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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Eliminación del efecto del sonido del transistor del potente UMZCH. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de potencia de transistores Los ávidos amantes de la música, los músicos y los ingenieros de sonido han notado durante mucho tiempo que existe una diferencia en el sonido de los potentes amplificadores AF de válvulas y transistores. Con respecto a los valores medidos de sus parámetros, los amplificadores de transistores no son inferiores y, a veces, incluso superiores a los de válvulas. Pero cuando se escuchan frecuencias ultrasónicas de transistores, a menudo aparece el llamado "sonido de transistor". Se manifiesta en la distorsión del timbre natural de los instrumentos musicales y puede caracterizarse sucintamente como una pérdida de la "ligereza" natural del sonido, una "transparencia" insuficiente del sonido, así como una reproducción específica de los componentes de alta frecuencia del sonido. señal, expresada en la sensación de su "difícil" paso por la vía de reproducción del sonido. Los estudios realizados han demostrado que este efecto en diferentes amplificadores de la misma clase no se manifiesta en absoluto de la misma manera. Los investigadores clasificaron los amplificadores, clasificándolos en orden de deterioro del sonido y amplificación del "sonido de transistor". Como resultado, los expertos rusos afirmaron que la apariencia del "sonido del transistor" está asociada con el coeficiente de distorsión no lineal, con la condición de que todos los demás parámetros de los amplificadores sean los mismos. Esta conclusión se ve confirmada por los resultados obtenidos por varios investigadores occidentales [1-3], que muestran una fuerte influencia de la no linealidad de la característica de amplitud, estimada a partir del coeficiente de distorsión no lineal de la señal. Cabe señalar que la calidad de la reproducción del sonido se ve afectada negativamente no solo por las distorsiones no lineales. En mucha mayor medida, esto se debe a la combinación de componentes del espectro de la señal, que surgen debido a la no linealidad de la característica de amplitud con la amplificación simultánea de señales con un espectro de frecuencia diferente [4]. Al estudiar componentes combinacionales, las recomendaciones MEK se utilizaron para medir las llamadas "distorsiones TIM" (distorsión de modulación transitoria). Las señales con frecuencias de 3,18 kHz y 15 kHz se alimentaron a la entrada de los amplificadores con la misma amplitud, proporcionando una potencia de salida con un nivel inferior al nivel nominal en 3 dB. Los resultados de las pruebas confirmaron los supuestos teóricos de que la señal de salida de los amplificadores de transistores es más rica en armónicos (se observa la presencia de alrededor de 11 armónicos) que la de los amplificadores de válvulas (el espectro tiene hasta 5 armónicos), lo que afecta la percepción subjetiva de la imagen de sonido Además, resultó que el espectro de frecuencias combinadas de los amplificadores de transistores es "denso" que el de los amplificadores de válvulas. Estas características en el espectro de armónicos y componentes combinacionales son, según los autores, una de las principales razones de la aparición del "sonido de transistores". De lo anterior, la conclusión obvia es que que las normas para el coeficiente de distorsión no lineal (Kni) de los amplificadores de válvulas no son aplicables al transistor UMZCH. Para ellos, los libros admisibles deberían ser mucho menos. Lo mismo es cierto para el factor de distorsión de intermodulación. Anticipándose a las dificultades de influir deliberadamente en la amplitud del espectro de los componentes armónicos de la señal útil, la única forma de lidiar con el "sonido del transistor" es reducir la rodilla a un valor en el que la influencia de las frecuencias combinatorias de la señal no se siente subjetivamente. Esto requiere un método para evaluar las distorsiones no lineales, que permita determinar sin ambigüedades el umbral por debajo del cual no aparece el "sonido del transistor". El método para evaluar la calidad de los amplificadores mediante distorsión TIM no difiere significativamente del conocido método espectral, pero no es aplicable en la práctica, ya que se requieren nuevos equipos de medición especializados. Como muestran los estudios presentados en [6], el método de señal única es bastante aplicable para evaluar el Knee en cualquier sistema de ingeniería de sonido con una respuesta de frecuencia uniforme, que se logra fácilmente en amplificadores Hi-Fi de alta calidad. Los resultados siguientes se obtienen como resultado de experimentos llevados a cabo según el método de señal única. Debido a la no linealidad inherente de los transistores, la construcción de amplificadores sin la introducción de un dispositivo especial para reducir la distorsión no lineal es imposible. La forma más efectiva de reducir KNI es la introducción de retroalimentación negativa (NFB). Para evitar una serie de problemas a los que se enfrenta todo diseñador al desarrollar una etapa de salida con OOS [6, 7]. se deben observar las siguientes reglas:
Cumple mejor con los requisitos especificados UMZCH, diseñado y construido por Lynch Marshall [8]. Este amplificador es comparable a los amplificadores de válvulas. Los resultados correspondientes se muestran en la tabla.
Durante la prueba, los amplificadores se encendieron de acuerdo con el esquema que se muestra en la Fig.1. Aquí U1 es una grabadora de estudio. Z1 - ecualizador multibanda. A1 y A2 son amplificadores cuya calidad de sonido se compara.
Para no perturbar la pureza del experimento, no había filtros de frecuencia en los altavoces que introdujeran distorsiones de fase. Los sistemas acústicos (de diseño propio) tenían altavoces fabricados por Gudmans, caracterizados por una baja distorsión no lineal en el rango de frecuencia de 0,03 ... 16.5 kHz. Como fuente de señal, utilizamos un programa grabado en un equipo de estudio en una cinta A4615-6P a una velocidad de 38,1 cm/s desde un disco de gramófono de alta calidad reproducido por un reproductor Otophon integrado en el chasis del gramófono XL-1550 del Pioneer dispositivo. Para evitar sobrecargar las entradas de los amplificadores, los niveles de señal se configuraron de modo que, incluso en la potencia máxima de salida, permanecieran 3 dB por debajo del máximo. Al escuchar, se sintió la superioridad del amplificador No. 1 sobre los amplificadores No. 2 y No. 3 en relación con la "pureza" y la "transparencia" de la imagen de sonido al transmitir los componentes más altos del espectro de sonido. Además, para lograr aproximadamente el mismo sonido balanceado (timbre), la respuesta de ecualización del amplificador n.° 1 fue uniforme, mientras que al trabajar con el amplificador n.° 2, se requirió un aumento de + 10 dB en el rango de frecuencia de 1 a 16 kHz. El amplificador No. 3 fue inferior en calidad de sonido a todos los demás. Los amplificadores de válvulas n.° 4 y n.° 5 no han sido unánimemente acordados, pero se ha descubierto que no tienen ninguna ventaja sobre los amperios n.° 1. En este sentido, se realizaron pruebas adicionales del amplificador No. 1 cuando se incluyó en un complejo de reproducción de sonido de tubo de dos vías con retroalimentación electromecánica (EMOS) y con un ancho de banda (según la presión del sonido) de 0,016 ... 25 kHz. El diagrama de bloques de la instalación se muestra en la fig. 2.
Como carga de prueba del amplificador No. 1 (A2 en la Fig. 2), se seleccionó un divisor de resistencias R1-R2 para obtener un coeficiente de transferencia igual a 1. La prueba mostró que la inclusión del amplificador No. 1 en un audio complejo no da lugar a la aparición de "tonos de transistores" al reproducir una variedad de programas de música. Se encontró que las características de UMZCH No. 1 casi coinciden con las características de UMZCH No. 2, pero tienen un Knin significativamente más bajo, que no supera el 0.04% en la banda 0,02 ... 20 kHz. Este es el significado de Kni. obviamente, es el límite deseado en el que desaparece el "sonido del transistor *". Tomando como base los principios para diseñar equipos AF de alta calidad, así como una base de elementos relativamente económica, los autores desarrollaron un amplificador de potencia, el circuito de que se muestra en la Fig. 3.
El preamplificador consiste en un seguidor de emisor en un transistor VT1 y una cascada push-pull simétrica en VT2, VT3, cubiertos por un OOS local debido a las resistencias de emisor R11 y R12 y un OOS común, enrollado desde los colectores VT2, VT3 a través de un divisor R1-R2-RP3 a la base VT1. La señal OOS se agrega allí con la señal de entrada. Las resistencias R2 y RP3 sirven simultáneamente como divisor de señal de entrada. La ganancia del preamplificador sin OOS es de aproximadamente 100, Knee en la señal de entrada máxima es de aproximadamente 0,15%. La introducción de OOS reduce la ganancia a aproximadamente 5.5 y Knee a 0.01%. El equilibrio de la cascada lo realiza la resistencia RP8. La cascada de "acumulación" se ensambla en los transistores VT4, VT5 y VT6 de acuerdo con un esquema similar al preamplificador. La ganancia de esta cascada sin OOS es de aproximadamente 100 y Kni = 0,1 ... 0,15%. Esto se logra mediante el uso de transistores BD140/BD139 (sin ninguna selección de transistores por parámetros). El seguidor de emisor VT4 sirve para aumentar la eficiencia del OOS paralelo introducido desde la salida del amplificador a través del divisor R14-R15-R20. La frecuencia de corte de la cascada está determinada por las capacidades de las uniones del colector VT5, VT6 y el valor de C13. Para la capacitancia C13 indicada en el diagrama, la frecuencia de corte es de aproximadamente 35 kHz. La cadena R16-C8 corrige la respuesta de frecuencia. La etapa de salida según el esquema es similar al amplificador estéreo Brig 001. Para evitar un aumento de Knee y la aparición de "sonido de transistor", se utiliza la retroalimentación local, implementada en los divisores de resistencia R38-R39 y R40-R41-R42-RP44 con resistencias bajas. Al igual que en la etapa anterior, no se realizó la selección de transistores. Con la ayuda de RP44 se minimiza la señal de salida kn. Sin OOS Knee en toda la banda de frecuencia de audio es de 0.5 ... 0,7%, la ganancia es de 2.7. La corriente de reposo de los transistores de salida se establece en aproximadamente 100 mA utilizando el RP30. y el ajuste a "0" en la salida lo realiza la resistencia RP24. Con una retroalimentación negativa común que cubre las etapas de "oscilación" y salida. El codo a la máxima potencia de salida en todo el rango de frecuencia es 0,02% (medido por el método de compensación). A excepción del filtro de paso bajo formado por la cadena R14-C6, en el modo de "pequeña señal" (a la entrada se aplicó una señal con un nivel de 0,1 del nominal), la frecuencia de corte superior del amplificador era de 1.8 MHz! Para evitar la autoexcitación del amplificador, se instala un compensador Bouchereau - R54-L1 en la salida. La bobina L1 (inductancia: aproximadamente 0,3 μH) se enrolla en R54 (a lo largo de toda la longitud) con un cable de 0.8 (1,0) mm. Los siguientes elementos de reemplazo son posibles en el amplificador: VT1, VT3, VT4, VT7, VT8 - VS546V, 2T3167V (C), VS107. KT315V(G); VT2, VT9 - VS556V, VS177V(S), 2T3307V(S), KT361B(G), VT5 - 2T9140C, KT814B; VT6 - 2T9139C. KT815V: VT10-2T7638V. KT626V; VT11-2T7637V, KT807B; VT12, VT13 - KD3442. 2N3442, 2N6259A, KD502. El transistor VT7 se mancha con pasta conductora de calor y se fija en el radiador cerca de VT12 o VT13 (en la parte superior del radiador). En conclusión, podemos decir que:
Literatura
Autores: D.Kostov, V.Todorov
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