О наших заблуждениях. Часть 4.

9. О необходимости длительного «прогрева» аппаратуры.

 Я не вижу практического смысла в длительном (более получаса) прогреве устройств, не содержащих движущихся частей или частей с очень большой теплоёмкостью. Ну не верю я в возможность сверхтонких состояний вещества в обыкновенном транзисторе или конденсаторе!

Другое дело слуховой аппарат человека! Его можно и нужно прогревать годами, в особенности, когда он начинает слышать новые синтетические звуки. На то, чтобы убедить себя что что-либо есть хорошо, требуется время.

    К тому же, если изделие неделю «прогревается», то есть имеет место быстрый дрейф параметров, то за месяц оно может и «состарится», а за два месяца – умереть.

10.  О «неважности» гармонических искажений.
 
Гармонические искажения всегда считались одной из основных характеристик звукоусилительного тракта. Но, как и всё в этом мире, их правильное понимание имеет свои тонкости. Одна тонкость – при численно равных Кг усилители могут звучать совершенно по – разному из – за разного спектрального состава гармоник. Вторая тонкость – неодинаковость Кг на разных частотах. Ниже показано, что неверно рассуждать об искажениях, рассматривая только гармонические, безотносительно интермодуляционных.
 
Дело в том, что те же нелинейности в усилительном тракте, которые порождают гармоники, с абсолютной неизбежностью порождают и интермодуляции. И это не предмет для обсуждения, это математически доказанный факт. На самом деле гармонические искажения это всего лишь частный случай интермодуляционных, когда одна из тестовых частот отсутствует. Интермодуляции высокочастотных составляющих попадают в том числе на средние частоты, в зону наибольшей чувствительности слуха, и не маскируются ВЧ составляющими. Порог слышимости на средних частотах составляет около 0 дБ, и важно, чтобы интермодуляции были ниже этого порога. Интермодуляции первого порядка в лучшем случае равны гармоникам по амплитуде, отсюда однозначное требование: уровень гармонических искажений на высоких частотах всего тракта (в особенности этого трудно добиться в УМ) не должен превышать порога слышимости на средних частотах. Таким образом, для звукового давления, например, 96 дБ уровень гармонических искажений на ВЧ не должен быть более 0.0016%. Усилитель с настолько малыми искажениями на ВЧ демонстрирует необыкновенно тонкое, воздушно - невесомое звучание.
      
Это, как говорится, довод За малость искажений. Довод Против в том, что якобы искажения более тихие, чем шумовой фон помещения, не слышны.

Предположение, что искажения менее уровня шума не будут замечены, являются, на мой взгляд, непростительным и некорректным упрощением. Для примера, мы можем прекрасно слышать тихое пение птиц за окном, но если мы возьмем микрофон, запишем, взвесим с помощью эквалайзера по кривой чувствительности слуха и на полученной, адекватной с точки зрения слуха шумовой картине помещения попытаемся найти пики сигнала, отвечающие пению, то ничего не увидим! Так произошло потому, что измеренный уровень шумовой дорожки несет в себе информацию об интегральном значении сигнала, грубо говоря это корень из суммы квадратов всех частот, каждая из которых значительно меньше по амплитуде. На спектрограмме мы бы увидели его с лёгкостью, потому что пение птиц это узкополосный сигнал, превышающий шум на наблюдаемом частотном интервале. 

Существуют ещё как минимум две особенности человеческого слуха, которые не стоит игнорировать и «упрощать», и которые помогли нам услышать пение птиц на фоне урчания холодильника и храпа соседа по квартире. Это избирательность по направлению и способность «накапливать» информацию о повторяющемся сигнале, достаточно продолжительном во времени. Согласно мнению некоторых исследователей, первая из них составляет 12-15дБ (!), информации по второй, к сожалению, найти не удалось. Переоценивать её не хочется, так же как игнорировать, поэтому возьмём какую-нибудь среднюю, например 6дБ. В сумме получается примерно 20 дБ.
      
В итоге, если мы слушаем музыку в тихом помещении (20-30 дБА) мы приходим приблизительно к тем же цифрам: интермодуляционные и гармонические искажения усилительного тракта во всей полосе частот должны быть менее порога слышимости, около 0.003% и 0.002% соответственно. Естественно, предпочтительно иметь запас, просто для гарантии. 

11.  Об избыточности большого быстродействия.

Потребная скорость нарастания усилителя = (Vp*2Pi)/T. Для 100Вт, 8 Ом и 20кГц это примерно 5В/мкс. На первый взгляд всё верно. Кроме одного. Такая низкая скорость нарастания неминуемо сопровождается большой задержкой вход-выход; для устойчивости устройств с ООС придётся уменьшать коэффициент усиления, и ООС на высоких частотах просто перестанет работать! А вот чтобы она работала, да ещё все каскады работали в малосигнальном по своим меркам режиме, и нужен хороший запас по скорости. Раз пятьдесят – минимум! Это позволяет усилителю «дышать спокойно».  Получающиеся при этом мегагерцы и сотни вольт/микросекунду это всего лишь следствия…

12.  О необязательности низкого выходного сопротивления УМ

 Совершенно очевидно, что разработчики АС стремятся получить максимально ровную АЧХ и ФЧХ в звуковом давлении, а не в электрическом импедансе, который на некоторых частотах возрастает в 4 раза от номинального, на других же в 1.5 раза уменьшается. Если, к примеру, подключить такую АС к ламповому усилителю с выходным сопротивлением 1 Ом (характерная величина для подобных устройств), получим очень хорошо заметные на слух выбросы на АЧХ порядка 2 дБ с неравномерностью ФЧХ около 15 градусов!!!
      
Причём на реальном звуковом сигнале разделительные фильтры АС высокого порядка (которые и порождают горбы импеданса) будут ещё и «подзванивать», отдавая энергию обратно в усилитель. Точно также поступает и находящаяся в тесном взаимодействии система разделительный-фильтр-НЧ-драйвер-воздух-внутри-корпуса-фазоинвертор.
     
Какие явления это породит внутри усилителя с неглубокой ООС вообще не очень понятно. Ясно только, что для них хорошо подходит термин магические.