О наших заблуждениях. Часть 3.

Продолжаем разбираться в наших заблуждениях...

8. О качестве усилителей без обратной связи.

Повторюсь, не бывает усилителей вообще без обратной связи; например, в схеме эмиттерного (истокового, катодного) повторителя, по которой собрано 99,5% всех выходных каскадов присутствует 100%-я местная ООС по току. Проще говоря, местная ОС является неотъемлемым свойством любого усилительного каскада, и говорить о её вредности просто глупо.

     Самое время разобраться, чем же общая ОС отличается от местной. 

1. И в том, и в другом случае часть напряжения (тока) с выхода усилителя подаётся в противофазе на его вход. 
2. И в том, и в другом случае используются схожие схемотехнические решения, обычно разница только в номиналах резисторов, которые и определяют глубину местных ОС.
3. Местная ОС лианеризует каскад усиления, но лишь до определённого предела, около 0.05 – 0.2% общих гармонических искажений. Ограничения накладывают физические свойства активных элементов. Общая ООС свободна от этого принципиального ограничения.
4. Сдвиг фазы в схеме без ОООС совершенно неопасен, поскольку не может превышать 90 градусов для каждого каскада, и условие устойчивости соблюдается автоматически. В схеме с ОООС, состоящей из нескольких каскадов этот фазовый сдвиг "накапливается",  и это является единственным ограничением на глубину ОООС.

И, если верить эзотерикам, звук "убивает" только общая ОС, но никак не местная, что позволяет локализовать проблему именно в сдвиге фазы.

Интересно, что фазовый сдвиг в усилителе понятие в некотором смысле виртуальное и для звуковых частот никак не связано с задержкой распространения сигнала во времени, от которой на самом деле очень зависит качество работы ОООС. Задержка, эквивалентная сдвигу фазы 90 градусов на частоте 20кГц – примерно 12 мксек, и никакой, даже самый медленный усилитель такой задержкой не обладает. Для сравнения, в ES6.2 задержка от входа до выхода составляет 60 нсек, т.е. в 200 раз меньше. Соответственно, общая ООС в нём работает совершенно так же, как и любая местная.

Итак, общая ООС ничем принципиальным от местной не отличается, за исключением количества охватываемых каскадов, и фазового сдвига, который "накапливается". Различие и вовсе исчезает, если построить усилитель так, чтобы сдвиг фазы от входа до выхода в звуковой полосе частот был невелик.

Но вернёмся к качеству усилителей без ООС.  С входным каскадом всё хорошо, вносимые им нелинейности малы, поскольку мала амплитуда входного и выходного сигнала.
 
С каскадом усиления напряжения всё уже совсем не так здорово, его усиление обычно достаточно велико, а амплитуда на выходе сравнима с напряжением питания, и в полной мере сказываются нелинейные ёмкости и нелинейная зависимость усиления и выходного сопротивления от напряжения. Искажения, вносимые этим каскадом, составляют 0.05 – 0.5%, и вопреки широкораспространённому мнению, не очень сильно зависят от архитектуры усилителя. 

Полностью (якобы) симметричные усилители показывают почти такие же результаты, как и любые другие. Происходит это по той причине, что основной вклад вносят всего два транзистора, но в хороших усилителях их всегда два, независимо от того, «симметричный» усилитель или нет. К тому же полностью комплементарных транзисторов попросту не существует, ёмкости и кривизна транзисторов разной структуры в силу технологических причин существенно отличаются.

Выходной каскад. Самый лучший и тщательно отстроенный (в том числе в классе "А") обладает выходным сопротивлением 0.05 - 0.2 Ом и искажениями на большом сигнале порядка 0.05 - 0.2%,  и до 0.4% на средне-малом сигнале. Результирующие искажения (в особенности на большом и сложном сигнале, где они будут хаотично меняться в зависимости от частоты, поскольку импеданс нагрузки  непостоянен и на резистор не очень похож) могут быть до 0.5%.

 Итак, на что вы можете расчитывать, становясь владельцем усилителя с гордой надписью "усилитель без ООС"

Проблема, параметры	Признаки	Как решается	Цена вопроса
Недостаточное подавление пульсаций источника питания, 0.1-1% гармоник сети на большом уровне НЧ	Небольшой фон, резко усиливающийся в присутствии сигнала, на слух проявляется как плотный, немного бубнящий и совершенно неразобранный низ На некоторых композициях и, особенно, на АС невысокого качества может, тем не немее, произвести очень хорошее впечатление.	Огромное количество супер- конденсаторов, встроенный стабилизатор или выносной источник питания	от 2000р до 10000$
Значительные гармонические искажения 0.05-0.1% на большом сигнале; для выходных каскадов в классе "АВ" 0.1-0.4% на небольшой громкости	Нижние частоты гадят на средние, средние в свою очередь на высокие. На слух проявляется как общая мутность, замазанная реверберационная картина и неразборчивость на насыщенных музыкальных фрагментах. Нет деликатности и воздуха.	Непомерное усложнение выходного каскада и увеличение тока покоя, вплоть до класса "А". Мега-трансформаторы, радиаторы, и транзисторы. Из пассивных средств - стараются маскировать искажения, дополнительно окрашивая звук. Применяются не технические (маркетинговые) способы, "настройки" слушателя, но по сути - никак.	от 2000р до 5000$
Значительные интермодуляционные искажения 0.05-0.2% на большом сигнале; для выходных каскадов в классе "АВ" на средней громкости 0.1-0.4%	В присутствии высоких частот средние теряют прозрачность, а высокие как-бы "отделяются". Высокие частоты с металлическим оттенком, "стоят стеной", не детальны и не воздушны. Мелкие детали и нюансы отсутствуют.	Те же.
Большое выходное сопротивление.	сильная зависимость звучания от типа АС, поскольку искажения зависят от частоты в той же степени, что и импеданс.	Никак	пожизненный поиск "хорошей связки "