Особенности звучания УМЗЧ с полевыми транзисторами

[Falconist]

Уважаемый Kabron,

все может быть. Только каковы Ваши конкретные предположения? Теоретизировать можно до бесконечности, и все на первый взгляд будет правильно.

Припоминаю, была такая книга "Физики шутят", в ней описан случай: Поймал экспериментатор в коридоре теоретика, сунул ему график с экспериментально полученными точками и попросил его объяснить. Теоретик поскреб репу, подумкал и объяснил ход точек. Тут экспериментатор заметил, что крафик он держит вверх ногами. Перевернул. Теоретик поскреб репу, подумкал и снова объяснил ход точек.

[estet]

Поскольку нагревание биполярных транзисторов ведет к увеличению проводимости (снижению сопротивления) коллектор-эмиттер, то громкость басов субъективно увеличивается

УНЧ на полевиках , из-за недостаточно малого выходного сопротивления, этот подъём мощности на низах усилит меньше (часть сигнала "осядет" на внутреннем сопротивлении), чем УНЧ на биполярах, поэтому субъективно и будет казаться, что басы слабые

ИМХО, УМЗЧ, собранный по "классической" схеме (каскад усиления напряжения - токовое зеркало - эмиттерный/истоковый повторитель) с общей ООС, практически не заметит этого эффекта ввиду значительной глубины этой самой ООС на низких частотах. Вплоть до момента, когда выходное напряжение начнет ограничиваться падением напряжения на выходных транзисторах
Конечно, если вы используете УМЗЧ без общей ООС
типа http://www.ant-audio.co.uk/Theory/N-...earity_Rus.pdf
или http://cxem.net/sound/amps/amp132.php
всякое возможно...

[Kabron]

Уважаемый Kabron,

все может быть. Только каковы Ваши конкретные предположения? Теоретизировать можно до бесконечности, и все на первый взгляд будет правильно.

Припоминаю, была такая книга "Физики шутят", в ней описан случай: Поймал экспериментатор в коридоре теоретика, сунул ему график с экспериментально полученными точками и попросил его объяснить. Теоретик поскреб репу, подумкал и объяснил ход точек. Тут экспериментатор заметил, что крафик он держит вверх ногами. Перевернул. Теоретик поскреб репу, подумкал и снова объяснил ход точек.

Это известная байка про Льва Ландау.
"Теоретизировать можно до бесконечности"
ИМХО пока данных маловато. Так что бритвой Оккама.
Я склоняюсь к уже высказанной идее модуляции ВЧ низами(в биполярном варианте), что субъективно воспринимается как подъем басов. Тут спектроанализатор аккустческий помог бы...
___________________________
Блин, что с форумом твориться?
Набил сообщение а меня отлогинило.

[vouk]

Конечно, стоит проверить. Только почему не наоборот? НЧ - 20% от ВЧ. Эффект будет более четким. ВЧ греет, на НЧ и седних частотах меряем эффект.

[pinco]

Цитата:

Про транс в УНЧ на полевиках вообще у тебя бред

про транс я писал, что он не для согласования нужен, а для того, чтобы собрать двухтактный выходной каскад на полевых транзисторах с каналом n-типа, не используя комплементарные пары (n-канальный + p-канальный)

АЧХ УНЧ по моим догадкам, снимается так:
на вход усилителя подается сигнал номинального уровня (0,7 Вольт скорее всего)
Усилитель нагружен на эквивалент нагрузки
Частота входного сигнала меняется (при постоянной амплитуде), и смотрим амплитуду (размах удобнее) выходного сигнала (или уровень по вольтметру)
Частоту нужно изменять медленно, чтобы исключить влияние переходных процессов, потому и характериографы здесь не особо в почёте.
И я действительно измерял АЧХ не раз, крутя рукой колёсико генератора 8O

Касаемо эффекта пропадания басов:
УНЧ с выходными полевиками, которые имеют недостаточно малое сопротивление канала, обладает выходным сопротивлением большим, чем УНЧ на биполярах.
Поэтому, при прослушивании музыки, при том же уровне входного сигнала, УНЧ на биполярах способен отдать большую мощность в нагрузку. А в силу особенностей фонограмм наибольшая мощность в них содержится как раз на низких частотах. Получается, если нарисовать график зависимости мощности сигнала от его частоты, то для музыки он окажется с подъёмом на низких частотах (а не линейным, как испытательный сигнал характериографа)
А УНЧ на полевиках , из-за недостаточно малого выходного сопротивления, этот подъём мощности на низах усилит меньше (часть сигнала "осядет" на внутреннем сопротивлении), чем УНЧ на биполярах, поэтому субъективно и будет казаться, что басы слабые.
В итоге имеем наложение двух эффектов: распределения мощности в спектре музыкальной записи и особенности звукового восприятия человеческого уха (если бы всё было линейным, эффекта ослабления басов не было бы)
Чтобы избавиться от этого, нужно либо применять полевики с малым сопротивлением канала (чтобы выходное сопротивление УНЧ было не больше чем, у УНЧ на биполярах), либо вносить предыскажения во входной сигнал, чтобы скомпенсировать большее выходное сопротивление УНЧ.

теперь мои предположения верны?

P.S. пойду читать умные книжки и паять, хотя нет, лучше попью пива и буду рубиться в компьютерные игры, как нормальный студент

Ну наконец-то ты понял как снимается АЧХ , а то я уж думал что и трех моих предидущих постов про одно и тоже недостаточно будет , а вобщем ты неплохо все пересказал мои посты , по сравнению с той твоей кашей вначале - уже прогресс , ну а если что запомнится значит не зря я писал эти посты .

[Falconist]

Касаемо эффекта пропадания басов:
УНЧ с выходными полевиками, которые имеют недостаточно малое сопротивление канала, обладает выходным сопротивлением большим, чем УНЧ на биполярах.
Поэтому, при прослушивании музыки, при том же уровне входного сигнала, УНЧ на биполярах способен отдать большую мощность в нагрузку. А в силу особенностей фонограмм наибольшая мощность в них содержится как раз на низких частотах. Получается, если нарисовать график зависимости мощности сигнала от его частоты, то для музыки он окажется с подъёмом на низких частотах (а не линейным, как испытательный сигнал характериографа)
А УНЧ на полевиках, из-за недостаточно малого выходного сопротивления, этот подъём мощности на низах усилит меньше (часть сигнала "осядет" на внутреннем сопротивлении), чем УНЧ на биполярах, поэтому субъективно и будет казаться, что басы слабые.
В итоге имеем наложение двух эффектов: распределения мощности в спектре музыкальной записи и особенности звукового восприятия человеческого уха (если бы всё было линейным, эффекта ослабления басов не было бы)
Чтобы избавиться от этого, нужно либо применять полевики с малым сопротивлением канала (чтобы выходное сопротивление УНЧ было не больше чем, у УНЧ на биполярах), либо вносить предыскажения во входной сигнал, чтобы скомпенсировать большее выходное сопротивление УНЧ.

По форме вроде бы и логично, а по существу концы с концами не сходятся. Простенький вопрос: Так почему же "съедаются" именно басы, а средние и высокие частоты великлепно воспроизводятся, если в "УНЧ на полевиках, из-за недостаточно малого выходного сопротивления, этот подъём мощности на низах усилит меньше (часть сигнала "осядет" на внутреннем сопротивлении), чем УНЧ на биполярах, поэтому субъективно и будет казаться, что басы слабые"??? Вроде бы "съедаться" в таком случае должны все частоты...

[pinco]

Ну что ж, назвался "груздем" - придется топтать клаву.

Для начала прошу прочитать статью "Тепловые искажения в усилителях HiFi", находящуюся в прикрепленном файле из журнала "Радиолюбитель" №№ 2-5 за 1999 г.

А собственно гипотеза (повторяю: только ГИПОТЕЗА!) заключается в следующем. Поскольку реальный звуковой сигнал в УМЗЧ имеет сложную форму, то ВЧ компоненты в нем вызывают описанные в статье тепловые эффекты, приводящие к разогреву кристаллов выходных транзисторов. Поскольку нагревание биполярных транзисторов ведет к увеличению проводимости (снижению сопротивления) коллектор-эмиттер, то громкость басов субъективно увеличивается. А возможно, что и объективно - АЧХ-то снимается на синусоиде, не имеющей этих самых ВЧ-компонентов!

Проводимость канала исток-сток полевых транзисторов при нагревании снижается (повышается сопротивление), что вызывает обратный эффект. Понятно, что чем меньше исходное сопротивление канала, тем меньше должна быть доля тепловых искажений (выделяемая мощность-то никуда не девается - W=U^2/R).

Косвенно это мнение подтвердил pinco по поводу лучшего звучания пары IRFP150-IRFP9140 относительно старой разработки. А теперь давайте вспомним, что развитие технологии ПП приборов идет по пути уменьшения размеров кристаллов. Думаю, что чем меньше кристалл, тем больше должны быть выражены в нем тепловые эффекты. Помните, какие громадные были кристаллы в П210? Кстати, давным-давно практиковались многополосные УМЗЧ, в которых в низкочастотном канале применялись именно эти транзисторы. Так вот, как великолепно воспроизводили они басы! Мощность только была маловата...

К сожалению, сейчас не имею возможности провести экспериментальную проверку данной гипотезы. Может быть, кто-нибудь возьмется? Снять АЧХ смешанным сигналом - на НЧ наложить ВЧ с амплитудой около 20% от НЧ и сравнить, как меняется АЧХ на таком и чисто синусоидальном сигнале.

Когда я в начале данной темы писал о линейности АЧХ апробированных УМЗЧ, то тогда я работал на студии звукозаписи и использовал прецизионный ГНЧ и вольтметр (марки запамятовал, а специально ехать посмотреть - лениво). Так что за достоверность результатов тогдашних измерений я ручаюсь. Только вот измерялась АЧХ на чистой синусоиде.

Прошу эти гипотезу разбивать в пух и прах, как кому заблагорассудится. Не обижусь, а наоборот, буду благодарен. Совершенно не исключаю мнений всех, высказавшихся в данной теме. Вопрос только - как экспериментально проверить все эти предположения.

Хорошо хоть Вы знакомы более-менее с тем как именно измеряется АЧХ у УНЧ на самом деле . Это радует .Хотя говоря про меньшую выделяемую мощность на переходах при меньшем макс открытом состоянии транзистора в УНЧ можно поспорить - ведь в УНЧ транзистор имеет не свое миним сопротивление а как линейное бесконечное множество промежуточных состояний , сопротивлений , при своей работе ,гораздо больших , по величине даже больших чем сопрот "худшего" из транз в макс открытом состоянии по его ТУ , думаю что дело тут именно в другом - способности транзистора с меньшим внутр макс сопротивлением в линейном режиме без "труда" прокачивать всевозможные комплексные (в сумме) нагрузки колонок или динамиков и т д , с меньшими потерями на своем сопротивлении именно в динамике процесса ,потому что на таких полевиках получается меньше потеря общего коэффа ООС по сравнению с полевиками с большим сопрот канала ( подчеркиваю -в динамике ) - т е там на поддержание вых сигнала тем же ООС получается большей по глубине , нежели в "худших" - где при компенсации дополнит потерь больших сопротивлений и будет проявляться понижение общей ООС -именно в динамике процесса усиления . Про эффект мгновенного локального разогрева кристалла уже говорилось - и кстати верно то что на более маломощных кристалл диапазон разогрева их кристаллов более широк (на тех же токах и тех же условиях измерения - в той же неизменной остальной схеме УНЧ , все вх/вых устанавливаем сигналы те же , меняем только тип вых транзисторов , и также при условии одних и тех же драйверов , поставленных на токи достаточные и для мощных полевиков ,и оставленные в схеме ) ,поэтому эффект от мгновенн лок разогревов кристалла (это особенно относится к НЧ частотам , поскольку и токи на этих частотах приличные ,и достаточна длительность их для существенного повышения темпер кристалла в локальном месте , пока не успевшее поглотиться подложкой ) в них (т е в менее мощных)будет более более заметен.
Теперь не могу не сказать еще об одном источнике ухудшения НЧ (с моей точки зрения , можете ее и не разделять ) - чисто конструктивно у менее мощных соединения выводов внешних с кристаллом делается более тонкими золотыми проводниками по сравнению с более мощными - в сумме тепло на их сопротивлении тоже идет на разогрев общий корпуса , но еще хуже тем что они эквивалентно в схему с транзистором (идеальным) включаются последовательно с каждым его электродом до кристалла , хоть и маленькие сопротивления - но чем они больше(читай маломощнее модель транзистора) тем больше они будут ослаблять на больших токах петлевое усиление с сумме в УНЧ - вот отсюда тоже ясно почему надо стремиться выбирать вых полевики с мин возможным по ТУ сопрот в открытом состоянии - косвенно этот общий параметр в ТУ в сумме характеризует также и сопротивление этих внутренних проволочек ,соединяющих кристалл с выводами ,для конкретного типа транзистора ,но непосредственно их сопротивление , диаметр , длина и т д нигде не указывается производителем , лишь поверхностно можно найти инфу о них в документах фирм где описаны методы изготовления транзисторов , процесс их корпусирования или описания заводских испытаний еще некорпусированных транзисторов (у IR например есть такие документы ) .
Старые П210 (если не изменяет память) кажется вообще имели ленточные соединения выводов с кристаллом - и там на них потери такого рода были вообще мизерные ,даже на предельных токах , ну и еще естественно ,как уже упоминалось, и площадь самого кристалла была прилична и отсюда его огромная теплоотдача в медяшку корпуса - большого колич тепла при пиков мощностях в кристалле - сегодняшние полевики (на те же токи ) конечно куда меньший кристалл по размерам имеют внутри по сравнению с П210 .

Прикрепленный файл: 1894395.rar

[Falconist]

Уважаемый pinco,

К сожалению, Вы, как всегда, не вчитываетесь даже в цитируемые тексты. Когда я говорил о выделяемой мощности, то имел в виду только полевые транзисторы. Цитирую сам себя:

Проводимость канала исток-сток полевых транзисторов при нагревании снижается (повышается сопротивление), что вызывает обратный эффект. Понятно, что чем меньше исходное сопротивление канала, тем меньше должна быть доля тепловых искажений (выделяемая мощность-то никуда не девается - W=U^2/R)

По сути, Вы повторили своими словами мои же рассуждения. А что по существу? В чем может быть их несоответствие действительности? Вот что меня интересует больше всего.

[pinco]

А я и не собирался Вас повторять - я имел ввиду не только полевики но и биполяры мощные тоже , и не только Вы один эту статью читали ,к тому же еще есть где-то другая но не в радиолюбителе, такой же примерно тематики статья но уже не догадки а измерения конкретно , и годом начиная с 2000 примерно , если надо точно то нужно время чтобы ее найти ,тоже сравнительно давненько это было , в то время ее я просмотрел и отложил , не было необходимости так уж ее запоминать , а вот сейчас пригодилось .
Посты все внимательно полностью читаю , иначе не было бы столько вопросов и уточнений к авторам постов , особенно некоторых .
А цитировать сами себя можете сколько угодно - если так уж очень хочется , но замечу - что бы Вы там не сказали - я не присваиваю себе это , что это я как бы высказывался , а говорю прямо что про это уже говорили другие в постах , и здесь нечего насчет меня "тень на плетень" , как говорится ,наводить .
А на что собcвенно Вы так обиделись ? напишите

Про конструктивные особенности прочитали ? Или сами даже не стали это смотреть ?Частично это и есть ответ на Ваш вопрос , повнимательнее прочитайте мой пост если не стали читать с первого раза .
P.S. Ну и напоследок - если Вам позарез уж очень хочется узнать свой вопрос или проверить то что я написал ранее - конкретно беритесь за паяльник , макеты , с приборами и т д , физически,на практике , без ложных умозаключений и лишних рассуждений из пальца , сами постарайтесь проверить все сказанное мной -- я это проделал на практике уже и только лишь сообщил в посте что там практически получил , на макете заметил ,проверил на практике эти предположения не более того .Если бы результаты опытов совсем не подтверждали эту теорию или были бы незначительны то я бы и не стал просматривать даже тему Вашу вообще , как недостойную внимания , а тем более интересоваться ею , иначе зачем тратить время попусту .
Ну а если на это у Вас нет времени или лень проверять то будьте по крайней мере благодарны тем кто все-таки находит время и силы на подобные проверки , черт возьми !

[pinco]

До сих пор говорилось в основном о примерно обьективных причинах "понижения" НЧ в УНЧ при переходе с биполяров на полевики . Есть еще один момент , субьективный , его Вы тоже можете не разделять со мной , это на Ваше усмотрение , - при появлении более четкой проработки средних и лучшем воспроизведении ВЧ звук у УНЧ с замененными бип на полевики может казаться с подавленными НЧ и потому что хотя вх уровень и все остальные условия сравнения остались те же , и уровень НЧ ,подчеркивю, - ОСТАЛСЯ ТОТ ЖЕ ,но уровни-то ВЧ и СЧ стали воспроизводиться лучше чем в УНЧ с биполярами (а вх сигнал все тот же , неизменный ) - в общей сумме при прослушивании это и может казаться подавлением частично низов . Но это противоречит казалось бы тому что при применении уже более мощных полевиков по сравнению с менее мощными исчезает "эффект заглушения " низов , но на самом деле это не так - при тщательном рассмотрении оказывается что роль здесь уже начинает играть разница в емкостях затворов более мощных и менее , это подтверждается опытом со сменой драйверов таким образом для каждого конкретно типа мощного полевика , чтобы скорости нарастания вых драйверов на конкретный тип полевика были примерно одинаковы - тогда нет более высокочастотной раскачки более мощными драйверами менее мощных полевиков и по сравнению нормальной для пары мощный драйвер-мощный полевик , и сравнительное звучание таких сбалансированных пар уже примерно одинаковое , но вместе с тем обоих заметно лучше чем на биполярах .
Обьективно это можно заметить и замерить на приборах если АЧХ снять не по общепринятому критерию в 3 Db ( напомню что это снижение уровня сигнала вых относительно нормы аж в 2 раза , при измерении по напряжению , по сегодняшним требованиям к качественной аудиотехнике я считаю что слишком много , и уже не позволяет в ряде случаев обьективно сравнивать изделия ), а по критерию в 0,2-0,5 Db -- тогда очень разные полосы АЧХ получаются для случаев биполяров , сбалансированных пар полевиков и их драйверов и для случая мощного драйвера но одних и тех же и для "маломощных" полевиков и для мощных полевиков .
В случае Falconist-а неискушенный заказчик не знал об этом , да и ему не обязательно это было знать , да и сам Falconist думаю не знал этого тоже , иначе бы смог без труда скорректировать УНЧ с полевиками и по простому обьяснить заказчику в чем тут дело ,или доказать по приборам , и возможно тогда был бы принят заказчиком лучший вариант УНЧ с полевиками .

P.S. Теперь еще нужно в общем сказать и об остальной схеме , пока лишь рассматривалась работа одних вых кскадов .Еще вклад в общую картину звука имеет значение построения всей остальной схемы УНЧ (имеется ввиду сам оконечный УНЧ весь , без предварительных и темброобработки) - какая именно вид ООС в схеме применен , одна общая или много мелких но неглубоких местных ,либо вообще без ООС (об этом говорилось также в одном из постов estet-а ) , ВЧ свойства промежут каскадов ,ну и т д , так как их комплексные значения импедансов и их поведение на звуковых частотах как ни странно но имеют тоже вес в общем качестве звука ,а не только в изделиях на ВЧ и СВЧ радиочастотах ,и также как вся эта сложная картина будет изменяться при изменении вклада импедансов от биполяра на другой от мощного полевика .
Понятно что вообще создание действительно качественного УНЧ это не такая простая задача ,ведь нужно все проработать, просчитать и суметь увидеть ,замерить ,проанализировать, придумать лучшую схему , неоднократно экспериментировать ,и т д,на это уходит время , поэтому хороших результатов и настоящего качества звука от простейших и "быстрых за один выходной " схем не ждите .