Транзисторный ламповик Сергея Рубальского

[toro]

Кто нибудь уже макетировал/отслушивал усилитель Сергея Рубальского с последнего Суховского РадиоХобби, №5-6 2014, стр.38, С.Рубальский «Транзисторная альтернатива ламповому однотакту». Отличительная функция - регулируемый уровень гармонических искажений. Собираюсь повторить схема довольно проста, и в статье описаны и классифицированы "новые" искажения в УМ и простые способы их измерения. Могу скрины с приложить если это можно здесь.

Сергей Рубальский структурировал информацию о "транзисторном ламповике",
частично с 3 -го пункта по 9 пункт ссылки на результаты, полученные в макете - "железе".
1.Статья и тут
2.Файлы эмуляции в МС10
3.Принципиальная схема ВК и варианты макетных плат 1 2 3
4. Фото макета
5. Диф фильтр
6. Спектр гармоник макета ВК
7. Регулировка спектра гармоник макета ВК, меандр
8.Искажения при мягком клиппинге в макете 1 2
9.Оценка искажений амплитудно-фазового спектра сложного сигнала в макете

Дополнительно в теме рассматривались вопросы:
1. Искажения амплитудно-частотной характеристики (полюса)
2. Зависимость линейных и нелинейных искажений
3. Связь искажений АХ и ГВЗ в динамике.
4. Искажения фазо-частотной характеристики, запас фазы, устойчивость
5. Статическое и динамическое входное сопротивление ВК в полосе частот и нагрузок и
выходное динамическое сопротивление ВК в диапазоне токов покоя
6. Статическая и динамическая амплитудные характеристики
7. Переключательные искажения
8. Амплитудные искажения.
9. Клиппинг
10. Стресс тест
11. Искажения Амплитудно-фазового спектра сложных сигналов.
12. "Транзисторный ламповик" для наушников.

[wert]

Из представленных в последних постах графиков очевиден вывод формат wav может быть использован для измерения
амплитудных нелинейных искажений как девиация амплитуды не ниже режима 192кГц/24бит,
линейные и нелинейные фазовые искажения в виде девиации фазы можно использовать режим 48кГц/16бит.
амплитудные линейные искажения можно измерять в режиме 384кГц/32бит.
В общем с хорошей звуковой картой нет препятствий в разработке программного обеспечения для использования метода в домашних измерениях любимых девайсов.

Проверил АЧХ "транзисторного ламповика" при помощи звуковой карты, в усилителе используется токовая ОС, есть возможность посмотреть как резонанс АС в НЧ области гуляет по частоте, что приводит к девиации фазы звуковой волны.
Рис прикрепляю, при воздействии сигнала 10 мВ и 1 В резонансная частота АС изменилась на 7 Гц.
А так как это 300 Вт колонка, то при полном напряжении воздействия думаю резонансная частота может измениться до 20 Гц.

[Hennady]

Проверил АЧХ "транзисторного ламповика" при помощи звуковой карты, а так как в усилителе используется токовая ОС, есть возможность посмотреть как резонанс АС на НЧ гуляет по частоте, что приводит к девиации фазы звуковой волны.
Рис прикрепляю, при воздействии сигнала 10 мВ и 1 В резонансная частота АС изменилась на 7 Гц.
А так как это 300 Вт колонки, то при полном напряжении воздействия думаю резонансная частота может измениться до 20 Гц

какие выводы?

возьмем к примеру выводы Наомо Куросавы в "золотую эру" Хай Фая не испорченного аудифилией:

1. даже БезОсный усилитель должен быть ИНУН для обеспечения в нагрузке необходимого тока с изменением импеданса АС...
2. эммитерные (истоковые) резисторы - зло
3. Тракт Усиления - УПТ

[wert]

какие выводы?

Выводы могут состоять из двух частей:
1. Формат wav 192кГц/24бит вполне годится для проведения измерений не только гармонических искажений Кг и ИМ, но также для определения девиации амплитуды и фазы компонент сигнала.
2. Токовая ОС уменьшает девиацию звуковой волны, по напряжению токовой ОС легко видеть результирующие резонансы короба АС-ДГ,
настройки фазоинвертора, неравномерности, провалы - горбы АС, в случае ЗЯ утечки от негерметичности и влияние на настройку АС....

Выше показывал живыми экспериментами, добиться максимального уменьшения девиации звуковой волны можно только с помощью комбинированной ОС - токовой и по напряжению, их комбинация позволяет получить от АС максимально хороший звук.
Такого эффекта не удается получить имея чисто ОС по напряжению, либо только ОС по току.

[hippo64]

получить от АС максимально хороший звук.

этот этап не пройден, причем ни у кого. субъективное мнение становится статистикой только при множестве мнений. В наличии имеются только вкусовые предпочтения отдельных людей.

[wert]

Не перестает радовать своим звуком "транзисторный ламповик", тока потребляет 300 мА при 24 В питания, озвучивает всю комнату на чувствительную трехполоску, еще и эксперименты позволяет проводить всяческие.
Наличие напряжения токовой ОС позволяет видеть резонансные характеристики АС.
Достаточно все просто, сигнал на усилитель подаем с выхода звуковой карты, сигнал токовой ОС на вход звуковой карты, при самой большой мощности от усилителя напряжение токовой ОС не превысит 1 В, поэтому можно видеть токовые искажения связки усилитель - звуковой кабель - АС, резонансы и настройку АС во всем диапазоне мощности усилителя до 10 Вт без ограничительных цепочек на входе звуковой карты.
"Транзисторный ламповик" и тут оказался полезной машинкой для исследования АС, отдельных динамиков, наушников...

Показывал выше характеристики наушников связанные с модуляцией фазы звуковой волны в зависимости от качества наушников.
Приведу резонансную характеристику двух излучателей ТДС7.
Один излучатель имеет провисшую мембрану, верхняя характеристика в районе 150 Гц имеет явно выраженный резонанс. Звучание генератора в этой области сопровождается призвуками.
Второй излучатель имеет слабую натяжку мембраны, в районе 200 Гц не большой резонанс, нижний график.
Призвука генератора в этом области уже не слышно, но девиация фазы повышена. Для первого излучателя в районе резонанса девиация фазы звуковой волны имеет несколько градусов.
Думаю такими простыми тестами можно контролировать наличие паразитных резонансов, натяжение мембраны и прочее с чем связано качество звучания наушников...

[Mexap]

Пробовал настраивать фортепиано по генератору, получается жестко и в партиях не "гармонично", лучшая настройка по "одной ноте", слуху, гармоничности звучания и созвучию аккордов.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Темперация

[wert]

При помощи "транзисторного ламповика" проверил резонансные свойства излучателей наушников ТДС15.
Не удалось найти резонансы в диапазоне 20 Гц - 20 кГц.
Проверив стандартным способом параметры Тиля Смола также резонансы не выявлены, фазовая характеристика ровная, с небольшим подьемом вверху диапазона. Перескока фазы от -180^о до +180^о не наблюдается во всем звуковом диапазоне, что говорит об отсутствии дефектов мембраны, ее провиса и прочих артефактах, вызывающих паразитные резонансы и влияющих на качество звуковой волны.
Проверка девиации фазы в звуковом диапазоне также подтверждает отсутствие резонансов (всплесков девиации фазы), наблюдается небольшой подьем девиации фазы внизу диапазона, скорее из-за повышения сопротивления воздушной массы движению мембраны и ее инерционности.
В целом ТДС15 мод звучат не плохо.

[Alex]

Offтопик:
Тихо сам с собою...(с)

[wert]

График спектра фазы удалось очистить от шумовой засветки.
Теперь очень просто оценить различные усилители и излучатели на предмет амплитудно-фазой конверсии в диапазоне частот.
Ранее из-за шумовой засветки я показывал угол фазы отдельных компонент сигнала, теперь такие ограничения в большинстве случаев сняты.
Покажу реакцию ВК в режиме А на изменение амплитуды сигнала.
Угол фазы компонент ограниченного по спектру меандра на выходе ВК стабилен (частоты компонент меандра в кГц 4, 12, 20, 28, 36, 44) при изменении амплитуды сигнала 10 мВ, 2В, 8В.
Шумовая полка меняет угол фазы в градусах при изменении амплитуды входного сигнала.
Также изменяется угол фазы новых компонент сигнала на выходе ВК - четные гармоники и интермодуляция, изменение угла фазы ярко выражено.
Такому анализу поддаются каскады, не дающие широкополосной коммутации.
Для каскадов с широкополосным спектром коммутации пригоден способ выделения из фазового спектра компонент сигнала и их анализ.
Рисунок с графиком спектра фазы для ВК в режиме А прикрепляю.
Для амплитуды сигнала график угла фазы
10 мВ - красный
2 В - зеленый
8 В - синий.

[Orion33]

И чем же чистить?

[Hennady]

Теперь очень просто оценить различные усилители и излучатели на предмет амплитудно-фазой конверсии в диапазоне частот.

кстати, блоки питания как стабилизированные так и не стабилизированные, также имеют свой SELF по данному критерию )))...

[wert]

кстати, блоки питания как стабилизированные так и не стабилизированные, также имеют свой SELF по данному критерию )))...

Надеюсь до измерений влияния блоков питания на стереосцену доберемся чуть позже.
А пока покажу насколько хуже выходной каскад в режиме АВ относительно ВК в режиме А по уровню нелинейной фазы.
На рис. график девиации угла фазы получен как разность нелинейной фазы между ВК в разных режимах.
Угол фазы компонент сигнала в звуковом диапазоне отклоняется на несколько градусов,
но новые гармоники в виде Кг и ИМ в звуковом диапазоне в стереосцене динамически расползаются до 10 - 15 градусов.
Это приводит к деградации звука, "мыльной" стереосцене...
Скорее по этой причине слухачи любят режимы А и короткие тракты, где проще достичь минимальной фазовой нелинейности тракта,
хотя есть глубокоосники, показывающие по нелинейной фазе лучшие результаты чем короткие тракты в режиме А.
И многие глубокоосники более всеядны и лучше взаимодействуют с комплексной нагрузкой ДГ посредственного качества.
Как всегда качество стереосцены упирается в качество компонент стереотракта, который нужно правильно оценить.

[Orion33]

Сергей, если позволишь, напишу тут тоже свои мысли по поводу отклонения угла фазы и его девиации.
Я последнее время тоже провел несколько моделирований своего усилителя и фонокорректора по обсуждаемой методике и пришел к несколько иной трактовке происходящих процессов.

Во-первых, увеличение угла фазы - это не плохо. Это результат задержки прохождения сигнала в цепи усилителя. Оно всегда имеет место быть, и потому его не стоит опасаться. Главное, чтобы отклонения фаз гармоник коррелировали.

Во-вторых, в связи с вышесказанным выражение отклонения и девиации фазы в градусах от частоты не удобно. Ведь усилитель как четырехполюсник имеет постоянное время задержки сигнала, а потому изменение фазы для каждой компоненты будет разным и увеличиваться с ростом частоты. В идеальном случае все компоненты должны иметь одинаковую задержку и одинаковую девиацию (для линейного усилителя). В этом случае удобнее нормировать относительную фазу как раз на абсолютную временнУю задержку, деля фазовый спектр на (360*f). В градусах полезно выражать нормированный угол, на который будет искажаться положение КИЗ при данной временнОй девиации.

В-третьих, увеличение задержки и наличие девиации при росте напряжения входного сигнала обусловлено "затягиванием" фронта импульса, т.е. ни чем иным как скоростью нарастания напряжения. Чем она выше, тем меньше будет девиация. А она выше тогда, когда полоса усиления шире.

[wert]

Приветствуется любой конструктивизм и подходы по не топтанному полю.
Тем более математические операции со спектрами как сложение и вычитание не приводят к искажениям во временном домене.
Адекватность разности фаз комплексных спектров подтверждена фазой кросс спектра входного и выходного напряжения, при совпадении значений до 14 знаков после запятой, на много порядков ниже уровня фазовых шумов усилителей.
Угол фазы компонент сигнала на выходе усилителя не равномерен по диапазону, растет с повышением частоты.
Угол фазы компонент сигнала от нуля на низких частотах до десятка градусов на частоте 20 кГц к чему может привести.
Рассуждения можно разбить на два этапа.
1-ый этап - электрический тракт-излучатель - формирование стереосцены и источника звука в ней.
2-ой этап - восприятие человеком источника звука.
На первом этапе картина может выглядеть следующим образом:
Характеристика источника звука в стереосцене может содержать три составляющие - частотная посылка, амплитуда и фаза компонент частотной посылки.
Частотная посылка дает представление об источнике звука и его свойствах,
Амплитуда частотных компонент дает представление о расстоянии и размере источника звука.
Фаза частотных компонент дает представление о точке стояния источника звука в стереосцене по горизонту.
Собственно задача звукового тракта на первом этапе сформировать стереосцену и обьекты в ней с минимальными искажениями амплитуды и фазы частотной посылки для каждого обьекта.
Теперь представим, усилитель дает значительный начальный угол фазы, который в диапазоне звуковых частот может менять свое значение от нуля внизу частотного диапазона до к примеру 10 градусов на частоте 20 кГц.
Это означает, если обьект описывается широкополосной частотной посылкой, тогда обьект исказится, растянется по горизонту до 10 градусов и чем дальше обьект позиционируется от слушателя, тем больше будет его искажение. Т.е. чем меньше постоянный угол фазы усилителя в звуковом диапазоне, тем более точное позиционирование обьекта можно ожидать в стереосцене.
Тем более каждый канал усилителя и излучатель имеют свои характеристики постоянного угла фазы в диапазоне частот, что может значительно размазать обьект в стереосцене.
Девиация фазы компонент сигнала в таких условиях размывает границы обьекта, девиация фазы новых гармоник вследствие большой величины вообще может размазывать "тени" звукового обьекта по всей стереосцене и накладываться на другие обьекты.
Задержки и девиацию задержки обьекта возможно удобно рассмотреть на этапе восприятия человеком фронта звуковой волны, хотя как тут обойтись без частотных компонент их амплитуды и фазы, что собственно формирует звуковой образ.
Это размышления вслух не более, нужны измерения, исследования, поиск, обсуждение результатов.
Андрей, я благодарен за подключение к дискуссии и поиску качественного звука.

[Orion33]

Распространение в линейной среде с конечной скоростью звука вносит задержку фронта импульса, которая постоянна для всех компонент сигнала. Поскольку цикл колебания любого периода делится на 360 градусов, поэтому абсолютное значение задержки в секундах для одного градуса разных частот будет разным и увеличиваться с ростом частоты. К примеру, ты стоишь от источника звука на расстоянии 3.4 метра. При скоролсти звука 340 м/с сигнал частотой 100Гц будет иметь задержку 10мс = 360 градусов, сигнал 1кГц - 10мс = 3600 градусов, 10кГц - 10мс = 36000 градусов и т.д.

Таким образом, это не дефект, а свойство линейной среды. Теперь если ты используешь усилитель, то он увеличивает задержку, пусть на 1мс, но для всех компонент одинаково, при этом задержка в градусах тоже увеличится пропорционально для каждой частоты. Вот если не пропорционально, то тогда это плохо. И изменение этих задержек при разном воздействии - плохо. А сама по себе задержка, но постоянная и пропорциональная - нет.

[A.B.ANTONOV]

Вот если не пропорционально, то тогда это плохо. И изменение этих задержек при разном воздействии - плохо. А сама по себе задержка, но постоянная и пропорциональная - нет.

Ухи не чувствуют статическую фазу и об этом много классики написано. А вот динамика фазы неминуемо порождает изменения в частотном спектре
и только это ухи и могут услышать. Тогда какой смысл анализировать фазу? Всё фазовые девиации неминуемо должны отражаться в частотном спектре.
Весь вопрос в размере окна ффт и только.

[Orion33]

Гвоздь можно забить разными способами. Вопрос времени и удобства.

[A.B.ANTONOV]

Гвоздь можно забить разными способами. Вопрос времени и удобства.

Молотком быстрее и удобнее.

[wert]

Распространение в линейной среде с конечной скоростью звука вносит задержку фронта импульса, которая постоянна для всех компонент сигнала.

На первом этапе нужно сформировать фронт звуковой волны и понять какая информация в нем заложена.
Ну а далее распространение звуковой волны и восприятие человеком.
И конечно характеристики усилителя и излучателя на первом этапе важны, на втором этапе свойства среды и ауральное восприятие.
Алдошина так зарубежные источники упорядочила, что у всех создано устойчивое мнение будто фазовые характеристики звукового тракта совсем не важны, но это же не так.
Та же задержка есть производная фазового сдвига по частоте. Как сигналы рассматривать без фазы?
Групповое время запаздывания в электрическом тракте целое направление, зависит в том числе от формы сигнала или от фазы компонент сигнала.
Разные усилители дают разную задержку и разную неравномерность ГВЗ компонент сигнала в звуковом спектре.
Это легко можно продемонстрировать.
Нужно также учесть, нет идеально линейной фазы или линейной задержки, в фонограммах, усилителях всегда присутствует девиация, которая "подсвечивает" линейный образ.
Очевидно линейные и нелинейные искажения в усилителях существуют всегда вместе и их сочетание способствует формированию звукового образа.
Это лишь рассуждения вслух.

[wert]

Покажу пример зависимости угла фазы сигнала и группового времени задержки.
Выходной каскад в режиме А в отличие от режима АВ имеет на порядок меньшие искажения фазы и группового времени задержки.
Скорее всего область коммутации каскада в АВ генерит более широкополосные гармоники с крутыми фронтами/спадами что отражается на искажениях фазы и ГВЗ.
Графике ГВЗ показывает реакцию ВК на меандр с опережением.
Длинные тракты с глубокой ООС дают ГВЗ на порядок больше чем ВК АВ.
Учитывая что ГВЗ фактически показывает время прохождения сигнала через тракт, можно представить и измерить какое ГВЗ в звуковом диапазоне даст динамический излучатель.
На рисунке графики искажений угла фазы и ГВЗ
красные графики ВК в режиме АВ
синие графики ВК в режиме А