Немного теории искажений

[Scop]

Не секрет, что существующие показатели нелинейных искажений с очень большой натяжкой могут характеризовать субъективное качество воспроизведения. Из-за этого искажения различают на искажения громкоговорителей и усилителей, ламповые и транзисторные, искажения активных и пассивных элементов и т.д. и т.п. И в каждом из этих разделов есть свое деление на хорошо/плохо, можно/нельзя, слышно/не слышно.
После некоторых раздумий возникло предположение разделить имеющуюся в звуковом тракте нелинейность на два класса:
1. Детерминированная нелинейность, которая существует в тракте независимо от наличия /отсутствия сигнала – например, нелинейность жесткости подвесов, ВАХ усилительных приборов, трансформаторов, кривая намагничивания магнитной ленты и т.п. Т.е. эта составляющая нелинейности однозначно задана, имеет стабильный вид в течение длительного времени.
2. Стохастическая (случайная) нелинейность, которая возникает непредсказуемо и, как правило, определяется наличием сигнала. Примеры такой случайной нелинейности – тепловые эффекты в полупроводниках (микро- и макро- разогрев), выходной каскад с нелинейным выходным сопротивлением, работающий на реальную АС (у такого каскада искажения определяются током, а ток в АС не очень коррелирован с напряжением на ней). Есть и другие примеры – джиттер, влияние серво-системы.

Наука (Теория информации) по поводу этого предположения сказала следующее (вольный перевод): С точки зрения передачи информации нет такого закона природы, по которому нельзя скомпенсировать детерминированную нелинейность и получить ВСЮ информацию, переданную по тракту с такой нелинейностью. (Там есть ограничения, но применительно к аудио несущественно).
Напротив, стохастическая нелинейность принципиально не может быть учтена ни технически, ни физиологически (ухом, и т.п.) и приводит к потерям информации в звуковом тракте. Вот эта самая стохастическая нелинейность и определяет объективную разницу в звучании.

В общем, под таким прицелом поисследовал я выходные каскады разных УМЗЧ, прослезился, написал статью "Стохастическая нелинейность электроакустического тракта и ее влияние на субъективное качество звуковоспроизведения" и положил у себя на сайте здесь.
Статья уже принята к публикации в редакции журнала. Когда выйдет –добавлю библиографичесую ссылку. Кстати, тема вполне диссертабельна

Собственно, чего пишу здесь – в статье есть простенькая методика измерения обратной интермодуляции (RIMD). Очень рекомендую использовать. У меня получилась поразительная точность соответствия слышимого и наблюдаемого: на слух чуть заметное ухудшение(улучшение) сопровождается изменением коэффициента ОИМ уже в полтора-два раза!

С уважением.

Статья опубликована 08.4.2010. Библиографическая ссылка:

Чумаков М.И. "Стохастическая нелинейность электроакустического тракта и ее влияние
на субъективное качество звуковоспроизведения"
Электронный журнал "Исследовано в России", 022, стр. 283-292, 2010 г.
http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2010/022.pdf

[PMCF]

Создалось впечатление, что обсуждаемая метода не может претендовать на всеобъемлющее характеризование качества усилителя, а только дает некую частичную оценку. Например, измеряем схему с электролитом Black Gate NX в цепи обратной связи. Усилитель звучит детально, с высоким разрешением. Заменили электролит на китайский ширпотреб. Звук "потух". Что выявит предлагаемая методика после такой гипотетической замены?

[Scop]

Создалось впечатление, что обсуждаемая метода не может претендовать на всеобъемлющее характеризование качества усилителя, а только дает некую частичную оценку. Например, измеряем схему с электролитом Black Gate NX в цепи обратной связи. Усилитель звучит детально, с высоким разрешением. Заменили электролит на китайский ширпотреб. Звук "потух". Что выявит предлагаемая методика после такой гипотетической замены?

У начинающих звукорежиссеров бытует устойчивое мнение, что где-то в мире существует чудесный плагин для обработки записи, применив который сразу все будет просто замечательно. Они называют его кнопка «Кайф».
Подобные мечты, похоже, есть и в схемотехнике в виде единой всеобъемлющей волшебной методики из двух действий, или волшебной схемы на трех транзисторах, применив которые сразу наступит этот кайф.
Предлагаемая методика измерений помогает выявить специфические искажения выходного каскада, которым до этого не уделялось должного внимания.
Думаю, что в скором времени появятся методики тестирования и электролитов «в цепи ООС» и многих других «необъяснимых» явлений..
А мечты- они, это... осуществляются. Понемногу.

[Валет]

Предлагаемая методика измерений помогает выявить специфические искажения выходного каскада,

Предлагаемая методика сводится к измерению интермодуляции при одновременном воздействии низкой и высокой ЗЧ, но при особой нагрузке. Нагрузка должна быть для высокой частоты обычной, а для низкой практически КЗ, чтобы ток выходного каскада на этой частоте был равен «вдуваемому» при небольшом напряжении на выходе. Это можно обеспечить включением параллельно нагрузке дросселя, дающего практически обрыв для высокой частоты и КЗ для низкой. Это возможно, т.к. разница между частотами большая. При этом все режимы в усилителе практически сохранятся. ИМХО.
Непонятно за счет чего повышается информативность метода по сравнению с обычным для одинаковых частот и токов нагрузки.

[ИГВИН]

Scop, Михаил, пара вопросов, если можно.
1. Усилители, давшие заметно разные результаты - имели выходные каскады одинаковой структуры? Примерно равное петлевое усиление?
Не был ли один из выходов полевым, а другой - биполярным?

2. Пробовали поработать с безОСным усилителем в этой теме?
Если да, что получилось?

Спасибо.

[Scop]

Предлагаемая методика сводится к измерению интермодуляции при одновременном воздействии низкой и высокой ЗЧ, но при особой нагрузке. Нагрузка должна быть для высокой частоты обычной, а для низкой практически КЗ, чтобы ток выходного каскада на этой частоте был равен «вдуваемому» при небольшом напряжении на выходе. Это можно обеспечить включением параллельно нагрузке дросселя, дающего практически обрыв для высокой частоты и КЗ для низкой. Это возможно, т.к. разница между частотами большая. При этом все режимы в усилителе практически сохранятся. ИМХО.
Непонятно за счет чего повышается информативность метода по сравнению с обычным для одинаковых частот и токов нагрузки.

Совершенно неверно.
Не сводится предлагаемый способ к тому, что описываете Вы. В вашем случае ОБА сигнала и ВЧ и НЧ проходят по одному и тому же пути – ну и как же в этом случае определить на какой нелинейности образовались интермодуляционные продукты в УН, или в выходном каскаде?
А вот когда вдуваем ток по предложенной схеме, он не затрагивает нелинейность усилителя напряжения, а влияет только на выходной каскад. И вся интермодуляция с частотой 60 Гц генерится именно ВК. А УН спокойно себе искажает один ВЧ сигнал, добавляя ему гармоник 12, 18, 24 кГц и т.д.

---------- Добавлено в 20:40 ---------- Предыдущее сообщение в 20:13 ----------

Scop, Михаил, пара вопросов, если можно.
1. Усилители, давшие заметно разные результаты - имели выходные каскады одинаковой структуры? Примерно равное петлевое усиление?
Не был ли один из выходов полевым, а другой - биполярным?

Игорь, оба выходы были полевыми на IRF. Структуры ВК, конечно, сильно отличаются. Про петлевое усиление РА1 не скажу, не знаю. У меня глубина общей ООС 26 дБ.

2. Пробовали поработать с безОСным усилителем в этой теме?
Если да, что получилось?

Нет, с безОСником не пробовал. Могу предложить это сделать Вам: сейчас в Ростове у представителя есть экземпляр FA400 – если есть желание послушать/потестировать – черкните в личку.

[-Rik-]

У начинающих звукорежиссеров бытует устойчивое мнение, что где-то в мире существует чудесный плагин для обработки записи, применив который сразу все будет просто замечательно. Они называют его кнопка «Кайф».

Offтопик:
Такая кнопка есть везде. В геймдеве она называется "Победить всех и получить медаль". У Стругацких, если мне память (ни с кем) не изменяет - "Общая теория всего"

[Nota Bene]

А вот когда вдуваем ток по предложенной схеме, он не затрагивает нелинейность усилителя напряжения, а влияет только на выходной каскад.

Это справедливо только для УМЗЧ без ОООС. В ином случае по цепи ООС будет проходить компенсационный сигнал, обеспечивающий низкий выходной импеданс УМЗЧ. И не надо забывать про влияние источника питания на УН.

У Стругацких, если мне память (ни с кем) не изменяет

"Пикник на обочине" - Машина желаний

[Scop]

Это справедливо только для УМЗЧ без ОООС. В ином случае по цепи ООС будет проходить компенсационный сигнал, обеспечивающий низкий выходной импеданс УМЗЧ. И не надо забывать про влияние источника питания на УН.

Вот и я так думал - как же может влиять 5% нелинейности выходного сопротивления величиной 5 миллиОм? Это-ж в пересчете на 8 Ом нагрузки даст всего 0,003%. А ведь можно сделать и 0,5 мОм и необязательно глубокой ООС.
На самом деле, при втекании тока в выходной каскад этот ток всегда создает падение напряжение между входом и выходом ВК (повторителем - для определенности). Просто без ООС это напряжение все "снаружи" (относительно земли), а с ООС - это напряжение "прячется" в петлю ООС, но никуда не девается и модулирует передаточную характеристику ВК.
Согласен, влияние на УН есть и оно пропорционально величине исходного выходного сопротивления ВК. И соотношение уровней сигналов в "паразитной" IMD в RIMD тесте будет также пропорционально отношению этих сопротивлений.
Не в этом ли причина того, что "ООС ухудшает звук"? - превращает хорошую детерминирорванную нелинейность в плохую стохастическую?

[Nota Bene]

величиной 5 миллиОм?

Это еще надо обосновать. Без ООС будет гораздо больше.

[Костя Мусатов]

оба выходы были биполярными на IRF

Э-э, это как? IRF не делает биполярные транзисторы, только полевые...

[vladimir_ar]

Это новое название IGBT

[АЛВАЛИ]

Это справедливо только для УМЗЧ без ОООС. В ином случае по цепи ООС будет проходить компенсационный сигнал, обеспечивающий низкий выходной импеданс УМЗЧ.

Однозначно.

Согласен, влияние на УН есть и оно пропорционально величине исходного выходного сопротивления ВК. И соотношение уровней сигналов в "паразитной" IMD в RIMD тесте будет также пропорционально отношению этих сопротивлений.
Не в этом ли причина того, что "ООС ухудшает звук"? - превращает хорошую детерминирорванную нелинейность в плохую стохастическую?

Вот это самое оно...

[Scop]

Э-э, это как? IRF не делает биполярные транзисторы, только полевые...

Это... тут селедку заворачивали...
Конечно же полевые - соотв. пост поправил

[Mad optic]

Все ждал, когда автор темы отреагирует на вопрос в 14-м сообщении, но не дождался.
Данная статья и то, как она подана, вызывает двоякое чуство. Сначала кажется, что присутствует какой-то новый подход, что автор вот-вот раскроет нам некую тайну как построить правильный усилитель.
Но автор первую половину статьи тратит на то, чтобы доказать практически очевидное - есть искажения компенсируемые и некомпенсируемые. Но затем, после всех формул, вместо приоткрытия завесы над самой тайной - какие же схемотехнические и технологические приемы могут быть использованы для достижения якобы достигнутой цели, предлагается некий черный ящик с утверждением (!), что это и есть то самое искомое .... Но секрет как этого добиться, естесственно, не раскрывается. Сколько раз уже такое "секретное оружие" предлагалось на форуме, даже вспомнить сложно.
Т.е. в конце статьи вырабатывается стойкое чуство, что мы имеем дело с утонченным PR, где под прикрытием интегралов и энтропии предлагается купить некую "Филигрань".
Сравнение в статье с усилителем, заведомо находящимся в проигрышном положении (утверждается, что звучит он хуже) явно недостаточно, чтобы утверждать, что предложенные измерения действительно отражают разницу в звучании. Необходимо еще взять другой усилитель с таким же хорошим (!) звучанием и проведя аналогичные замеры убедиться, что данные измерения приведут к аналогичным результатам. Правда, подозреваю, что таких больше не существует. Хотя, конечно, могу ошибаться.

Вообще-то, в техническом форуме предлагать статью с оттенком PR, т.е. когда не собираешься раскрывать технические подробности решений, выглядят нелепо. Понятно, что последуют утверждения о всяких know-how и т.п., но тогда сначала запатентуй, а потом предлагай РЕШЕНИЕ, а не волшебный черный ящик.

Sorry, если сообщение выглядит резковато, но это IMHO и по другому изложить не удалось.

[Scop]

Все ждал, когда автор темы отреагирует на вопрос в 14-м сообщении, но не дождался.
Данная статья и то, как она подана, вызывает двоякое чуство. Сначала кажется, что присутствует какой-то новый подход, что автор вот-вот раскроет нам некую тайну как построить правильный усилитель.
Но автор первую половину статьи тратит на то, чтобы доказать практически очевидное - есть искажения компенсируемые и некомпенсируемые. Но затем, после всех формул, вместо приоткрытия завесы над самой тайной - какие же схемотехнические и технологические приемы могут быть использованы для достижения якобы достигнутой цели, предлагается некий черный ящик с утверждением (!), что это и есть то самое искомое .... Но секрет как этого добиться, естесственно, не раскрывается. Сколько раз уже такое "секретное оружие" предлагалось на форуме, даже вспомнить сложно.
Т.е. в конце статьи вырабатывается стойкое чуство, что мы имеем дело с утонченным PR, где под прикрытием интегралов и энтропии предлагается купить некую "Филигрань".
Сравнение в статье с усилителем, заведомо находящимся в проигрышном положении (утверждается, что звучит он хуже) явно недостаточно, чтобы утверждать, что предложенные измерения действительно отражают разницу в звучании. Необходимо еще взять другой усилитель с таким же хорошим (!) звучанием и проведя аналогичные замеры убедиться, что данные измерения приведут к аналогичным результатам. Правда, подозреваю, что таких больше не существует. Хотя, конечно, могу ошибаться.

Вообще-то, в техническом форуме предлагать статью с оттенком PR, т.е. когда не собираешься раскрывать технические подробности решений, выглядят нелепо. Понятно, что последуют утверждения о всяких know-how и т.п., но тогда сначала запатентуй, а потом предлагай РЕШЕНИЕ, а не волшебный черный ящик.

Sorry, если сообщение выглядит резковато, но это IMHO и по другому изложить не удалось.

Mad optic,
если Вы заметили, ни в статье, ни на этом уважаемом форуме я не предлагаю никому ничего покупать - это происходит совсем в другом месте и с совсем другими людьми.
Я представил исследование, позволяющиее более точно понять механизм появления и влияния искажений. То, что для Вас является «практически очевидным», наверное уже где-то изложено и опубликовано - не поделитесь источником этого знания?
То, что я знаю – я изложил в статье. И это можно применить не только в УМЗЧ, но и в другой аудиоэлектронике, громкоговорителях и т.п – нужно только немного подумать над методиками и конкретикой.
На мой взгляд, этот материал позволяет понимающему специалисту нарисовать целый букет схем и решений – мои схемы ему будут небезынтересны, но не более того. А если "специалист" без схемы ничего не понимает - ему наверное лучше в другую ветку - там, про Холтона, например.
Если Вам в статье чего-то недостаточно – сожалею об этом. Можете провести собственные тесты и сравнения. Если для этого от меня что-то потребуется – обсудим.
Я сейчас пиарю именно информационный подход и его ценность, потому, что в этой ценности уверен.
Уверен также в том, что на этом форуме он найдет понимание и обрастет «мясом» и схем и методик и корреляций измерений с прослушиванием.

[Hennady]

....Я сейчас пиарю именно информационный подход и его ценность, потому, что в этой ценности уверен.
Уверен также в том, что на этом форуме он найдет понимание и обрастет «мясом» и схем и методик и корреляций измерений с прослушиванием.

Scop вот если еще добавить материал по исследование искажений в "месте" согласования схемы усилителя и АС, вообще бы было замечательно - мое мнение, что именно в этом кроется разгадка качества звучания...

[ivangrig]

2 Mad optic

Абсолютно такое же впечатление от статьи.
Да новый подход к измерению искажений...
Однако пример на котором этот способ измерения протестирован вызывает, прямо скажем, ухмылку...
Есть разные способы измерений, и усилители разные - одни лучше, другие хуже... И результаты прослушиваний будут разные...
Статья обосновывающая новый подход к измерению искажений, но ничего не дающая в плане выявления их причины и устранения, для меня лично не очень интересна.
Пока создаётся впечатление, что фирме создающей элитарные усилители потребовалась мегатеоретическая статья для придания себе веса...

[Валет]

Пока создаётся впечатление, что фирме создающей элитарные усилители потребовалась мегатеоретическая статья для придания себе веса...

У меня такое же впечатление

[PMCF]

Цитата из одного форума, обсуждают чем оснастить любительские студии:
"У меня с МАКСИ работает усилок Parasound 2125. Охлаждение пассивное, никаких вентиляторов нет. Несимметрия. Возил специально к Володину, сравнивал с Филигран. В целом мой звучит очень достойно, что отметил и Вадим, но Филигран всё таки чуть лучше. Разница в цене 19000 против 40000 с чем-то. Сакевич при всём своём распрекрасном звучании а) сильно шумят, б) часто ломаются."
Получается, что инновации, обсуждаемые в данной ветке, относятся к категории устройств уровня 1 тыс. у.е.

[anli]

Мужики, а какая нам, собственно, разница, из каких составляющих сложилась мотивация для публикации статьи? Для меня это повод подумать, соотнести бородатую гипотезу Полякова о необходимости временнОй стабильности тракта с предложенной Михаилом классификацией. Была б идея, а схему нарисовать проще всего

Ну а если пиарный аспект статьи поможет Михаилу в бизнесе - я буду только рад. Увы, очень мало людей, которые ещё "не решили для себя всё и навсегда" (а эти решения - просто обезьянничество), и пытаются ковырять неизъезженные пути. И при этом публикуют состояние своих изысканий.

Я не думаю, что существует панацея. Но чем больше известных составляющих неизбежных компромиссов, чем точнее их - составляющих - ранжирование по приоритетам, тем и результат лучше. Кто-то несогласен?