкретно этой головки довольно стабильно благодаря кольцам:
http://seas.no/index.php?option=com_...d=70&Itemid=94
А по SPL добавление к этой головке последовательной индуктивности порядка 0,5 - 0,8мГн было бы даже полезно, т.к. у нее идет задирание АЧХ, начиная где-то с 700-800Гц.
Так что есть поле для маневра

Да просто все: кроме модуляции L(i) имеем модуляцию B(i), которая входит в формулу Ампера и также определяет движущую диффузор динамика силу.

Ну тогда это и есть: "additional reluctance force Fm ~ i2 driving the mechanical system" (W. Klippel "Loudspeaker Nonlinearities – Causes, Parameters, Symptoms", стр.5)

[Nagema]

Offтопик:

током обмотки подмагничивания.

Корректнее говорить "током обмотки намагничивания". Приставка "под-" в русском языке подразумевает эпизодико-периодическую подпитку, подкачку, поддержку чего-либо. Допустим, лыжник идёт с пологой горочки самоскльжением, и лишь изредка подталкивает себя палками. В электромагните же, если он не на сверхпроводнике, выпрямитель-фильтр обеспечивают не эпизодико-периодическое, а постоянное отталкивание палками, причем (и это принципиально) уровень переменной составляющей относительно постоянной -- мал.

В общем, когда я слышу "динамики с подмагничиванием", мне грезится дрейфующий под сорок пять градусов вдоль забора алкаш, который не переставая материт весь мир -- и лишь эпизодами поддаёт из горлышка.

olvicgor, спасибо за эксперименты, интересно читать.

[Nota Bene]

А что, разве с сердечником АЧХ какая-то другая, чем без оного

С сердечником/без - это уже относилось к спектрам искажений. Мне надо было точнее сформулировать...

[a_lumnus]

olvicgor, с точки зрения кпд, вполне достаточно создать индуктивный характер выходного сопротивления канала в многополоске -и именно в ИТУНе.


Nagema,

Offтопик:
ты прям романтик

..

[gross]

Offтопик:

Приставка "под-" в русском языке подразумевает эпизодико-периодическую подпитку, подкачку, поддержку чего-либо.

Совершенно верно, только я понимаю период этой периодичности иначе. Намагничивание - это когда один раз сделали и забыли, после чего всю оставшуюся жизнь он имеет магнитное поле, а подмагничивание - это каждый раз при включении. Другими словами: намагничивание - больше акцент на результате, подмагничивание - больше акцент на процессе. Хотя, все это условно.

[Nagema]

Offтопик:
gross, согласен, что одинаковые слова могут у разных людей вызывать разные ассоциации. Посему желательно использовать хотя бы термины наших отцов и дедов: "постоянный магнит" и "электромагнит". Прекрасно понимаю, что фиг что переиначишь в головах в этом плане, посему этот Офф завершим. Нас ждут следующие.

[ankus]

В старых приемниках (откуда пошла мода на динамики с подмагничиванием) действительно катушку электромагнита динамика использовали, как элемент сглаживающего фильтра в анодном питании. Но то было время диодов-кенотронов и электролитов в питании, емкостью единицы микрофарад. Сейчас вроде можно получше сгладить пульсации.

Сейчас стало модным увлечение однополупериодными выпрямителями для ламповых усилителей. В общем-то несколько десятков миллиампер не сильно большой ток, так что в триодах получается очень небольшая модуляция сигнала, тем не менее предпочитаемая питанию от двухполупериодных выпрямителей. ИМХО, так же и с динамиками с подмагничиванием.

[olvicgor]

с точки зрения кпд, вполне достаточно создать индуктивный характер выходного сопротивления канала в многополоске -и именно в ИТУНе

Дроссель полезен при работе с ИНУНом, а для ИТУНа он (как и индуктивный характер выходного импеданса) совершенно не нужен.

Не совсем в тему.
Занимаясь этими своими измерениями, я начал с определния Кг тестового УНЧ. Нужна была нагрузка порядка 8Ом, и выбрал из коробки ближайший по номиналу резистор 10 Ом, 10Вт. Подумал, сойдет за восьмиомник. Сильно не хотелось комбинировать, чтобы ровно 8 Ом получить.
Все змерения спектров делались по току. Для единообразия и искажения УНЧ при работе на резистивную нагрузку тоже делались по току на том же датчике 0,1 Ома. Спектр искажений усилителя получился просто чудовищным, а Кг = 0,25%! Даже подумал, что что-то в УНЧе накрылось. Час проковырялся, пока догадался заменить нагрузочный резистор на другой. Заменил и искажения УНЧа чудесным образом "упали" в десять раз.
Я бы не стал про это писать. Брак разный бывает. Но у меня таких резисторов 5 штук, и все они одинаково нелинейные. Т.е. это не брак. Это резисторы такие
Вот прикладываю для любопытствующих два спектра тока: первый - через обычный резистор. второй через "нелинейный" резистор. И фото самих чудо-резисторов.

[Audiomaniac]

Я бы не стал про это писать. Брак разный бывает. Но у меня таких резисторов 5 штук, и все они одинаково нелинейные. Т.е. это не брак. Это резисторы такие

Известная проблема

https://forum.vegalab.ru/showthread....80%D0%BE%D0%B2

[gross]

Сейчас стало модным увлечение однополупериодными выпрямителями для ламповых усилителей. В общем-то несколько десятков миллиампер не сильно большой ток, так что в триодах получается очень небольшая модуляция сигнала, тем не менее предпочитаемая питанию от двухполупериодных выпрямителей. ИМХО, так же и с динамиками с подмагничиванием.

Если бы я решил использовать головку на подмагничивании, то питал бы ее тщательно сглаженным напряжением. По поводу однополупериодного выпрямления (ОППВ), на сколько я знаю, суть не в модуляции. Это пропагандируется в рамках концепции "единственного пути" сигнала. При ОППВ путь сигнала - один диод (кенотрона) и одна обмотка. По этой концепции "единственный путь" повышает "ясность".
В нашей теме про токовое питание концепция другая - всемерное снижение искажений тракта. Применение ламп этому не способствует - их искажения, даже на малых уровнях, намного превышают искажения хороших головок. Скажем так, я четко слышу ухудшение той самой "ясности" (в этих терминах) при смене транзисторного усилителя на ламповый из-за увеличения ИМ искажений.

----------------------------------------

На счет проволочных резисторов - уже многие на конференции отмечали их нелинейность. Я тоже, пару лет назад измерял и натолкнулся на сей факт.
Для оценки нелинейности головок и работы с током весь остальной "тракт", включая усилители, микрофоны, звуковые карты, пассивные элементы, и т.д. должен иметь по крайней мере на порядок меньшие гармоники, чем ожидается измерить. А сколько ожидается? У людей измеренные цифры отличаются на ПОРЯДКИ. Потому что в домашне-любительских условиях выполнить корректные измерения совершенно невозможно, и все эти домашние измерения - относительны, они только для справки и их верность не выходит за рамки домашней лаборатории. Как аудиофилы говорят "я услышал", так я могу говорить "я измерил". К сожалению, это так - поверенной метрологической базы, да и знаний, как измерять, у 99,(9)% нет. Тем не менее, я измеряю, так как делаю это ради собственного удовольствия, или иначе - ради игр в аудио-дело. Просто это осознаю.

[Nota Bene]

Спектр искажений усилителя получился просто чудовищным, а Кг = 0,25%!

Тоже нарывался на подобное (резисторы ПЭВ): https://forum.vegalab.ru/showthread....l=1#post804769

концепция другая - всемерное снижение искажений тракта.

Возвращаясь к типам магнитов: степень прямоугольности петли гистерезиса у всех этих типов магнитов различная, причем у электромагнита - минимальная.

[gross]

степень прямоугольности петли гистерезиса у всех этих типов магнитов различная, причем у электромагнита - минимальная.

Я тоже об этом слышал, что у АЛНИКО лучше, чем у ферритовых, а электромагнит еще лучше. И что прикажешь делать?

[olvicgor]

Известная проблема

Тоже нарывался на подобное (резисторы ПЭВ)

Ясно. SQP - в топку Возвращаемся к продукции отечественного электронпрома, кроме ПЭВов

Возвращаясь к типам магнитов: степень прямоугольности петли гистерезиса у всех этих типов магнитов различная, причем у электромагнита - минимальная.

Минимальная не прямоугольность, а площадь петли. Прямоугольность определяется характером кривой насыщения. У магнитомягких материалов она может быть и довольно крутой.
Похоже, что нечетные "гистерезисные" гармоники по мощности пропорциональны площади петли, а по спектру гармоник - ее прямоугольности.

[antiluser]

Минимальная не прямоугольность, а площадь петли.

А точнее ширина, площади могут разными быть в зависимости от индукции.

[gross]

Прямоугольность, площадь или ширина - это один вопрос. Но потом будет следующий: каковы могут быть наши дальнейшие действия?
- выбирать головку с заранее известным, хорошим мотором;
- переделывать готовую, например, расклеивать магнит, протачивать канавку под катушку, либо наматывать катушку поверх всего магнита, либо вставлять ее просто в зазор, глубже или мельче, и т.д.;
- делать головку самому.

Кстати, если посмотреть на измерения моторов (кажется "Войс коил"), то там видно, что большинство моторов настолько изначально конструктивно нелинейны, что вполне возможно, наша борьба с воздействием поля от сигнала будет не определяющей на конечный результат.