Транзисторное звучание и музыкальная гармония

[victorpg]

Исследования в области феномена транзисторного звучания привели к значительному изменению схемотехники усилителей и улучшению восприятия музыкальных произведений. Однако феномен остался. Предлагается рассмотреть это явление с точки зрения изменения задержки распространения сигнала в трактах транзисторных УНЧ.
Любой из реальных усилителей обладает временем задержки прохождения сигнала. В значительно мере время задержки определяется параметрами емкостей pn переходов. При изменении амплитуды сигнала емкость pn- переходов меняется. Как следствие, меняется время задержки прохождения сигнала через тракт. Динамическое изменение времени задержки сигнала – это не что иное как паразитная фазовая (читай частотная) модуляция. Наибольшее влияние эта паразитная модуляция оказывает на высокочастотные сигналы.
В качестве примера можно рассмотреть взаимодействие двух синусоидальных сигналов – 200 Гц большого уровня и 6 КГц низкого уровня. Для упрощения предположим, что сигнал высокого уровня оказывает влияние на тракт, а низкоуровневый не оказывает. На самом деле оба сигнала оказывают влияние, только в разной степени. Высокоуровневый сигнал будет изменять величины емкостей переходов пропорционально амплитуде. Т.е. величина задержки сигнала будет изменяться пропорционально синусоидальному сигналу 200Гц . Это приведёт в свою очередь к частотной модуляции синусоидального сигнала 6 КГц.
С точки зрения законов музыки происходит процесс нарушения гармонического звучания (не путать с гармоническими искажениями). Возникает диссонанс.
Человеческое ухо очень чувствительно к диссонансам. Этим объясняется тот момент, что профессиональные музыканты могут простить Кги =0.1%, но очень хорошо слышат транзисторное звучание, связанное с паразитной частотной модуляцией.
Возможно, этим же объясняется более музыкальное звучание коротких трактов при прочих равных условиях.
Возможно, этим же объясняется лучшее звучание трактов, выполненных на высокочастотных транзисторах, у которых емкости pn-переходов значительно меньше.

[korolkov24]

Боковые частоты, возникающие в результате амплитудной модуляции ВЧ напряжения НЧ напряжением, и фазовая модуляция, обусловленная динамическим изменением ёмкости переходов, не является частотной модуляцией. То же самое происходит в точечном источнике звука, только этот эффект там ярче выражен. Средняя часть диффузора, воспроизводящая высокие частоты, модулируется низкочастотными колебаниями всего диффузора, при этом ярко выражен эффект Лесли, основанный на эффекте Доплера.
Значительное влияние на эффект транзисторного звучания оказывает, низкое внутреннее сопротивление транзисторного усилителя, резкий спад гармоник, и маскирование высших гармоник, низшими, в ламповом усилителе, наличие модуляции 100Гц, в динамическом режиме – ламповый усилитель. Неравномерность внутреннего сопротивления, лампового усилителя, в области средних и высоких частот, что как ни странно, благоприятно сказывается на работе акустических систем.

[Olegyurich]

Любой из реальных усилителей обладает временем задержки прохождения сигнала. В значительно мере время задержки определяется параметрами емкостей pn переходов.

Эта задержка ничтожно мала, достаточно посомтреть на ФЧХ или скорость нарастания.
Особенно если сравнить с задержками АС.

[SashaNetrusov]

Т.е. величина задержки сигнала будет изменяться пропорционально синусоидальному сигналу 200Гц .

В динамике этот эффект куда д.б. сильнее. НЧ сигнал смещает диффузор в пространстве, соответственно задержка ВЧ сигнала модулируется на величину этого смещения / скорость звука...

[victorpg]

korolkov24 "фазовая модуляция, обусловленная динамическим изменением ёмкости переходов, не является частотной модуляцией".
Это не совсем так. В ходе нарастания задержки каждый последующий период модулируемого сигнала увеличивается на дельту Т. В ходе убывания - уменьшается. Изменение идёт по закону модулирующего сигнала. Это и есть частотная модуляция.

Добавлено через 23 минуты

Эта задержка ничтожно мала, достаточно посомтреть на ФЧХ или скорость нарастания.
Особенно если сравнить с задержками АС.

Скорость нарастания 10 в/мкс может дать 1% частотных искажений на 10 кГц

[korolkov24]

korolkov24 "фазовая модуляция, обусловленная динамическим изменением ёмкости переходов, не является частотной модуляцией".
Это не совсем так. В ходе нарастания задержки каждый последующий период модулируемого сигнала увеличивается на дельту Т. В ходе убывания - уменьшается. Изменение идёт по закону модулирующего сигнала. Это и есть частотная модуляция.

Добавлено через 23 минуты

Это фазовая модуляция, при частотной модуляции периоды колебаний не совпадают.
Промодулированные, высокочастотные колебания повёрнуты по фазе на небольшой угол. Если предположить невозможное, сдвиг фазы на частоте 6000Гц, в результате модуляции с частотой 200Гц, на угол 90 градусов, то, следуя расчётам:
Период колебаний 200Гц=5мс
Промодулированная частота на отрезке 1/4 периода равного 5мс = 6000Гц-1/4=5999.75Гц.
Биения разности частот 6000-5999.75=0.25Гц, что является неслышимой величиной, так как практически невозможно настроить, например три струны одной, верхней ноты рояля, с такими биениями, я не говорю уже о щипковых инструментах. Самое важное то, что время модуляции равно четверти периода 5мс/4=1.25мс, что гораздо меньше периода биений =4с, то есть модуляция теоретически не будет слышна, так как она находиться за порогом восприятия.

Добавлено через 7 минут

Скорость нарастания 10 в/мкс может дать 1% частотных искажений на 10 кГц

Если отклонение частоты будет более 0.05% произойдёт переворот фазы и усилитель будет охвачен положительной, обратной связью на этой частоте.

И всё же это фазовая модуляция, так как есть совпадение периодов, а их не совпадение противоречит устойчивости усилителя. Это уже фейзинг и частотные форманты.

Частотные искажения, как уровень напряжения на заданной частоте это другое дело, но к частотной и фазовой модуляции это отношения не имеет.

[Johny]

"victorpg" пишет:
"Исследования в области феномена транзисторного звучания привели к значительному изменению схемотехники усилителей и улучшению восприятия музыкальных произведений." - в огороде бузина, в Киеве дядька.
Усилитель усиляет, уши слушают.
Усилитель - железяка на полке.
Уши на голове.
"victorpg" пишет:
"Высокоуровневый сигнал будет изменять величины емкостей переходов пропорционально амплитуде. Т.е. величина задержки сигнала будет изменяться пропорционально синусоидальному сигналу 200Гц . Это приведёт в свою очередь к частотной модуляции синусоидального сигнала 6 КГц" - здорово конечно делать громкие заявления, но можно, для убедительности хотя бы, привести небольшой числовой пример этой ужасной модуляции емкости усиливаемым сигналом. Может не все так страшно?
"victorpg" пишет:
"С точки зрения законов музыки происходит процесс нарушения гармонического звучания " - да ни причем здесь законы музыки.
И "транзисторное звучание" ни причем.
Одинаково "говенно" звучат усилители низкого класса, что ламповые, что транзисторные.
"victorpg" пишет:
"профессиональные музыканты могут простить Кги =0.1%, но очень хорошо слышат транзисторное звучание, связанное с паразитной частотной модуляцией." - опять вранина.
Да профессиональные музыканты понятия не имеют о паразитной частотной модуляции и, тем более, "транзисторном звучании". А уж разделять на слух Кг=0,1% с другими значениями (конечно, если не брать для примера что-нибудь одноламповое с Кг=3...8%), точно не смогут.
"victorpg" пишет:
"Возможно, этим же объясняется более музыкальное звучание коротких трактов при прочих равных условиях.
Возможно, этим же объясняется лучшее звучание трактов, выполненных на высокочастотных транзисторах, у которых емкости pn-переходов значительно меньше."
Возможно, правильно сконструированные и построенные усилители просто лучше плохих.
Поднятая Вами тема - это давно и хорошо исследованная тема так называемых "TIM-искажений" и методов их снижения или даже исключения.
Best regards, Johny.

[Nick]

Поднятая Вами тема - это давно и хорошо исследованная тема так называемых "TIM-искажений" и методов их снижения или даже исключения

Это не TIM искажения. TIM искажения связаны с ограничением (скорости наростания). Здесь говорится об интермодуляционных фазовых искажения. Они существуют, и в усилителях с ООС они даже переходят в амплитудные интермодуляционные искажения....

[Yury Novikov]

Одинаково "говенно" звучат усилители низкого класса, что ламповые, что транзисторные.

Совешенно точно. Причем надо добавить, что класс усилителя мало связан с количественным уровнем искажений. Усилители Техникс имели чемпиониские низкие искажения и такое же чемпионски мерзкое звучание. Поэтому вопрос не в том, сколько искажений. Вопрос в том какие они, эти искажения. Насколько наличествующие искажения приятны или неприятны для слуха.

[Вольный Каменщик]

Усилители Техникс имели чемпиониские низкие искажения и такое же чемпионски мерзкое звучание.

У Техникса есть только одна модель аж 1972 ! года SU-9600,у нее классный звук.За хорошее состояние за этот мощник платят до 1000 евро.У меня дома были так же se-9060, A5 (у этого дизайн наикрасивейший),оба продал,не то.

[Yury Novikov]

У Техникса есть только одна модель аж 1972

Ну не одна, есть и еще несколько на микросборках типа ранних STK, но это как раз исключения подтверждающие общее правило.

[Johny]

Это не TIM искажения. TIM искажения связаны с ограничением (скорости наростания). Здесь говорится об интермодуляционных фазовых искажения. Они существуют, и в усилителях с ООС они даже переходят в амплитудные интермодуляционные искажения....

Под TIM-искажениями сегодня понимаются любые искажения передаточной функции во временной области, также в некоторых странах отдельными авторами принято название DIM-искажения.
Искажение передаточной функции на переходных процессах приводит к возникновению разных механизмов преобразования спектра исходного сигнала и разной степени влияния на диссонансное, негармоничное звучание усилителя, или любого другого элемента тракта звукопередачи.
Длина тракта звукопередачи измеряется не только, и не столько, количеством элементов и их влиянием на звучание, а в большей степени наверное грамотностью и уровнем разработчика, его эрудицией и образованностью, способностью оценить факторы, способные привести к деградации звука.
Best regards, Johny.

[Nick]

Я считаю единственно правильным определение которое например дано тут http://www.cordellaudio.com/papers/a...w_of_tim.shtml. Если у вас есть какие то другие более новые источники, интересно взглянуть, так же как и на методику их измерений. DIM вероятно более правильное название для данного случая. Вот что Bob Cordell пишет по этому поводу:

Before proceeding we should point out that TlM, which is
associated with negative feedback and its compensation, is
only one form of high-frequency intermodulation distortion.
The term "dynamic intermodulation distortion" (DlM) has
been used to describe the general class of intermodulation
distortions which depend on frequency as well as amplitude.
TIM is thus one form of DlM.

[victorpg]

[QUOTE=korolkov24;344572]
Из радиотехники известно, что процесс изменения фазы всегда сопровождается изменением частоты.
Например, поворот фазы на 360 градусов за период означает изменение частоты в два раза. Т.е. за период опорного колебания модулируемая частота должна совершить два колнбания. (Если уж совсем просто, то синусоида должна растянуться или сжаться за время изменения фазы)
В музыке диапазон в одну октаву- это изменение частоты в два раза. На рояле октава разбита на 12 полутонов (12 нот). При частоте основного тона 10 килогерц (100 микросекунд) разница в периодах колебаний соседних нот составит 100:12=8,3 микросекунды. Изменение этого интервала на 1микросекунду- это изменение на 12 процентов. А это для гармонического звучания в музыке громадная величина. И это будет резать слух даже неискушенного слушателя. Даже если динамические частотные искажения будут в 10 раз меньше, то звучание будет восприниматься как замусоренное и раздражающее.
Теперь об устойчивости усилителя.1 микросекунда на периоде 100 микросекунд – это изменение фазы на 360:100=3,6 градуса. С точки зрения устойчивости нормально спроектированного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, поворот фазы на 3,6 градуса величина несущественная.
Стоит заметить, что в усилителях с ООС опаздывающая обратная связь с динамически изменяющейся задержкой будет приводить к появлению дополнительных искажений.

[Yury Novikov]

10 килогерц

А это что за нота будет на 10КГц?

[Alex]

В музыке диапазон в одну октаву- это изменение частоты в два раза. На рояле октава разбита на 12 полутонов (12 нот). При частоте основного тона 10 килогерц (

У рояля??????? Когда к нему еще полторы октавы добавили?

[ANEK]

[QUOTE=victorpg;345031]

Из радиотехники известно, что процесс изменения фазы всегда сопровождается изменением частоты.
...
Стоит заметить, что в усилителях с ООС опаздывающая обратная связь с динамически изменяющейся задержкой будет приводить к появлению дополнительных искажений.

Изначально из математики.
Абсолютно справедливо, удивляюсь, почему
многие спорщики не помнят элементарные выводы из теории
периодических функций. Фаза и частота взаимно коррелированы,
применительно к модуляции следует говорить что фазовая есть
один из видов частотной и наоборот. Вид определяет лишь выбор
конкретного механизма исполнения.

Что касается динамики (DIM или TIM), замечу, что применение
сильно глубокой ООС, за что выступает кое кто на форуме, как
раз и выдвигает высокие требования к ФЧХ разомкнутого тракта.
Попробуйте вычесть из вектора сигнала вектор ОС, если он
развернут на угол, да еще и варьируется по уровню .
Усилок должен быть отлично вылизан, именно для допустимо малых
сдвигов фаз в рабочей полосе его реальная уже на мегагерцах,
что и обуславливает высокую скорость.
Если на твердом теле все это более-менее выполнимо, то на
лампах с трансформаторами практически нет.
Осюда любимое выражение некоторых аудиофилов "ООС портит звук".

Более интересно судя по названию темы узнать мнения о другом, безотносительно к проблеме одних негармонических искажений.
Реализовав высокие тебования к характеристикам своих УНЧ и модулей, мне однако часто приходится слышать субьективные предпочтения иных, с богатым нижними гармониками спектром ("ламповый", да и на ТТ тоже).
Это известная всем банальная истина.
Лично я считаю незачем превращать УНЧ в подобие музыкального инструмента со своеобразной формантой, хотя бы из-за потери его универсальности к разным трактам, с разной акустикой.
Лучше иметь совершенно нейтральный, добавив модуль эксайтера (обогатителя гармоник). Взамен совершенно не нужных эквалайзеров и темброблоков.
Эксайтеры широко применяют в студиях, для получения нужного звучания, хотя после оцифровки с высоким разрешением это делают
и программно.
Меня, как разработчика и любителя одновременно, гложет вопрос
метрики: где та золотая середина, к которой имеет смысл прийти
для обогащении спектра?
Везде треклятый человеческий фактор...

[korolkov24]

Сообщение от korolkov24
Из радиотехники известно, что процесс изменения фазы всегда сопровождается изменением частоты.
...
Стоит заметить, что в усилителях с ООС опаздывающая обратная связь с динамически изменяющейся задержкой будет приводить к появлению дополнительных искажений.

Это не моё сообщение, у вас с цитатой ошибочка.

[ANEK]

Это не моё сообщение, у вас с цитатой ошибочка.

Конечно, моя цитата была из victorpg, чего то отквотилось к кому его обращение Сорри.

[Andrey Orloff]

Из радиотехники известно, что процесс изменения фазы всегда сопровождается изменением частоты.
Например, поворот фазы на 360 градусов за период означает изменение частоты в два раза. Т.е. за период опорного колебания модулируемая частота должна совершить два колнбания. (Если уж совсем просто, то синусоида должна растянуться или сжаться за время изменения фазы)

Интересно, что нелинейные искажения возникают даже в линейных цепях, имеющих тот или иной наклон АЧХ (RC, LC-цепочки), если через эту цепь пропустить АМ-сигнал (аналог - колебание струны) на выходе имеем сразу АМ+паразитную ФМ (ЧМ) модуляцию...Это еще один камень в сторону различных корректоров АЧХ, коими являются всевозможные темброблоки и фильтры в АС..