パワフルなUMZCHのトランジスタ鳴りの影響を排除。スキーム、説明

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強力なUMZCHのトランジスタサウンドの影響を排除します。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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熱心な音楽愛好家、ミュージシャン、サウンドエンジニアは、強力な真空管とトランジスタの AF アンプのサウンドには違いがあることに長い間気づいてきました。パラメータの測定値に関しては、トランジスタアンプは真空管アンプより劣ることはなく、場合によっては真空管アンプよりも優れていることさえあります。しかし、トランジスタの超音波周波数を聞くと、いわゆる「トランジスタ音」がよく現れます。これは、楽器の自然な音色の歪みとして現れ、音の自然な「軽さ」の喪失、音の不十分な「透明性」、および信号の高周波成分の特定の再生として簡潔に特徴付けられ、音の再生経路を通過する「困難な」感覚で表現されます。

実施された研究により、この効果は、同じクラスの異なるアンプではまったく同じように現れないことが示されています。研究者らはアンプを分類し、音が劣化する順、「トランジスタ音」が増幅される順にランク付けした。その結果、ロシアの専門家は、アンプの他のすべてのパラメータが同じであるという条件で、「トランジスタ音」の出現は非線形歪みの係数に関連していると述べました。この結論は、多くの西洋の研究者によって得られた結果 [1-3] によって確認されており、信号の非線形歪み係数から推定される振幅特性の非線形性の強い影響が示されています。サウンド再生の品質が悪影響を受けるのは非線形歪みだけではないことに注意してください。これは、より大きな範囲で、異なる周波数スペクトルを持つ信号の同時増幅による振幅特性の非線形性によって生じる信号スペクトルの結合成分によるものです[4]。

組み合わせコンポーネントを研究する場合、MEK の推奨事項を使用して、いわゆる「TIM 歪み」 (過渡内部変調歪み) を測定しました。 3,18 kHz と 15 kHz の周波数の信号が同じ振幅でアンプの入力に供給され、公称レベルより 3 dB 低いレベルの出力電力が得られました。

テスト結果は、トランジスタアンプの出力信号は真空管アンプの出力信号（スペクトルには最大11つの高調波がある）よりも高調波が豊富（約5の高調波の存在が観察される）であり、これが音像の主観的な認識に影響を与えるという理論的仮定を裏付けました。さらに、トランジスタアンプの合成周波数スペクトルは、真空管アンプよりも「密」であることがわかりました。著者らによると、高調波と組み合わせ成分のスペクトルにおけるこれらの特徴が、「トランジスターサウンド」が現れる主な理由の XNUMX つです。

以上のことから、明らかな結論は次のとおりです。真空管アンプの非線形歪み係数 (Kni) の基準は、トランジスタ UMZCH には適用されません。彼らにとって、許可される本ははるかに少ないはずです。相互変調歪率についても同様です。有用な信号の高調波成分のスペクトル幅に意図的に影響を与えることの困難を予期して、「トランジスタ音」に対処する唯一の方法は、信号の組み合わせ周波数の影響が主観的に感じられない値までニーを下げることです。これには、「トランジスタ音」が現れなくなる閾値を明確に決定できる、非線形歪みを評価する方法が必要です。

TIM 歪みを使用して増幅器の品質を評価する方法は、よく知られているスペクトル法と大きな違いはありませんが、新しい専用の測定機器が必要となるため、実際には適用できません。 [6] で紹介されている研究が示すように、単一信号法は均一な周波数応答を持つあらゆるサウンドシステムのニーを評価するのに非常に適しており、これは高品質 Hi-Fi アンプで簡単に実現できます。以下の結果は、単一信号法に従って実行された実験の結果として得られます。

トランジスタ固有の非線形性により、非線形歪みを低減するための特別なデバイスを導入せずにアンプを構築することは不可能です。 KNI を削減する最も効果的な方法は、ネガティブフィードバック (NFB) の導入です。 OOS を使用して出力ステージを開発するときにすべての設計者が直面する多くの問題を回避するため [6、7]。次の規則に従う必要があります。

全体的な環境保護の対象となるカスケードの数を減らす。
いくつかの段階で偶数高調波を除去するために補償回路を使用します。
ローカル CAB を導入します。

Lynch Marshall [8] によって設計および構築された、指定された要件 UMZCH を最もよく満たしています。このアンプは真空管アンプに匹敵します。対応する結果を表に示します。

パワフルなUMZCHのトランジスタサウンディングの影響を排除

テスト中、図 1 に示すスキームに従ってアンプのスイッチがオンになりました。ここの U1 はスタジオのテープレコーダーです。 Z1 - マルチバンドイコライザー。 A1とA2は音質を比較するアンプです。

パワフルなUMZCHのトランジスタサウンディングの影響を排除

実験の純度を妨げないように、ラウドスピーカーには位相歪みを引き起こす周波数フィルターは組み込まれていませんでした。 (当社独自の設計の) 音響システムには、0,03 ～ 16.5 kHz の周波数範囲での非線形歪みが低いことを特徴とする、Gudmans 製のラウドスピーカーが搭載されていました。信号ソースとして、パイオニアデバイスの XL-4615 蓄音機シャーシに組み込まれたオトフォンプレーヤーで再生される高品質蓄音機レコードから、スタジオ機器で 6 cm/s の速度で A38,1-1550P テープに録音されたプログラムを使用しました。アンプの入力の過負荷を避けるために、信号レベルはピーク出力電力であっても最大値を 3 dB 以下に保つように設定されました。

試聴すると、音のスペクトルの高次成分を伝達する際の音像の「純度」と「透明度」に関して、アンプNo.1、No.2に比べてアンプNo.3の優位性が感じられました。さらに、ほぼ同じバランス（音色）サウンドを実現するには、アンプ #1 の EQ 応答は均一でしたが、アンプ #2 を使用する場合は、10 ～ 1 kHz の周波数範囲で + 16 dB のブーストが必要でした。アンプ No.3 は他のアンプに比べて音質が劣っていました。

真空管アンプ #4 と #5 は全会一致で合意されていませんが、#1 アンプに比べて利点がないことが判明しています。これに関連して、電気機械フィードバック (EMOS) を備え、帯域幅 (音圧に応じて) 1 ～ 0,016 kHz の双方向真空管音響再生複合体にアンプ No. 25 が組み込まれた場合に、アンプ No. 2 の追加テストが実行されました。設置のブロック図を図に示します。 XNUMX.

パワフルなUMZCHのトランジスタサウンディングの影響を排除

アンプ No. 1 (図 2 の A2) のテスト負荷として、伝達係数 1 が得られるように抵抗分圧器 R2-R1 が選択されました。テストでは、オーディオコンプレックスにアンプ No. 1 を含めても、さまざまな音楽プログラムを再生するときに「トランジスタトーン」が発生しないことがわかりました。 UMZCH No. 1 の特性は UMZCH No. 2 の特性とほぼ一致していますが、Knin が大幅に低く、帯域 0.04 ～ 0,02 kHz で 20% を超えないことがわかりました。これがクニの意味です。筆者らは、高品質なAF装置の設計原理と比較的安価な素子ベースを基にパワーアンプを開発し、その回路を図3に示します。

（クリックして拡大）

プリアンプは、VT1 トランジスタのエミッタフォロワと、VT2、VT3 の対称プッシュプルカスケードで構成され、エミッタ抵抗 R11 および R12 によるローカル OOS と、コレクタ VT2、VT3 から分圧器 R1-R2-RP3 を介してベース VT1 に至る共通 OOS で覆われています。そこで OOS 信号が入力信号に追加されます。抵抗 R2 と RP3 は同時に入力信号分割器として機能します。 OOS なしのプリアンプのゲインは約 100、最大入力信号時のニーは約 0,15% です。 OOS の導入により、ゲインは約 5.5 に減少し、ニーは 0.01% に減少します。カスケードのバランスは抵抗 RP8 によって実行されます。

「ビルドアップ」カスケードは、プリアンプと同様の方式に従って、トランジスタ VT4、VT5、および VT6 上に組み立てられます。 OOS を使用しない場合のこのカスケードのゲインは約 100、Kni = 0,1 ... 0,15% です。これは、トランジスタ BD140/BD139 を使用することによって実現されます (パラメータによるトランジスタの選択は不要です)。 VT4 エミッタフォロワは、R14-R15-R20 分周器を介してアンプ出力から導入される並列 OOS の効率を高めるのに役立ちます。カスケードのカットオフ周波数は、コレクタ接合 VT5、VT6 の静電容量と C13 の値によって決まります。図に示す容量 C13 の場合、カットオフ周波数は約 35 kHz になります。 R16-C8 チェーンは周波数応答を補正します。

この方式による出力段は、Brig 001 ステレオアンプに似ています。ニーの増加と「トランジスタ音」の出現を避けるために、低抵抗の抵抗分圧器 R38 ～ R39 および R40 ～ R41 ～ R42 ～ RP44 に実装されたローカルフィードバックが使用されます。前段と同様にトランジスタの選択は行わなかった。 RP44 の助けにより、出力信号 kn は最小化されます。 OOS Knee を使用しない場合、オーディオ周波数の帯域全体で 0.5 ～ 0,7%、ゲインは 2.7 になります。

出力トランジスタの静止電流はRP100を使用して約30mAに設定されています。出力の「0」設定は抵抗RP24によって行われます。

「スイング」ステージと出力ステージをカバーする共通の負帰還を備えています。全周波数範囲にわたる最大出力パワーでのニーは 0,02% (補償法により測定)。 R14-C6 チェーンによって形成されるローパスフィルターを除き、「小信号」モード (公称値の 0,1 のレベルの信号が入力に適用される) では、アンプの上部カットオフ周波数は 1.8 MHz でした。

アンプの自励を防ぐために、ブシュロー補償器 - R54-L1 が出力に取り付けられています。コイル L1 (インダクタンス - 約 0,3 μH) は、54 (0.8) mm のワイヤで R1,0 (全長に沿って) に巻かれます。

アンプでは次の要素を交換できます: VT1、VT3、VT4、VT7、VT8 - VS546V、2T3167V (C)、VS107。 KT315V(G); VT2、VT9 - VS556V、VS177V(S)、2T3307V(S)、KT361B(G); VT5 - 2T9140C、KT814B; VT6 - 2Т9139С。 KT815V:VT10-2T7638V。 KT626V; VT11 -2T7637V、KT807B; VT12、VT13 - KD3442。 2N3442、2N6259A、KD502。 VT7 トランジスタには熱伝導ペーストが塗布され、ラジエーターの VT12 または VT13 の近く (ラジエーターの上部) に固定されます。結論として、次のように言えます。

「トランジスタ音」は、標準の UMZCH 回路の不完全性と半導体の構造そのものによって発生します。
動作周波数帯域内で Kni が 0,03 ～ 0.04% に減少すると、「トランジスタ音」は消えます。
最新の要素ベースにより、十分に深い一般的な環境保護とともに低い KNI が達成されます。

文学

Ohata M. 商用オーディオアンプの過渡相互変調歪み。 - オーディオ工学協会のジョルナット、1974 年 XNUMX 月。
Marsha Leach W. パワーアンプにおける過渡 IM 歪み。 - オーディオ、1975 年 XNUMX 月
Baxandoll PJAudio パワーアンプ設計。 - ワイヤレスワールド、1978 年 XNUMX 月。
ウルフ V.M. 複雑な形状の振動の非線形歪みを伴う高調波成分と組み合わせ成分の強度について。 - アコースティックマガジン、1955 年、v.1。問題4。
ラコフスキー V.V. 映画録音装置での測定。 - M.: アート、1962 年。
ズエフ。 P. 低周波トランジスタアンプの動的歪みについて。 - ラジオ、1978 年、第 8 号。 C.XNUMX.
マヨロフ A. 低周波トランジスタアンプの動的歪み - ラジオ、1976 年、No. 4、C41。
Marshall Leach W. BuiW a 低 TIM アンプ。 - オーディオ、1976 年 XNUMX 月
Tuliev N. アンプ 40 W. - 若いデザイナー、1983 年、No. 4、S.Z.

著者: D.コストフ、V.トドロフ

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