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.

[_Сам_]

Т.е. усилители мощности являясь по структуре источниками напряжения никоим образом не влияют на искажения ДГ по THD.

правильнее сказать так: на стационарном синусе искажения вносимые усилителями теряются на фоне более мощного источника искажений ДГ.

Но при этом все три усилителя очень по разному звучат на одну акустическую систему.

очевидно, слух выделяет что-то другое, а вовсе не 2ю, 3ю и т.д. гармонику от одинокого синуса. Потому, как мне кажется, более информативен тест сложным многотональным сигналом.

[киса]

Каждый человек делает, то что умеет. Нас научили измерять гармонические искажения, мы и забавляемся этим ремеслом, постоянно спрашивая друг друга:

почему по разному звучат усилители?

Наши поиски скорее от безысходности. Всегда кажется, что измеряя этот параметр мы точно сможем спрогнозировать характер звучания будущего усилителя, ан нет. Успехов в поиске! С уважением, Юрий.

[wert]

очевидно, слух выделяет что-то другое, а вовсе не 2ю, 3ю и т.д. гармонику от одинокого синуса

Нас научили измерять гармонические искажения, мы и забавляемся этим ремеслом,

Измерения искажений звуковой волны наводят на мысль
- уровень искажений в амплитудном спектре (гармонические и интермодуляционные) не всегда зависит от усилителя.
Если усилитель глубокоосный, этот эффект проявляется максимально, THD IMD звуковой волны в основном определяются свойствами ДГ, искажения ДГ в звуковой волне доминируют.
Короткий безосный тракт усилителя привносит свои заметные искажения в амплитудном спектре, которые в звуковой волне суммируются с искажениями ДГ.
ДГ в свою очередь генерят разные искажения от короткого спектра гармоник до длинного.
И тут короткие безосные тракты с коротким хвостом гармонических искажений способствуют созданию звуковой волны с коротким спектром искажений.
Амплитудный спектр искажений это лишь половина вопроса о качестве звука.
Исследуя фазовые искажения звуковой волны приходишь к выводу,
линейные и нелинейные искажения угла фазы усилителя это то, что дает яркие различия между глубокоосниками,
и то, что заставляет многих отдать предпочтение коротким трактам.

[nemool]

Как на графике выглядят "линейные и нелинейные искажения угла фазы усилителя"?
Если вы про фазовый сдвиг в усилителе, то это понятие в некотором смысле виртуальное и для звуковых частот никак не связано с задержкой распространения сигнала во времени.

[wert]

Если вы про фазовый сдвиг в усилителе, то это понятие в некотором смысле виртуальное и для звуковых частот никак не связано с задержкой распространения сигнала во времени.

Можно согласиться если слушать любимые фонограммы в моно. За исключением времени задержки когда прослушивается эхо, реверберация.
А если слушать стерео, стереобаза состоит из обьектов, которые в рамках усилителя описываются уникальным набором частотных компонент. с их амплитудой и углом фазы.
Что искажает усилитель,
- частотный состав обьектов, добавляя гармоники,
- амплитуду частотных компонент сигнала из-за неравномерности АЧХ, добавляя паразитную модуляцию амплитуды из-за различных причин,
- угол фазы частотных компонент сигнала из-за неравномерности ФЧХ, добавляя паразитную модуляции угла фазы из-за различных причин.
Если первую составляющую (гармоники) еще каким то образом мы научились измерять,
вторую могли бы измерить, но не делаем,
то третий компонент - линейные и нелинейные искажения угла фазы сиганала, обьектов в стереобазе, реально все еще остается за кадром.

[wert]

Как на графике выглядят "линейные и нелинейные искажения угла фазы усилителя"?

Подобные графики в теме не раз представлял полученные эмуляцией и реальными измерениями.
На рис. модель одного из популярных на ВЕГАЛАБ усилителя.
На вход модели усилителя подан меандр 4 кГц,
на выходе усилителя меандр приобрел небольшие четные гармоники из-за динамического разбаланса усилителя.
Зона линейных искажений угла фазы гармоник меандра (зеленая), где уровень меандра на входе усилителя не влияет на угол фазы нечетных гармоник выходного напряжения.
Зона нелинейных искажений угла фазы гармоник меандра, тут проявляется эффект амплитудно-фазовой конверсии -
уровень меандра на входе усилителя влияет на угол фазы нечетных гармоник меандра выходного напряжения.

Это средний результат для модели усилителя, может быть на порядок лучше или хуже.
Реальные усилители как правило дают искажения угла фазы на порядок хуже от результата, полученного в модели.

---------- Сообщение добавлено 11.12.2018 в 17:51 ---------- Предыдущее сообщение было 10.12.2018 в 22:28 ----------

Приведу как пример еще одну модель усилителя (рис.2), где ярко видны не малые линейные и нелинейные искажения угла фазы,
испытательный сигнал меандр 4 кГц смешанный с несколькими синусами.
Линейные /нелинейные искажения угла фазы частотных компонент меандра достигают
4 кГц - 3,7^о/3,1^о
12 кГц - 11,6^о/8,4^о
20 кГц - 20^о/13^о
Существует мнение, что линейные искажения вообще не страшны, ну будет слышно чуть больше/меньше высоких или низких частот.
Но для стереобазы важна не только амплитуда частотных компонент образа, а также их фазовое состояние, которое определяет положение образа в стереобазе.
На примере модели усилителя видна неравномерность линейных искажений угла фазы в звуковом диапазоне частот порядка 20^о.

Обертона фортепиано не нормированы по частотному диапазону, их основная энергия находится в полосе звуковых частот,
Если энергия обертонов в районе частот 20 кГц достаточно велика, а усилитель имеет линейные искажения угла фазы в этом диапазоне близко 20^о ,
тогда фортепиано как кажущийся образ в стереосцене, стоящий перед слушателем на расстоянии 5 метров "растянет" по сцене по горизонтали до 2х метров.
Низкий регистр будет звучать всередине сцены, высокий регистр с его обертонами уплывет в сторону до 2х метров.
Если к линейным искажениям добавить нелинейные искажения угла фазы 13^о ,
тогда кажущийся образ фортепиано кроме растянутого состояния будет еще и динамически размыт в зависимости от уровня громкости звучания инструмента до 3,3 метра.
Итак все образы инструментов и вокалиста растянет и размоет по сцене.
Поэтому на мой взгляд очень важно, чтобы каждый элемент усилительного тракта,
в том числе усилитель имели минимальные линейные и нелинейные искажения угла фазы частотных компонент усиливаемого сигнала.

[wert]

Для проведения измерений качественных характеристик усилительного тракта был приобретен прибор от NI USB 4431.
Главное отличие - четыре анализатора спектра амплитуды, фазы, и один генератор.
После калибровки прибор дал не плохие результаты по измерению разницы угла фазы и приемлемые амплитудно-фазовые искажения между каналами.
Проверка параметров проводилась на модулированном частотой 100 Гц меандре 4 кГц. Амплитуда напряжения испытательного сигнала 2 В.
Собственные искажения прибора на рис.
Амплитудно-фазовые искажения нечетных гармоник меандра на уровне -80 дБ.
Разность угла фазы частотных компонент меандра составляет милиградусы,
что более чем достаточно для измерения искажений угла фазы частотных компонент сигнала усилительного тракта и звуковой волны.

[Teoretic]

Offтопик:
Фаза и угол - это синонимы, лучше не пользоваться тавтологией "угол угла" (угол фазы).

[wert]

Благодарю за замечание.
Я могу пользоваться выражением сдвиг фазы, часто применяется на территории СНГ,
или отклик фазы, чаще в зарубежных источниках и измерительной технике.

На первом этапе попробую локализовать реальный источник звука в пространстве по минимуму амплитудно-фазовых искажений,
на втором этапе попытаюсь локализовать кажущийся источник в стереосцене, определить его характеристики в двух - трехмерном пространстве,
на третьем этапе - графическое отображение реального и кажущегося источника звука в двух-трехмерном пространстве в зависимости от характеристик источника.
Ну а далее можно будет оценить какие искажения привносит усилительный тракт в кажущийся источник звука.

[wert]

Не простое это дело собрать "измерительный" звуковой комплекс.
Каждый элемент вносит свои амплитудные и фазовые искажения.
казалось самое простое - регулятор громкости, ан нет, в среднем положении регулятор громкости дает искажение фазы до 5 градусов.
5 градусов многие советские переменные резисторы,
до 1 градуса ALPS,
китайский "ALPS", на рис искажения фазы в звуковом диапазоне частот для переменного резистора 50 кОм, регулятор в среднем положении.
на частоте 20 кГц искажения фазы достигают 2,1 градус, на частоте 100 Гц близко к нулю градусов.

[Сергей Гапоненко]

Коллеги,
Мне кажется, что технически довольно просто сделать такие эксперименты.
Подключив АС к УНЧу, подать ему на вход N синусоид (N=1,2,3,...) и измерить спектр на выходных клеммах. Затем сравнивать данные измерений для различных УНЧей.
Неужели никто этого не делал?
Причем , я думаю, что важно раздельно делать опыты с набором синусоид из интервала, в котором находится резонанс динамика и с набором в интервале, где нет резонанса. Если резонанс не учитывать, то можно просто брать R+L вместо динамика. Дополнительно можно к R+L добавить R+C (цепочку Цобеля, которую часто добавляют в АС).
На форуме столько экспертов! Я уже молчу про профессиональных разработчиков в фирмах.


С Новым Годом! С Новым Звуком?

Здоровья в организме, оптимизма в жизни и положительных впечатлений от аудиохобби (или аудиопрофессии)!

[wert]

На форуме столько экспертов!

По теме вверх можно подняться и почитать о проведенных экспериментах взаимодействия усилителей и ДГ ЕMINENCE, MAG, советских динамиков.
Была найдена причина влияния импеданса кабеля на звучание динамика.
Были найдены причины возникновения больших нелинейных искажений фазы звуковой волны вблизи резонансных частот динамиков.
Влияние выходного импеданса усилителя на уровень нелинейной фазы звуковой волны....
И много другого на мой взгляд интересного.
Часто "местные эксперты" утверждают, что фаза никоим образом не влияет на звук,
скорее поэтому на найденные эффекты нелинейной фазы звуковой волны внимания мало кто обратил.
Присоединяюсь к поздравлениям с Новым Годом и желаю качественного звука всем кто ищет тот самый звук.

[wert]

На первом этапе попробую локализовать реальный источник звука в пространстве по минимуму амплитудно-фазовых искажений

Провел начальную фазу эксперимента по позиционированию ДГ в пространстве по минимальным амплитудно-фазовым искажениям.
Излучатель AMTPRO-4
Сигнал - меандр 4 кГц, смешанный с синусом 100 Гц.
Два измерительных микрофона ECM8000 на расстоянии друг от друга 10-15 см.
Анализатор NI USB 4431, программа анализа написана в LabView.
Комната не демпфирована.
Ошибка в виде амплитудно-фазовых искажений рассчитана как нормированная разница амплитудно-фазовых спектров напряжений двух микрофонов.
Так как амплитуда сигнала с выхода микрофонов практически одинаковая, не зависимо от позиции источника звука по горизонтали,
то в спектре амплитудно-фазовых искажений доминирует в основном фазовая ошибка.

Результат превзошел ожидания,
отклонение микрофонов от оси излучения на градусы дает заметное увеличение амплитудно-фазовых искажений.
Отклонение источника звука от нулевой оси на 10-15 градусов дает увеличение амплитудно-фазовых искажений с -65 дБ до -35 дБ.
Такой результат получен без особого выравнивания каналов.
Думаю на первом этапе провести юстирование и калибровку измерительной установки в звуковом диапазоне и сделать условное демпфирование комнаты.

[wert]

Позиционирование ДГ в пространстве по минимуму амплитудно-фазовых искажений прошло успешно,
на данном этапе важно определить частотный состав сигнала и можно достаточно точно определить направление на сигнал, но это можно сделать поворотом двух микрофонов.
На втором этапе эксперимента можно определить направление на источник звука при статически расположенных микрофонах.
Угол от центральной оси микрофонов на источник звука можно определить по частотной нарезке окон по 1 Гц наиболее мощных компонент сигнала (для устойчивости и точности),
для определения угла на источник звука достаточно из фазового спектра сигнала первого микрофона вычесть фазовый спектр сигнала второго микрофона.

Результат превзошел ожидания, после юстировки системы микрофонов, точность определения направления на источник звука доли градуса при статически расположенных микрофонах.
Но это предварительный результат, нужно сделать много замеров в диапазоне +/-45 градусов от центральной оси микрофонов, чтобы удостовериться в точности способа измерения угла на источник звука.

[wert]

очевидно, слух выделяет что-то другое, а вовсе не 2ю, 3ю и т.д. гармонику от одинокого синуса.

Эволюция заставила практически всех млекопитающих пользоваться слуховыми образами, точное определение этого образа часто связывалось с опасностью, жизнью, питанием.
Поэтому, чем больше препятствий в определении звукового образа и его положения, тем больше дискомфорта ощущаем, в том числе и мы слушая звукозаписи через стереокомплексы.

Эксперимент по определению положения ДГ по горизонтали можно считать результативным.
Во всяком случае в диапазоне частот 10 кГц-20 кГц в обычной комнате без демпфирования удается определить системой двух микрофонов положение ДГ с достаточной точностью.
Диапазон 20 Гц - 10 кГц требует безэховой камеры. Чем ниже частота, тем сильнее влияют отраженные звуковые волны на результат.
Пока я построю безэховую камеру чтобы покрыть экспериментом весь звуковой диапазон, можно продолжить эксперименты в диапазоне 10 кГц - 20 кГц.

Следующий этап - это определение местоположения кажущегося источника звука в стереобазе.
Для этих целей записывается источник звука при разных углах от центральной оси микрофонов
с дальнейшим воспроизведением через стереосистему и определением местоположения кажущегося источника звука.
Полученные результаты буду выкладывать .

[wert]

Вернемся к определению местоположения источника звука в звуковом диапазоне 20 Гц - 20 кГц.
Фазовым методом, поворотом системы двух микрофонов удалось определить направление на источник звука с точностью около градуса во всем звуковом диапазоне.
Но...
определение местоположения источника при статически расположенных микрофонах возможно в диапазоне 1 кГц - 3 кГц при расстоянии между микрофонами 10-15 см.
Выше указанного диапазона частот появляется большая ошибка измерения.
Например, на частоте воздействия 15 кГц при расстоянии между микрофонами до 5 см,
физическое отклонение источника звука от оси микрофонов на 20 градусов дает измерение фазы звуковой волны до 180 градусов,
при этом в диапазоне 1-3 кГц все нормально и укладывается в допустимые погрешности.
Объясняется такой эффект "укладкой" четверти звуковой волны между микрофонами
и некоторой фазовой "нечувствительностью" открытых микрофонов при их сближении на расстояние менее 5 см.
В верхнем диапазоне частот нужны улавливатели звуковой волны "локаторного" типа с фильтрацией переотраженных волн.

Предварительные соображения - продолжаем "исследования" с пристальным вниманием к частотной области 1-3 кГц - зоне максимальной чувствительности уха к фазе звуковой волны.

[wert]

Амплитудно-фазовым методом по минимальной амплитудно-фазовой ошибке удалось обнаружить кажущийся источник в стереобазе.
И не просто обнаружить, но и измерить характеристики данного обьекта!

Обьект состоит из двухчастотной посылки 1 кГц и 15 кГц с одинаковой амплитудой и фазой.
Стереобаза сформирована усилителем Vincent SV-231, две ДГ - AMTPRO-4.
Расстояние между ДГ 1 метр.
Измерение кажущегося обьекта проводится на расстоянии 1 метр от линии ДГ, на одинаковом расстоянии от ДГ.

Вначале зафиксировано положение двух микрофонов по минимуму амдитудно-фазовых искажений на частоте 1 кГц,
данное положение совпало с нулем градусов на частоте 1 кГц, положение совпало (очень близко) с центральной осью между ДГ.
Далее поворачиваем пару микрофонов до минимальных амплитудно-фазовых искажений на частоте 15 кГц и нуля градусов на частоте 15 кГц.
Разница положений - направлений пары микрофонов на частотные посылки 1 кГц и 15 кГц составила 5 градусов.
Это говорит о том, что кажущийся источник, состоящий из двухчастоной посылки, размыт по горизонтали.
Не сложно рассчитать расстояние по горизонтали между двумя частотными посылками,
данный параметр может описать характеристику кажущегося обьекта, и усилительного комплекса.
Далее можно оценить качество усилительного тракта по минимальному разбегу частотных компонент кажущегося обьекта по горизонтали
и оценить нелинейную фазу звукоусилительного комплекса по размытию кажущегося обьекта в зависисмости от амплитуды частотной посылки.
Данные измерения требуют демпфирования комнаты для прослушивания и измерения, тогда можно достичь высокой повторяемости результатов.

[wert]

Результаты экспериментов с локализацией реального источника звука
и источника, созданного искусственно в стереобазе, не согласуются с действующей теорией аурального восприятия звука.
Где фаза звуковой волны практически не рассматривается, а направление на источник звука в низкочастотной области
определяется мозгом вследствие разницы звукового давления между ушными раковинами.
А в высокочастотной области звукового диапазона фактически все тело неизученным образом участвует в определении направления на источник звука.

Эксперимент по определению местоположения реального источника а затем созданного искусственно, наталкивает на мысль,
если искусственный источник звука в стереобазе можно достаточно точно локализовать в пространстве и измерить его параметры,
не говорит ли это о том, что данный источник не является мнимым или кажущимся?
Он вполне реален, создается энергией, излучаемой усилительным комплексом и сам такой источник
в свою очередь излучает волновую энергию в виде звука.
Иначе как можно обьяснить точную локализацию такого источника в пространстве амплитудно-фазовым методом?
Продолжаю ставить эксперименты с локализацией источника звука в стереобазе
и уже избегаю определения мнимый или кажущийся, время и результаты эксперимента покажут.

[Scop]

Roger Waters Flickering Flame 2003
№5 Three Wishes в начале телевизор слева, в конце - собака справа.
Это мнимые , или кажущиеся?

[wert]

Roger Waters Flickering Flame 2003
№5 Three Wishes в начале телевизор слева, в конце - собака справа.
Это мнимые , или кажущиеся?

Реальная энергия приносит море эмоций и удовольствия,
как ее не назови а эффект будет тот же.