О вечном- аудиофилии и прочем. Холивар №5

[r9o-11]

Ну, во-первых, фон 50 Гц - это вообще, вне разговора. Его не должно быть слышно даже в случае разных амплитуд выпрямленных полуволн. Об этом нет и речи (уровень 50 Гц обычно не превышает -90 dB и не слышим с расстояния 1 м).
Про конденсаторы фильтра не совсем понял - там же многое зависит от того, участвуют в схеме фильтрации (или стабилизации) активные элементы. Ну, и, соответственно, на какую часть токов нагрузки (или при каких частотах) оказывают влияние эти элементы.
Я подразумеваю другое - кто нибудь проверял изменение звучания источника сигнала при работе выпрямителя блока питания на частотах от 200 до 500 Гц? Какие фильтры применялись в этом случае? Или может, кто-нибудь принудительно загонял блок питания в такой режим работы, когда все частоты выше 400...500 Гц отфильтровываются конденсаторами, а на тех частотах, что ниже, работают обратные связи стабилизаторов?

[As]

Про стабилизаторы тут уже несколько страниц споров было... Коротко - я против использования стабилизаторов для питания усилителей класса АВ или В... Для класса А - очень полезная вещь, даже незаменимая иногда...

[HariusHek]

... Коротко - я против использования стабилизаторов для питания усилителей класса АВ или В... Для класса А - очень полезная вещь, даже незаменимая иногда...

pА2-06-11.png

Добавлю, что дозарядка большоё ёмкости конденсаторов блока питания до номинального напряжения требует и от трансформатора БП соответствующей мощности. (И вовсе не в режиме захода в область насыщения сердечника.)
.....

[As]

Трансформатор, обеспечивающий требуемое внутреннее сопротивление БП, получается тяжеловат... Почти во всех известных мне усилителях габаритная мощность трансформатора компромиссная, заметно меньше требуемой... Ёмкость конденсаторов фильтра 15 - 20 тысяч микрофарад вполне обеспечивает приемлемое качество, дальнейшее увеличение уже не так заметно на слух, а на такую ёмкость те же советские Д242А даже без схемы мягкого запуска работают достаточно надёжно...

[HariusHek]

Всё же тут есть над чем подумать:

p2-72-46Кр.png

Вообще, к питанию УМЗЧ подходят как к чему-то второстепенному. Вначале человек собирает усилитель, а потом на форуме задаёт вопросы, от чего бы его запитать. Доходит до того, что чуть ли не зарядник для мобильного в ход идёт.
Публикаций на тему питания в литературе очень мало. Это говорит о том, что и авторы УМЗЧ зачастую игнорируют эту проблему.
В лучшем случае вот так кратко:

1p0009-sel.png

[As]

HariusHek, я аналогичные наблюдения уже здесь выкладывал - у усилителей "былых лет" разница между номинальной и максимальной мощностью гораздо выше! Это говорит, в частности, о более плавном росте искажений при перегрузке... А вот про взаимосвязь стабилизации и этих параметров... Оно понятно, что просадка питания на 1% приводит к снижению мощности на 2% , но ведь никто не запрещал иметь усилитель с запасом выходной мощности, ограничив его усиление... (даже as265 предлагал такое решение для снижения искажений! )

[HariusHek]

Я вот ещё некоторые выкладки хочу привести:

p5-90-55.png

, и высказать мнение по поводу так называемых "недостатков: когда дело касается ламповых УМЗЧ, то мало кто обращает внимание на КПД (да и на остальные технические параметры ),на ту же трудоёмкость изготовления выходного трансформатора (и на его нелинейность тоже ).
У кого-то уши напрочь забиты микросхемами, и они уже принимают усилитель на МС за эталон звучания.
Кто-то кивает на известные усилители известных фирм - мол, дорогой, популярный, всеми признанный, а блок питания простой, забывая, что там половина цены - брэнд, а не комплектующие и работа. А качество звука, зачастую - результат не схемотехники, а рекламы. Поставь там стабилизатор, так себестоимость возрастёт, а цена взлетит до неконкурентноспособной.

[As]

"Недостатки" были критичны в былые годы, транзисторы были маломощными и низкочастотными... Нынешние усилители не теряют качества при просадке питания раза в два, так что о "росте искажений", вызванном именно снижением питающего напряжения, можно не вспоминать... Ограничения сигнала можно недопустить, выбрав правильно (с нужным запасом...) номинальную мощность... Получается, стабилизатор не даёт никаких существенных преимуществ, значительно усложняя схему и снижая её надёжность! Так зачем, всё же, он нужен? Может, проще при конструировании озаботиться стабилизацией режимов в расширенном диапазоне питающего напряжения и достаточным запасом мощности?

Впринципе, можно подумать о применении стабилизированного питания в усилителе класса Hi-End, где сложность и стоимость усилителя не лимитированы...

[r9o-11]

Стабилизатор последовательного типа (а скорее всего он и подразумевается здесь) кроме поддерживания выходного напряжения ещё обеспечивает фильтрацию напряжения накопленного первым конденсатором. А там грязи очень много. Подключите туда входа звуковой карты и посмотрите в Спектралабе спектр напряжения питания.
Ну, и почему-то думалось, что рассуждение об аудиофилии подразумевает стремление к аппаратуре самого высокого класса...

[As]

"Грязи" на конденсаторе не так уж много - при правильном выборе ёмкости пульсация 100 герц имеет размах меньше вольта, на более высоких частотах - ещё меньше... Радиочастоты не пропустит силовой трансформатор... Где проблема? Схемотехника УМЗЧ, как правило, близка схемотехнике ОУ - а там заявленная защищённость от помех по питающим цепям под сотню децибел... Если же УМЗЧ пропускает на выход помехи из питающих цепей, стабилизатор ему не поможет - на выходе стабилизатора под воздействием бросков тока нагрузки возникают пульсации, содержащие большое количество гармоник, они ухудшат звук ещё больше, чем пульсации 100 герц... (или нужно делать стабилизаторы, по классу точности превышающие питаемый усилитель... Это тоже не так просто!)

[r9o-11]

Что значит "не так уж много"? Можно в децибелах относительно уровня синусоиды со вторички? Я же уже, вроде, приводил ссылку на спектр выпрямленного напряжения 20 В с нагрузкой 100 Ом на конденсаторе 68 000 мкФ. Там спектр гармоник плавно убывает вплоть до 6-7 кГц, а "палка" на 200 Гц меньше 100-герцовой всего на 7-8 dB, хотя уровень последней около 10 мВ.
Конечно, можно сказать, что это очень маленькие пульсации, и наплевать, но почему-то понижение всех гармоник ещё в 3-4 раза дало заметное увеличение "отвязки" звука от акустики.
И высокочастотная помеха пролазит намного больше, чем кажется с первого взгляда - например, по конструктивной и межвитковой ёмкости трансформаторов. И если по первичке и вторичке не стоят хорошие ВЧ фильтра, то подключив к питанию усилителя вход КВ приёмника, можно умудриться его послушать. Даже при отсутствии входных и выходных кабелей в усилителе.

[El-Eng]

Схемотехника УМЗЧ, как правило, близка схемотехнике ОУ - а там заявленная защищённость от помех по питающим цепям под сотню децибел...

Со стабилизатором есть одна ловушка, в которую очень легко попасть: когда разница напряжений между его входом и выходом меньше минимального значения для регулирующего элемента (а для классической схемы на биполярных транзисторах это порядка 1.5В), то стабилизатор просто выключается. Такая ситуация вполне возможна на пиках НЧ сигнала. С этой точки зрения, схема с высоким уровнем подавления пульсаций по питанию, работающая без стабилизатора, предпочтительнее.

[r9o-11]

Ну, наверное, при расчёта стабилизатора надо брать разницу между входным и выходным напряжениями с запасом? Просадки сетевого напряжения ведь надо учитывать...

А, да... В предыдущем сообщении имел ввиду, что это вторая и четвёртая гармоники уменьшились в 3-4 раза, а более высокие подавились намного больше, и их "хвост" заканчивался уже на 1-2 кГц.

[El-Eng]

Ну, наверное, при расчёта стабилизатора надо брать разницу между входным и выходным напряжениями с запасом? Просадки сетевого напряжения ведь надо учитывать...

Надо. Посчитаем. Выходное напряжение +- 40В. Макс. мощность на 8 Ом - 100Вт. Воспроизводим на полной мощности один период 100Гц - 10мс. Средний ток будет примерно 3А. Возьмем емкость 10000 мкф. Просадка напряжения будет ~3В, плюс ~2 на регулятор, плюс 10% на просадки напряжения сети, итого - нужно примерно 50В напряжения до стабилизатора. В нормальных условиях, без стабилизатора можно было бы иметь максимальную мощность не 100, а 120-140 Вт. Выбор за вами.

[As]

Помехи сети питания и их гармоники легко выявляются, в принципе... Если влияние есть - нужно городить стабилизатор, или - искать причину влияния! Я очень часто встречаю различные жалобы на "помехи от холодильника", реакцию на сотовый телефон и прочие трески-всплески у некоторых усилителей... Только вот у исправного и отрегулированного усилителя этих помех просто нет! Громкие хлопки при включении света в комнате частенько означают неправильную коррекцию в усилителе... Причём,не обязательно в оконечнике, я здесь уже со своим примером надоел - но в моей "сто первой" помехи ловил ОУ предварительного усилителя, тупо стояли конденсаторы коррекции много меньшей ёмкости против рекомендаций производителя...

[HariusHek]

Может, я чего-то недопонимаю, но с таким свойством транзистора как поступать?

p0468-sel.png

Я это понимаю так, что в режиме усиления мало того, что h зависит от тока, но ещё и меняется от напряжения "коллектор-эмиттер".
А это напряжение промодулировано пульсациями и помехами источника питания, при всём своём собственном изменении.

Все твердят, что транзистор - крайне нелинейная штука...

В УМЗЧ с этой нелинейностью борются всеми мыслимыми и немыслимыми способами. И в то же время допускают, чтоб по цепям питания всякое Г ползло, рассуждая :"Если усь так уж хорош, то пусть он сам со всем этим и справляется, а мне-то накой напрягаться ещё?"

[As]

Влияние помех по питанию многократно ниже влияния собственно усиливаемого сигнала! ОООС просто обязана всё это исправить...

[r9o-11]

El-Eng, в расчёты я конечно верю. Только, кажется мне что ёмкость в 10000 мкФ - это очень мало для усилителя 100 Вт. Вот если нолик бы ещё приписать... И падение на стабилизаторе поднять до 5-7 В. Но тогда возникает вопрос - а зачем городить усилитель такой большой мощности - разве что на продажу. Для дома ведь проще и дешевле динамики нормальные купить и обходиться усилителем в 3-5 Вт (при питании вышеописанным БП).

Во! Вижу в HariusHek единомышленника. Тоже думаю, что у усилителя первоочередная задача - звуком заниматься. А блок питания должен быть максимально близким к идеальному.

[HariusHek]

Влияние помех по питанию многократно ниже влияния собственно усиливаемого сигнала! ОООС просто обязана всё это исправить...

Усиливаемый сигнал - это есть одно из начальных условий для схемы УМЗЧ.

А помехи - они потому и называются помехами (от слова мешать), что они именно мешают УМЗЧ справляться со своей основной функцией - усиливать полезный сигнал.

[El-Eng]

Но тогда возникает вопрос - а зачем городить усилитель такой большой мощности - разве что на продажу. Для дома ведь проще и дешевле динамики нормальные купить и обходиться усилителем в 3-5 Вт

Я взял числа покруглее, чтобы считать легче было. Мощный стабилизатор - еще та проблема. Но когда речь идет о мощности в 3-5 Вт, то стабилизатор скорее полезен, особенно принимая во внимание то, что слушатель в этом случае будет гораздо ближе к АС, чем в первом.

Может, я чего-то недопонимаю, но с таким свойством транзистора как поступать?

Никак. При нормальном проектировании транзисторных каскадов, оно ведется основываясь на токе коллектора (эмиттера). h21э говорит лишь о том, сколько тока уйдет в базу во время работы транзистора в сложившихся условиях. За компенсацией пульсаций следит петля ООС, а источники тока в эмиттерных и коллекторных цепях не пускают пульсации внутрь схемы.