О линейности системы АС + усилитель

[Михаил45]

У ЮМ не суперкомната, а хорошо заглушенная комната, что позволяет слушать на сверхмалых мощностях. С низким уровнем НИ. А с такими источниками и АС трудно слушать плохо.

[оператор]

Создать линейную систему можно только с пониманием того, что УНЧ нагружен не просто на катушку, а на катушку, которая движется в магнитном поле.
Динамик, нагрузка в комплексе: динамик-АС-комната невероятно сложная система.

Нагрев, ЭДС, собственные резонансы, резонансы помещения, разгон, торможение, нелинейность и еще множество факторов, описать которые, а тем более моделировать в симуляторе вряд ли возможно.

Практически.
1. Необходимо стараться снижать, насколько это возможно выходное сопротивление.
Стоит отметить, что вероятно, типично приводимое выходное сопротивление УНЧ, например "Кд - 150 на частоте 400 Гц", как это обычно приводится в паспортах, к реальному механическому торможению и управляемости динамика имеют слабое отношение.
Вероятно, реальный параметр влияющий на физическое торможение и разгон катушки динамика это выходное сопротивление по постоянному току, т.е. сопротивление, измеренное не на 400 Гц, а на постоянном токе.
Это и разъемы и реле защиты и площадь сечения печати и жгутов. Конечно и схемотехника ВК.
2. Нужно обеспечить энергетический потенциал БП, повышать перегрузочную способность по току и напряжению усилителя.
3. И, конечно усилитель должен быть устойчив к воздействию противо-ЭДС и высокочастотных помех, наведенных на акустические кабели.

[misterzu]

Резонансы комнаты на линейность влиять не должны, они АЧХ будут портить, ну а линейность - как следствие этого, если считать что диффузор будет активно участвовать в резонансе и будет просто сильнее двигаться
Кстати а вот колонка-как-микрофон навело на мысль как можно точно померять линейность АС на относительно малых сигналах, причем вообще без микрофона. Если предположить что линейность АС как микрофона будет соответствовать линейности АС как АС
А имеенно: взять 2 источника звука (синуса конечно же) с близкорасположенными частотами и тестируемую колонку, в которую будут орать вышеупомянутые источники. Мерять разностную и суммарную составляющие спектра интермодуляций на выходе АС (кроссовер - долой), отбрасывая кратные гармоники (которые будут в себя включать искажения излучаетелей). Мерять можно как по напряжению так и по току. В первом случае - просто меряем ЭДС (полагаю будет измерена линейность механики, т.к. токи, а значит и магнитные эффекты будут пренебрежимо малы), во втором - коротим выход АС низкоомным шунтом и меряем ток черезе него. Такое измерение учтет и эффекты нелинейности магнитопровода. Ток можно мерять или по напряжению на шунте, а если оно окажется слишком мало - использовать повышающий мини-трансформатор на _хорошем_ сердечнике (желтые колечки от материнок наверное пойдут), хотя в этом случае результаты будут уже не так чисты.
Вопросы только: верно ли мое интуитивное предположение о том что измеренная линейность АС-как-микрофона будет соответствовать линейности АС-как-АС (а может измерения таким образом уже практикуются?), и два - как бы это по интермодуляционному спектру потом получить классический спектр от базовой частоты, все таки хочется именно его... Нуна бы почитать матчасть..

[SAPR]

измеренная линейность АС-как-микрофона будет соответствовать линейности АС-как-АС

Думаю нет. У АС\микрофон будет маленькое смещение диффузора (я не представляю, как нужно "орать" в АС, чтобы получить хоть какое-то значительное смещение дифф.). Т.е., измеренная нелинейность как то будет соответствовать нелинейности АС при совсем малых уровнях сигнала. А ведь интерес представляет как раз нелинейность при номинальных мощностях/ больших смещениях дифф., когда в полный рост проявляются интермодуляционные искажения голов.

[Pest]

Необходимо стараться снижать, насколько это возможно выходное сопротивление.

Причем следует заметить, в контексте самого усилителя это выходное сопротивление ВК до охвата ООС.

Вероятно, реальный параметр влияющий на физическое торможение и разгон катушки динамика это выходное сопротивление по постоянному току, т.е. сопротивление, измеренное не на 400 Гц, а на постоянном токе.

Почему? На постоянном токе динамики не работают.

И, конечно усилитель должен быть устойчив к воздействию противо-ЭДС

Это изначально зависит от п. 1.

[оператор]

Конечно, я говорю о системах УНЧ-АС, более менее приближенных к живому звуку.
Ламповые однотакты и полочники вне обсуждаемых процессов в большей степени, хотя некоторые факты говорят об обратном.

Относительно противо-ЭДС.
Вряд ли стоит отрицать эффективность и практическое применение, например таких систем, как ЭМОС.
Колебания динамика реально уменьшаются, что говорит о пользе согласования, но ЭМОС имеет много других проблем, устраняя одно - порождает другое, впрочем это отдельная тема.
Я, считаю, что улучшать управление динамиком лучше не ЭМОСом, а снижением выходного сопротивления и пр. мерами, описанными мною, выше.

Насколько у Вас имеется проблема противо-ЭДС, легко проверить. Опыт описан выше.
Отключаем одну колонку - делаем чуть выше номинальной мощности уровень и смотрим, как ведет себя динамик, отключенной колонки.
Можем измерить, даже!, уровень наведенного напряжения.
В моей КДП 25 кв.м на АС обратный рупор Сонидо-175, в отключенной колонке наводится несколько вольт.

Представим себе, что это напряжение свободных колебаний поступает на выход Вашего ВК. Насколько усилитель в состоянии это переварить?
Большой вопрос.
В одной из статей архива, точно не помню - предлагалось проверять усилитель на устойчивость подавая ему на выход дестабилизирующее напряжение.
Но, совершенно очевидно, что давить эту ЭДС эффективно будет усилитель с низким выходным сопротивлением, именно по постоянке, поскольку ООС тут не помощник.

[Pest]

В моей КДП 25 кв.м на АС обратный рупор Сонидо-175, в отключенной колонке наводится несколько вольт.

Тут по хорошему нужно бы еще ток померить. Понятно, что при работе от УМЗЧ ускорение диффузора и противо-ЭДС должно быть гораздо выше.
Кстати, а нельзя ли противо-ЭДС рассчитать в зависимости от ускорения диффузора?

Представим себе, что это напряжение свободных колебаний поступает на выход Вашего ВК. Насколько усилитель в состоянии это переварить?
Большой вопрос.

На дискретных эмиттерных повторителях в УМЗЧ это можно проверить, правда придется несколько переделать конструкцию...

Но, совершенно очевидно, что давить эту ЭДС эффективно будет усилитель с низким выходным сопротивлением, именно по постоянке, поскольку ООС тут не помощник.

Не много не понял: обычно на ПТ(и НЧ) к выходу сильнее всего "приложена" ООС. Величина сигнала ошибки на НЧ тоже минимальна за счет максимального петлевого усиления на этих частотах.

[SAPR]

напряжение свободных колебаний поступает на выход Вашего ВК. Насколько усилитель в состоянии это переварить?

Да легко переварит.

предлагалось проверять усилитель на устойчивость подавая ему на выход дестабилизирующее напряжение.

Стандартная процедура - измерение выходн. сопр.усилителя путем вдувания ему в ...пу через сопр. , примерно равное сопр. нагрузки напряжения с другого усилителя. И ничего, переваривает.
Еще пример - мостовое включение усилителей, когда с другого конца нагрузки другой усилитель, в противофазе. По сравнению с этим - противоэдс голов АС -семечки. Однако усилители работают

именно по постоянке

т.е. все усилители с разделительным конденсатором на выходе - ффф топку?

поскольку ООС тут не помощник.

В осных - как раз помощник.

[ankus]

В одной из статей архива, точно не помню - предлагалось проверять усилитель на устойчивость подавая ему на выход дестабилизирующее напряжение.
Но, совершенно очевидно, что давить эту ЭДС эффективно будет усилитель с низким выходным сопротивлением, именно по постоянке, поскольку ООС тут не помощник.

УМЗЧ с глубокой ООС и низким вых. сопротивлением, в том числе с интегратором, именно по постоянному току способны противодействовать дестабилизирующему постоянному току (или "упираться" механическому давлению).

Но динамическая головка рассчитана именно на колебания звуковой частоты, относительно которых и решается задача минимизации искажений колебаний звукового давления относительно соответствующих электрических колебаний ЗЧ.

[оператор]

Я, просто задаю вопросы, пытаясь определить факторы, влияющие на согласование и линейность УНЧ-АС.

Эти вопросы возникли по причине следующего факта:
- Сравнительная эксплуатация усилителей с разными КД (не прослушивание, а длительная эксплуатация).
Имеется стандартное мнение, что КД выше 100 не нужен. Так, ли это теперь есть большие сомнения.

Факты таковы.
Сравнительная работа двух усилителей. Один стандартный промышленный с КД-200 по паспорту и второй самодельный с КД более 1000 по переменке.
Совершенно однозначно можно утверждать, что усилитель с КД более 1000, даже визуально уменьшает колебания динамиков любых АС, от полочников до ПРО топов.
Более того - АС с таки усилителем, меньше гудит, (даже ФИ), комнатные моды уменьшаются по уровню, динамики не "прыгают". Частотный диапазон увеличивается, вниз, так, что становится не нужен саб, работающий нормально с обычным усилителем в паре.
Кроме того, есть впечатление, что снижается общая компрессия АС и увеличивается ДД вверх по уровню, по сравнению со стандартным УНЧ.

Чисто теоретически, по сравнению с сопротивлением акустических кабелей такой высокий КД влиять на реальную работу не должен, а он влияет и влияет очень значительно.
Из всего это можно сделать вывод, что имеет место эффект не только низкого выходного сопротивления, но и способность усилителя переваривать весь спектр частот от акустического кабеля, начиная с ВЧ помех и заканчивая рокотом от винила и импульсными характеристиками УНЧ.
Возможно, есть что то еще, нужно думать и изучать.

[Валет]

Кстати, а нельзя ли противо-ЭДС рассчитать в зависимости от ускорения диффузора?

ЭДС индукции/самоиндукции пропорциональна не ускорению диффузора, а его cкорости.

[Pest]

Имеется стандартное мнение, что КД выше 100 не нужен. Так, ли это теперь есть большие сомнения.

Что есть КД? В документации указывается характеристика пропорциональная выходному сопротивлению усилителя на постоянном токе. Что такое выходное сопротивление усилителя? Это произведение выходного сопротивления ВК без ООС на глубину ООС. На постоянном токе выходное сопротивление ВК (в общем случае) - минимально, а глубина ООС максимальна. На переменном токе, где это важно для "контроля диффузоров" параметр деградирует т.к. выходное сопротивление ВК без ООС повышается, а глубина ООС падает.
Таким образом по общепринятому "DF" можно судить только о глубине ООС на НЧ иными словами об "общей" глубине ООС, того значения с которого начинается ее падение. Если DF низкий - схема мало-ООСная и наоборот. К "контролю диффузоров" это относится очень косвенно, т.к. там все будет зависеть не столько от глубины ООС, сколько от способности ВК без оной справляется с реактивной нагрузкой.

ЭДС индукции/самоиндукции пропорциональна не ускорению диффузора, а его cкорости.

Точно же, попутал!

[оператор]

К "контролю диффузоров" это относится очень косвенно, т.к. там все будет зависеть не столько от глубины ООС, сколько от способности ВК без оной справляется с реактивной нагрузкой.

Соответственно, реальную способность УНЧ контролировать динамик, по указанной в паспорте цифре КД можно считать весьма условной.
Поэтому, я и говорил о том, что реально можно оценить способность УНЧ контролировать динамик только по выходному сопротивлению по постоянке.
Эта цифра, реально показывает способность ВК, без учета ООС, схемотехники и пр. факторов. контролировать динамик.

И все таки не совсем понятно, как выглядит кривая выходного сопротивления обычного усилителя с ООС на участке, характеристики от постоянки, до 1000 Гц, например, в реальных цифрах?

[Pest]

Поэтому, я и говорил о том, что реально можно оценить способность УНЧ контролировать динамик только по выходному сопротивлению по постоянке.
Эта цифра, реально показывает способность ВК, без учета ООС, схемотехники и пр. факторов. контролировать динамик.

Это спорно, потому как свойства ВК на ПТ максимальны в добавок и к максимальной ООС, там просто нечего смотреть - все максимально скомпенсировано.

И все таки не совсем понятно, как выглядит кривая выходного сопротивления обычного усилителя с ООС на участке, характеристики от постоянки, до 1000 Гц, например, в реальных цифрах?

Практически ровная линия, разумеется. Причем что на активной что на реактивной нагрузке. Но напряжение ошибки ООС в обоих случаях будет совершенно разное.

[оператор]

Это спорно, потому как свойства ВК на ПТ максимальны в добавок и к максимальной ООС, там просто нечего смотреть - все максимально скомпенсировано.

Почему спорно?
Какой смысл тормозить динамик на 1000 Гц.
Гасить собственные колебания нужно на частотах в единицы и десятки Гц.

Практически ровная линия, разумеется. Причем что на активной что на реактивной нагрузке. Но напряжение ошибки ООС в обоих случаях будет совершенно разное.

Насчет ровно линии я сомневаюсь. Схемотехника может быть разной.
Влияние интеграторов, ООС может быть отвязана по постоянке и тд. вероятно не все так ровно.
То, что нагрузка не влияет на выходное это и так понятно.

[Pest]

Какой смысл тормозить динамик на 1000 Гц.

Там есть смысл не только его тормозить, но и раскачивать. Ведь он совершает точно такие же по принципу колебания, как и на 100 Гц и 10 кГц.

Схемотехника может быть разной.

Да, может. Но я как-то привык рассматривать эмиттерные повторители в качестве ВК, от этого и отталкивался.

Влияние интеграторов, ООС может быть отвязана по постоянке и тд. вероятно не все так ровно.

Интегратор только усиливает КД на ПТ. К слову, на звуке введение "правильного" интегратора не отражается. ООС на ПТ размыкают редко и только в очень специфических схемах, думаю это можно не рассматривать.

[оператор]

Там есть смысл не только его тормозить, но и раскачивать. Ведь он совершает точно такие же по принципу колебания, как и на 100 Гц и 10 кГц.

Вы не поняли. Я, же говорил о частотах собственных и внешних резонансов ГД, т.е. там где есть паразитные колебательные процессы системы УНЧ-АС.
А, это не 100 Гц и не 10 кГц, это гораздо ниже.

Интегратор только усиливает КД на ПТ. К слову, на звуке введение "правильного" интегратора не отражается. ООС на ПТ размыкают редко и только в очень специфических схемах, думаю это можно не рассматривать.

Раз усиливает, то это уже не есть "ровная линия", не так ли. Интересно знать насколько усиливает в примерных цифрах?
По поводу звука это понятие субъективное. ЭМОС, например тоже на звуке не отражается, а по факту?
Почему ООС размыкаются редко? Конденсатор в ООС это обычное дело. Во множестве схем он есть. И там тоже не "ровная линия".

Мне кажется интеграторы, ЭМОСы и пр, вложенные цепи автоматического регулирования только добавляют нелинейных процессов в усилитель, которые очень сложно отследить инструментально, но их вклад объективно слышен.

И еще вопрос.
Что Вы скажете о позиции Селфа в части выходного сопротивления (цитирую):
При увеличении частоты усиливаемого сигнала выходное сопротивление также увеличивается из за того, что уменьшается влияние отрицательной обратной связи.
Из этого можно заключить, что выходнойимпеданс аудиусилителя ведет себя подобно индуктивности. Последовательное соединение этой индуктивности с емкостной нагрузкой вызывает проблемы.
Дуглас Селф.
"Проектирование усилителей мощности звуковой частоты".

[Pest]

Вы не поняли. Я, же говорил о частотах собственных и внешних резонансов ГД, т.е. там где есть паразитные колебательные процессы системы УНЧ-АС.
А, это не 100 Гц и не 10 кГц, это гораздо ниже.

Действительно, упустил это. Но сути это не меняет. В области частотного диапазона АС резонансы могут быть на любой частоте. Тут я действительно не пойму, чем принципиально в данном вопросе отличается 50, 100, 10к Гц? Ниже по частоте (где ГД перестают работать) импеданс АС все более напоминает активный. На ВЧ тоже самое за исключением того что там импеданс начинает походить на емкостной. Это две крайности одной стихии.

Интересно знать насколько усиливает в примерных цифрах?

Интегратор на ПТ усиливает на столько, на сколько велик его Open Loop Gain на ПТ, это умножается на КУ самого усилителя на ПТ ко входу которого подключен интегратор. Потом на это произведение делится исходное выходное сопротивление ВК без ООС.
Если брать какой-то средний случай прикидки ради, то у большинства современных ОУ которые целесообразно использовать в интеграторе усиление на ПТ обычно бывает от 60 до 80 дБ, исходное выходное сопротивление на ПТ у ВК думаю можно принять за 1 Ом или менее. (Тут, кстати, может помочь моделирование, но проще и точнее все же замерить).

По поводу звука это понятие субъективное. ЭМОС, например тоже на звуке не отражается, а по факту?

Если ЭМОС не отражается на звуке - значит не работает как положено. Или ГД работает в таком режиме изначально, что там нечего компенсировать. В практической возможности последнего есть большие сомнения...

Почему ООС размыкаются редко? Конденсатор в ООС это обычное дело. Во множестве схем он есть. И там тоже не "ровная линия".

Там наоборот ставят конденсатор который максимально углубляет ООС на ПТ (КУ усилителя с ООС становится равным единице на ПТ). Это делается для снижения постоянного смещения на выходе и одновременно для защиты от ИНЧ.

[оператор]

Это все понятно.
Резонансы и нелинейности УНЧ-АС могут быть на любой частоте диапазона, но максимальный вред от них проявляется на низких частотах, если я правильно понимаю все эти танцы с ЭМОС?

Таким образом можно сделать вывод:

Выходное сопротивление от частоты - это далеко не "прямая линия".
И для каждого конкретного случая УНЧ-АС будет иметь свои значительные особенности по управлению ГД.
Допускаю, что именно форма этой линии в значительной степени влияет на согласование и линейность системы.
Особенно для многополосных АС, длинноходовых НЧ динамиков, ФИ.

Причины - влияние схемотехники ВК, типа ООС, топологии печати и монтажа, внутреннего сопротивления ИБП, влияние контактов подключения АС, контактов защитного реле, цепей Цобеля и корректирующего дросселя и пр.

[audiomun]

Вот небольшая статья, может быть кому-то интересно будет прочитать.....