Посмотрел на днях интересные видео.

https://www.youtube.com/watch?v=qQYmQb6_hHg
https://www.youtube.com/watch?v=S0h-gMi8Op4

Думаю они могут быть полезным разработчикам звуковой и измерительной аппаратуры.

Повторил измерения Сухова с использованием своей звуковой карты E-MU 0202 и обнаружил у него ряд ошибок в плане получения реальных данных по искажениям сигнала и толкования метода дизеринга.

1.Главый просчет, на мой взгляд, в измерениях состоял в том, что автор этих роликов зря нажал кнопку Manual fundamental ... .
см. 4.10 сек. первого ролика.



В результате таких измерений уровень гармоник получается сильно занижен, с нереальным количеством нулей. Моя версия, что тут ошибка происходит на величину Peak semple, которая при измерениях может быть от - 10 дБ до любого значения, например - 20 или даже - 35 дБ. Если эту кнопку (Manual fundamental ...) отключить, то получаются более реальные измерения искажений.
Вот тут, на одинаковых графиках спектрограмм, с одинаковым уровнем гармоник, видно на сколько меняются показания у измерителя нелинейных искажений в программе REW при разном положении кнопки Manual fundamental...

,

2. А идея дизеринга при когерентном режиме накопления сигнала заключается не в том, чтобы снизить собственно сами гармоники искаженного сигнала, а более точно их измерить, когда они находятся на уровне шума или ниже и когда при их измерении пролучаются, дрожащие во времни показания их значений за счет шумов и параметров семплинга сигнала.

Если гармоники торчат над шумом хотя бы на пару дБ и уж тем более на 5-25 дБ, то их уровень не станет уменьшаться на спектрограммах. Тут совсем другой эффект. Подмешивая шум и выбирая большое время накопления сигнала как в одном измерении так и по их числу измерений можно получить (фактически рассчитать) более низкие искажения сигнала при его малом его уровне, когда гармоники сигнала оказываются уже в шумах устройств.

Чем меньше уровень сигнала, тем меньше он искажается и в узлах звуковых карт и собственно в любом УНЧ.

Понятно, что у УНЧ, реализованном, например на широкораспространенных микросхемах типа 7293 искажения на мощности порядка 1-5 Вт могут быть порядка 0,001-0,005%, При мощности на порядок меньше и искажения могут снизиться, примерно на порядок. А при мощности больше 15-20 Вт начинается резкий рост искажений и в этом и любом другом УНЧ. И гармоники сигнала основного тона уже намного вылазят из шумов УНЧ.

А при измерении искажений (по сути уровней гармоник в шумах) сигналов малого уровня, при определенном уровне сигнала и его гармоник, измеритель нелинейных искажений и спектроанализатор уже не может точно определить уровень гармоник. Программа все гармоники аппроксимирует примерно на уровне шума.

Таким образом, дизеринг и способ когерентного накопления и усреднения параметров сигнала позволяют за счет увеличения времени измерения вычислять истинный уровень гармоник, которые могут оказаться в шумах вплоть до уровня, примерно в -20 дБ относительно уровня шума при высоких параметрах семплинга сигналов. Эти методы позволяют делать высокоточные измерений уровней гармоник примерно до - 150-160 дБ относительно уровня основного тона сигнала (первой гармоники).

И кроме того, дизеринг, изменение размера окна спектроанализатора, многократное повторение опытов (измерений 2-4-8...) и накопление данных позволяют существенно снизить реальный уровень гармоник на графике спектрограммы, а также снизить и сами шумы на этом графике. Шумы, особенно в области НЧ, буквально на глазах, начинают с каждым циклом измерений проседать вниз и как бы становиться реже.

Вот такие низкие уровни гармоник сигнала, находящихся в шумах, можно измерить у звуковой карты E-MU 0202 при уровнях сигнала (порядка 0,5-0,7В) в режиме с нажатой и отжатой кнопкой Manual fundamental ... .




А что касается реальных искажений ВВ-шника Сухова, то там естественно никакой речи о искажениях на уровне в -138 дБ нет и речи. На всех рафиках искажения порядка - 100-95 дБ. Но на какой мощности и на ком сопротивлении нагрузке пролучены эти искажения мне не совсем ясно.




Если есть сомнения в показаниях вычислителя искажений в программе REW или в других программах, поступайте проще - определите уровень самой высокой гармоники, например 2 или 3-й, и найдите разность между первой гармоникой и ней. Грубо говоря, это и будут (несколько заниженные) искажения УНЧ. И тут не надо пытаться ловить блох и гнаться за высокоточными измерениями сигналов малого уровня, как это делал Сухов. Надо измерять искажения на эквиваленте нагрузке, например в 4 или 8 Ом на номинальной или максимальной мощности. Слушать то вы будете УНЧ не на мощности в 100 мВт в пиках сиггнала. А скорей всего на мощности 5-50 Вт.

Что касается собственно честных искажений усилителя Сухова, то если включите на паузу, на 1.48 мин. ролик, то увидите, что уровень первой гармоники (основного измерительного тона на частоте 10 000 Гц) составляет - 13,93 дБ (см. значение в верхнем правом квадрате - таблице), а Peak semple составляет - 20 дБ. Таким образом THD, измеренное при заданных параметрах настроек составляет -128 дБ + 20 дБ = -108 дБ. Это примерно 0,0003%. Но!!! эти измерения сделаны при нажатой кнопке Manual fundamental ... В реальности, искажения будут еще выше из - за того, что в программе уже есть некоторый уровень Peak semple. В моей программе он порядка -10 дБ. Поэтому даже оценочный расчет искажений по одной, самой высокоторчащей (на уровне -109 дБ - второй) гармонике, даст значение искажений порядка -109 +13,93 = - 95,07 (дБ). Это где-то 0,004%. А реально, с учетом остальных гармоник искажения будут еще выше, где-то в районе 0,005-0,006%. И никаких тут стотысячных процентов нет даже близко.

Для сравнения у бюджетной звуковой карты E-MU 0202, по этой методике (правда с другими настройками) можно намерить искажения порядка 0,0002% на 1 кГц даже в программе RMAA при уровнях выходного сигнала этой карты порядка 2 В.

,

А вот так выглядят искажения УНЧ на микросхеме 7293 по сравнению с искажениями звуковой карты в режиме одновременной регистрации этих искажений в разных каналах измерений искажений (в одном - левом канале измерялись искажения звуковой карты E-MU 0202 - графики белого цвета. А в другом канале искажения УНЧ на 7293 - графики зеленого цвета).

, ,


А вот какие искажения будут у ВВ-шника Сухова на мощности хотя бы в 50 Вт, и уж тем более на мощности в 100 Вт, пока не ясно?

В этих роликах об этом ничего не говорится. Поэтому мне не понятно, почему Сухов называет свой УНЧ усилителем с уникально низкими искажениями, шумами и помехами. Это никак не следует из его роликов и показанных в них графиков. И усилителей с такими параметрми разработано в мире огромное число.

Но ролики Сухова в Ютубе я считаю полезными в плане стимулирования освоения методик прецизионных измерений параметров радиоапаратуры с помощью современных, бесплатных, измерительных программ. Эти методики могут быть полезными при измерении собственных нелинейных искажений современных ОУ типа 2134, 5534, 4580 и даже 4562 и, например, усилителей для наушников, выполненных на таких микросхемах с помощью бюджетных звуковых карт, собственные искажения которых сопоставимы или даже выше, чем у современных, хороших ОУ.

...Маленькая рецензия: а какой смысл оценивать ВТОРУЮ гармонику? У усилителя с ОУ нужно оценивать уровень высших гармоник и характер зависимости гармоник от частоты - а звуковая карта, в лучшем случае, позволяет что-то увидеть на частоте 20 000... Для проверки современного усилителя нужен анализ спектра до частот в десятки-сотни мегагерц... Далее, чувствительность слуха ко второй гармонике - около 3-5%, как изменится звучание от того, понизим ли мы этот порог в десять тысяч раз - или в сто тысяч?!! Короче, ни какого смысла в этом измерении нет, кроме почесывания ЧСВ. Измерять нужно интермодуляционные искажения - тогда хоть какая-то объективность появляется, и не на резисторе в качестве нагрузки - а на нагрузке, близкой к реальной, т.е. содержащей реактивную составляющую.

Вы путаете измерение коэф.гармоник, который измеряет пересчетным математическим методом, с измерением КНИ, который можно измерить прямым аппаратным методом, например, по схеме Акулинечева, и который является расширенным показателем по сравнению с КГИ.

К тому же во всех практически публикациях нет выкладок по определению области достоверности произведенных замеров и расчетов.

И что реально вы обрабатываете - сигнал или аппаратные приборные шумы, а также ошибки расчета - не представляете. Тупо полагаетесь на цифры, что вам программа рисует. А сколько разрядов в числе вы имеете право использовать - компьютеру до лампочки. Задали двойную точность переменной - и будет цифирки сзади дробные прорисовывать.

Согласен, что самые гадкие и заметные на слух, это нечетные гармоники. И чем шире спектр этих гармоник, тем сильней заметно их влияние на слух. И тут нет как бы линейной зависимости от коэффициента гармонических искажений и слухового восприятия искажений. Я и сам над собой ставил подобные опыты. Я не слышу искажений (в форме неприятных слуху призвуков), если они ниже 3-5% на музыкальном материале, когда в спектре преобладает, в основном, одна вторая гармоника, в средней, самой чувствительной части спектра (условно от 500 до 3000 Гц). На тон сигнале порог у меня выше - 0,5-1%. А на низких и субнизких частотах в двойне более важен вид спектра и число высших гармоник. При искажениях НЧ звука порядка 0,06-0,1%, на частотах примерно от 100 Гц до 30 Гц, я начинаю слышать звуки (а не чувствовать собственно сам звук первой гармоники) примерно с 60-80 Гц. Это происходит потому, что люди в обычных, хороших АС слышат бас с искажениями порядка 1-5% примерно до 30 Гц только лишь потому, что они слышат, в основном, гармоники сигналов таких низких частот. На 20 Гц можно услышать звук, но это будет звук гармоник, кратных 20 Гц.

Добавлено after 36 minutes 28 seconds:


Согласен с тем, что в видеороликах нет полной информации, чтобы была понятна методика измерений THD+H. Нет блок-схемы измерения ко всем графикам.

Если бы Сухов сначала показал графики (спектр искажений сигнала тона на частоте 1000 или 10 000 Гц) измерений своей карты с выхода (ЦАП) на вход (АЦП), а потом те же графики с выхода УНЧ - ВВ-шника, то было бы понятно есть хоть какой-то прирост в уровне гармоник или его вообще не видно при обычной методике измерений искажений, например, как это делается в программе RMAA или REW при установке настроек по умолчанию.

Из этих роликов мы не знаем этого. И поэтому мне непонятно, зачем он начал менять типовые настройки при измерениях нелинейных искажений УНЧ с помощью этих программ.

Другое дело, если его ВВ-шник действительно имеет искажения одного порядка с искажениями звуковой карты или ниже. Тогда можно использовать описанные в роликах ухищрения с использованием фильтров и методик когерентного накопления и обработки сигналов. Да и то, если вы посмотрите описание (паспорт) генератора, то он имеет точность измерения искажений с помощью фильтров, входящих в состав этого генератора, на уровне 0,002%. И причина этих искажений понятна. Даже хорошие слюдяные или пленочные конденсаторы имеют на этих частотах собственные искажения не ниже 0,001%.

Не думаю, что с использованием подобных фильтров можно получить порог измерения искажения ниже, чем у хороших современных звуковых карт.


Если внимательно посмотрите на графики выше, то даже на бюджетной карте типа E-MU 0202, примерно при тех же настройках в режимах когерентного накопления сигналов измерений и при включенной кнопке дизеринга, можно намерить искажения до -146 и -123 дБ при разном положении кнопки Manual fundamental ...И это без использования дополнительных фильтров и с несколькими холодными контактами в разъемах типа Джек 3,5 и 6 мм.

А реальный порог собственных искажений этой карты находится в районе 0,0002 - 0,00026%. У более дорогих, более продвинутых звуковых карт искажения могут быть еще на один, два порядка ниже.

https://forum.vegalab.ru/attachment.php ... 1712073897

Я не понимаю, зачем Сухов в 21 веке использует древние методики измерений искажений УНЧ, работающего в классе АВ.

Надо было просто купить или взять у знакомых на время хорошую звуковую карту, и без всех этих фокусов измерить искажения ВВ-шника.

У большинства хороших усилителей, работающих в этом классе нелинейные искажения находятся на уровне, примерно в 0,01- 0,001%. И такой уровень искажений услышать уже невозможно. Снизить дальше искажения у УНЧ на достаточно высоких мощностях (допустим в 50-200 Вт и, например в целях маркетинга) можно лишь за счет перевода работы их выходных каскадов в режим А или даже АА. Или нужно разгонять усиление в усилителе напряжения до 150-180 дБ без ООС и использовать очень глубокую ООС, например в 120-150 дБ, и специальную частотную коррекцию.

Сухов молчит, как партизан уже пол месяца...понятно, с мыслями собирается чемпион по малым искажениям в УНЧ...проверяет конденсаторы из своих фильтров на искажения на нормальной звуковой карте.

Согласен, гуру, лучше не торопить с нулями!)))

А вдруг и в правду он прав как граф и на фильтрах с конденсаторами, имеющими искажения в 0,002% можно получить искажения сигнала на уровне - 150 дБ?

https://www.youtube.com/watch?v=vNqk39fvuIM

А чем обычный двухчастотный метод не подходит, а измерение на комбинационных частотах? 100 дб динамики между тестовым сигналом и комбинационными можно получить вполне без проблем. Давно и повсеместно применяется на РЧ и СВЧ частотах, где вторую гармонику может просто не пропустить фильтр.

Поясните кратко суть этого метода и за счет чего он может дать сверхнизкие искажения в генераторе (источнике сигнала) и в измерителе гармоник?

Совсем не требуется сверхчистых генератор. Даже наоборот.

В идеальном усилителе процент грязи должен быть одинаковым на входе и выходе, а не только для сверхчистого вылизанного от всейигряи сигнала. Иначе это игра в поддавки.

Ну например https://www.analog.com/media/en/trainin ... mt-012.pdf
Суть в том, что не нужен сверхчистый генератор. Нужны два обычных с регулируемой амплитудой и немного математики. Вторая гармоника этих генераторов не влияет на измрения, т.к измерения идут на частотах близких к сигналам генераторов. Сравниваются амплитуды двух тестовых сигналов и двух боковых интермодуляционых частот. А потом рассчитывается параметр IMD2, который однозначно связан с коэффициентом гармоник. Хотя обычно в ВЧ технике измеряют IMD3, но это скорее для немного других задач.

Понятно. Но все эти финкции есть и REW. Там уже есть несколько встроенных вариантов мультитона, где можно менять и частоты и относительный уровень синусов. А можно сгенерировать в другой программе короткие импульсы с частотой повторения, например в 30 Гц и очень детально отследить все возможные интермодуляционные и нелинейные искажения. Картинка будет примерно такой

,, , , , ,

Такого детального анализа нельзя получить на древних генераторах с пассивными фильтрами для улучшения их параметров. Любой, реальный УНЧ при работе на низкоомную нагрузку (а еше лучше на реальную АС) и с большой мощностью даст артефакты, которые будут заметны на графиках и на числах всевозможных искажений, относительно собственных искажений в хорошей звуковой карте.

Есть то есть, но нормально не работает- я сталкивался с тем, что даже генерация двух тонов в одной микросхеме аудиокодека уже создавала частоты интермодуляции, а если еще и выходной тракт был построен так что в двойном ОУ использовался один усилитель для правого, а второй для левого канала, так измерять двухтоналку получалось разве что на уровне 60дб, т.к уже сам тестовый сигнал был плохой.
Второй вопрос- график от амплитуды. Просто изменяя размах сигнала ЦАП- получим ерунду. Нужен презиционный аттенюатор внешний на каждый канал. С динамикой опять же 60-80 дб или лучше. Можно найти такие аттенюаторы от РЧ измериловки, но они все на 50 ом, а для аудио желательно более высокоомные, например 600 ом. Ну и желательно управляемый, чтобы процесс автоматизировать.
Поэтому я предпочитаю вообще без аудиокарты как источник сигнала- два кварца на близкие частоты, возможно поделенные в цифре и отфильтрованные, т.к гармоники уже не мешают измерениям. Ну или у кого есть в наличии- два близких по частотам кварцевых генератора на 10 кгц или около. Плюс система стабилизации амплитуды и делители управляемые.

Появились новые видео от Сухова.
https://www.youtube.com/watch?v=tA27vZ9V58g (звуковуха у него - просто верх совершенства - собственные искажения аж 0,008%, как я и предполагал. У меня даже в ноуте встроенная зв. карта на Реалтеке измеряла искажения с уровня 0,003% .)))

И тут

https://www.youtube.com/watch?v=KH003MSed0c
https://www.youtube.com/watch?v=LdZjFYb8BCE

тоже, не соскучишься .)))

Японцы со страху перед ВВ-шником Сухова с искажениями -150 дБ прекатили выпуск своей лучшей элементной базы.

https://www.youtube.com/watch?v=VE3_7r4dMOw

Особенно рассмешили испытания ВВ-шника в длительном прогреве - на приз нового, самого дешевого утюга!

Теперь понятно, чем именно испугал Сухов японцев.)))

https://www.youtube.com/watch?v=1dkJ0HM5VD4

Кстати, а почему Сухова ? Гораздо раньше был запатентован американцем конструктив усилителя с аналогичным решением использования отдельных цепей обратной связи с собственными каналами усилителей.

Единственная разница, что там выходгой каскад был решен на полевых транзисторах.

И копия этого патента у меня в машине лежит, между прочим.
И даже готовая плата этого усилителя тоже должна сохраниться. Только вот запустить её тогда не удалось. В начале 80 годов ещё не было аналогов используемых в той схеме деталей. А может быть, и ещё какие-то ошибки были в нее вставлены против повторения.

Насколько я понял, то его открытия сводились к двум новым правилам: 1) нельзя использовать совсем уж нелинейные элементы в усилителях тока - в выходных каскадах УНЧ; 2) праллельное соединение повторителей, работающих в выходных каскадах УНЧ и в разных режимах (с разным током покоя) снижают искажения. Типа как бы ступенька В класса компенсируется при малых уровнях сигнала А или АВ классом. А на больших сигналах ступенька В класса становится уже не слышной и мало влияет на общие искажения УНЧ. На этом принципе построен усилитель Брагина, который придуман и опубликован задолго до этих открытий и патентов Сухова.

https://www.youtube.com/watch?v=2qI7QKxXA7E

Неправильно понимаешь. Впрочем, часто задумки делаются исходя из одних своих желаний, но техника-то работает по своим физическим законам.

Распараллеливание по нескольким параллельным цепям позволяет не снизить искажения за счёт усреднения нелинейки отдельных триодов, а в большей степени для возможности спустить режим их работы на более линейный участок вах. Кстати, и по шумам эффект объясняется именно аналогично.

Что касается малых уровней сигнала, то отдельный канал обратной связи по поддержанию рабочей точки усилителя по току позволяет очень сильно облегчить тепловой режим работы усилителя, за счёт получения возможности работать на малых токах, и следовательно, малых напряжениях выходных цепей, и это тоже уменьшает эффекты перерегулирования в цепях обратной связи в зоне переходных процессов режима В.

Я замерял в свое время - на усилителе с оптимальным уровнем оос эффект переключения плеч ликвидируется уже при сквозном токе в 5-6 мА. Даже если взять с запасом - то 15 мА ток покоя приводит к тому, что радиаторы перестали греться даже при номинальной мощности.

Ну и соответственно, это тоже снижает не линейку за счёт ухода из граничных зон триодов.

Это уже заявка на нобелевку!

А что касается теории Сухова о том, что при увеличении глубины ООС на вход УН поступает все те же 50 мВ, и при увеличении глубины ООС УН должен иметь запас по напряжению до 500 В, то это, на мой взгляд, не так. Дело в том, что увеличивая глубину ООС, автоматически происходит и снижение напряжения искажающих гармоник (50мВ). На 20 дБ увеличили глубину ООС на 20 дБ и снизили искажения. То есть, будет уже не 50 мВ, а 5 мВ амплитуда у гармоник. А он почему-то считает, что уровень гармоник по амплитуде не меняется от увеличения глубины ООС. Общеизвестно, что при увеличении глубины ООС уровень сигнала и уровень гармоник снижаются. И часто увеличением глубины ООС даже регулируют громкость (ступенчатое снижение громкости УНЧ, например, на 6-10 или даже 20 дБ). Причем снижение уровня гармоник относительно сигнала при увеличении глубины ООС идет опережающими темпами в правильно рассчитанном по энергетике УНЧ. Это то же самое, что и снижение уровня искажений.

Вопросы устойчивости работы УНЧ при увеличении глубины ООС мы сейчас не рассматриваем.

И тут вопрос не в том, что в УН, например, сделанном на ОУ, не хватает напряжения питания, а в том, что ему может не хватать мощности (тока) в УН, чтобы эффективно подавлять уровень гармоник по мере нарастания общей мощности или уровня сигнала на нагрузке.

Грубо говоря, если мощность всех гармоник в сигнале 100 Вт - 1 Вт (искажения 1%), а мощность УН, сделанном на ОУ, тоже 1 Вт. ОУ просто по мощности (по току) не может эффективно давить гармоники при их мощности в 1 Вт. И их рост на больших мощностях обычно и растет по этой причине уже выше уровня разницы между открытым усилением ОУ и усилением ОУ - глубиной ООС.

Пример. На мощности 10 Вт при глубине ООС в 80 дБ, искажения 0,01%, а на мощности в 100 Вт перед ограничением сигнала по напряжению, уже те же 1%, что и без ООС. Поскольку ООС в ОУ просто уже не работает.

В этом, на мой взгляд, заключается основная причина того, что, например, в усилителях по схеме Агеева с плавающим питанием наблюдается заметный рост искажений при увеличении мощности сигнала. ОУ 574УД1А и подобные аналоги не подходят для работы на нагрузку из КТ818(9) транзисторов, с коэфф. усиления по току порядка 15-20. И, если в качестве выходных транзисторов использовать более линейные импортные транзисторы с коэфф. усиления по току порядка 50-160, то на больших мощностях можно будет получить искажения в разы и даже на порядок меньшего уровня, даже не меняя ОУ.

Но, я могу и ошибаться.

Если я не прав, то меня сейчас поправят.

Ну не придерайте ь к словам. Катиться как утюг перестали. Теплые, градусов 40 всего набирают при 50 ваттах приблизительно.