KBH-I писал(а):Уважаемые коты! Я тоже много раз задумывался об "УМЗЧ будущего". И тоже склоняюсь к мысли о D-классе и сигма-дельта модуляции (СДМ)...
Много разумных мыслей, но и очень много спорных утверждений. В частности приоритеты расставлены совершенно не верно. Давайте по порядку.
KBH-I писал(а):...Поэтому мне думается, исходный сигнал нужно портить как можно меньше.
В смысле, какой сегодня источник наиболее чистого звука?
IMHO, цифровой: неважно, на каком носителе - важно отсутствие при воспроизведении исходного аналогового сигнала.
Совершенно верно! Однако это применительно к будущему (возможно к ближайшему). Сегодняшние реалии таковы, что качественная (и не очень) аппаратура (будь то студии или домашняя акустика) как правило использует аналоговый обмен звуковыми сигналами. Вспомните, еще лет 10-15 назад все пользовались кассетными плеерами, а флэшек и в помине не было. Этот аналоговый пережиток будет долго ещё о себе напоминать. Чего только стоят фоннаты лампового звука.
KBH-I писал(а):А вот "линеаризующая ООС" - явный избыток, IMHO: для получения звука High-End как раз необходимо избавляться от ООС.
Большей глупости никогда не слышал! И дело тут не только в постоянке. Не бывает идеально ровных поверхностей, идеально точных размеров, идеально линейных электрических цепей! Вы зря не почитали статьи, ссылки на которые привёл
YS на предыдущей странице. Там много действительно
важной информации. Несколько моментов даже стоит здесь упомянуть.
1. УМЗЧ класса D обладает замечательной особенностью: маштабируемостью. Для того чтобы поднять максимальную мощность такого УМЗЧ необходимо только увеличить напряжение питание и поставить полевики с большим током и напряжением. Всё. Но за это приходится платить дорогую цену. Это происходит от того, что выходное напряжение равно напряжению питания умножить на (2 * D - 1), где D — коэффициент заполнения ШИМ. То есть любое изменение питания вызывает пропорциональное изменение выходного сигнала. Нестабильность напряжения питания
всего лишь(!!!) 0,5% приведёт к
целым(!!!) 0,5% искажений. Так что без ООС тут никуда.
2. Следующий момент тоже связан с напряжением питания, но немного в другом ключе. Если УМЗЧ класса D выполнен по полумостовой схеме и имеет в фильтре НЧ индуктивность, то имеет место следующий эффект. Когда заполнение ШИМ больше 50%, то происходит накачка нижнего плеча напряжения питания, а когда заполнение меньше 50%, то — верхнего. Проиходит перекачка энергии из одного плеча в другое, аналогично тому, как это делается в инвертирующих полярность источниках отрицательного напряжения. Это приводит к тому, что напряжение питания существенно изменяется, но не проседает (как в линейных УМЗЧ), а наборот подпрыгивает! Без ООС тут никуда.
3. Даже, если мы будем использовать полномостовую схему, то никуда не денется следующий источник нелинейностей. Дело в том, что ключевая схема работает таким образом, что между выключением верхнего и включением нижнего транзисторов имеется мёртвое время. Это приводит к тому, что при постепенном повышении выходного сигнала при определённом значении возникает ступенчатая нелинейность. В подробностях механизма я ещё, к сожалению, не разобрался, но этот момент описан в одной из статей, приведённых пользователем
YS. Сюда же можно отнести эффект, заключающийся в том, что при накачке одной из шин питания индуктивностью фильра НЧ работает защитный диод транзистора, как следствие эффективное напряжение этой шины (по модулю) возрастает на величину напряжения падения этого диода. В то время, как эффективное напряжение другой шины питания чуть меньше из-за падения на транзисторе (хоть оно и мизерное). И здесь тоже без линеаризующей ООС тоже никуда.
Хочется заметить, что ООС в аналоговом варианте исполнять значительно проще, чем в цифровом. Эту проблему тоже необходимо решить.
KBH-I писал(а):А собственно, вопрос для начала только один: а какую частоту достаточно обеспечить для такого УМЗЧ, как наш?
Высшую математику (т.е. как преобразовать поток данных из файла непосредственно в СДМ и как вывести эту СДМ за пределы компа) предлагаю считать вторым вопросом, т.е. отложить на потом.
Эти два вопроса непосредственно связаны. Однако первый вопрос
давно решён. А связаны они то той причине, что даже сигма-дельта модуляция бывает разной. Первого порядка, второго и так далее. Разница -- в спектре выдаваемого ШИМ. Чем больше порядок, тем в звуковом диапазоне меньше шума. Из этого в частности исходят при выборе частоты дискритизации (2 — 3 МГц). Я буквально сегодня на работе задумался: "А является ли сигма-дельта модуляция какого-либо порядка оптимальным решением? Или же для цифрового УМЗЧ D-класса можно придумать более совершенный механизм модуляции, дающий на порядок меньший шум в звуковом диапазоне при той же частоте дискритизации?" Возможно, это глупо, но всё же.
Я кстати собрал таки сигма-дельта модулятор (о чём писал выше) правда без силовой части (за неимением деталей), испытывал на нём зависимость качества звука от частоты дискритизации. Могу заверить, что 3 МГц в SACD выбрано не зря. =)))
KBH-I писал(а):Понятно. Матан придётся копать таки самому...
К сожалению, матан тут мало помогает, так как цифровые вещи он плохо переваривает. (Хотя тут может сказываться моя неграмотность). На мой взгляд, тут лучше использовать численное моделирование. Кстати, про это есть в одной из статей, приведённых товарищем
YS.
В итоге, моё видение усилителя будущего такое: цифровой вход, процессор, грамотно рассчитывающий ШИМ и учитывающий кучу параметров, как минимум 3 АЦП, контролирующих шины питания и выходной сигнал (обязательно после фильтра НЧ), драйвер ключа, силовой ключ, фильтр (желательно порядка выше первого),
цифровой импульсный БП, грамотная разводка ВЧ и силовых цепей. Короче геморроя полные штаны. А в интернете уже сейчас есть очень простые и хорошо работающие схемы.
