無線電子工学および電気工学の百科事典 UMZCHスピーカーシステムのサウンド再生を改善します。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典 無線電子工学と電気工学の百科事典 / トランジスタパワーアンプ 専門家は、形式的にはトランジスターの方がより高いパラメーターを持っているにもかかわらず、リスニングの際には真空管の UMZCH を好むことがよくあります。 どうしたの? スピーカーの応答により UMZCH で追加の相互変調歪みが発生するという記事の著者の仮説は、アンプの品質を客観的に評価する方法を探す過程で実験的に確認されました。 この記事では、最新の UMZCH の技術的ソリューションを批判的に分析し、アンプに対するスピーカーの影響を排除する対策を提案しています。 著者らは、トランジスタ化されたUMZCHは、スピーカーの応答の影響に強く、特定の色付けのないサウンド再生を提供すると主張しています。 古典的な XNUMX チャンネル ステレオ音響では、パワー アンプとスピーカーの品質が、自然な音の再生と音像の空間性の可能性の実現に大きな影響を与えます。 コンサートホールを訪れる注意深い聴衆は、実際の楽器の音と、スピーカーから再生される録音された音との違いにすぐに気づきます。 音響再生の品質を予測することの難しさは、音経路の特性の客観的な測定に使用される方法の不完全性に関連しています。 したがって、オーディオ機器を選択する主な基準は主観的品質評価 (SQA) であると考えられる必要があります。 サウンド再生パスの最終リンクである UMZCH とスピーカーの特性は、SOC の結果に最も大きな影響を与えます。 それらの機能と、既存の問題を解決する可能性を検討してください。 まず最初に、SOC の結果と UMZCH の客観的特性との関係を評価してみます。 著者によれば、サウンド再生の品質に最も大きな影響を与えるパラメータのみに焦点を当てています。 ここで、非常に興味深いのは、ランプとトランジスタ UMZCH (推定値に最も大きな差があるコンポーネントとして) の SOC の結果の分析です。 原則として、これらの比較では、真空管UMZCHの客観的パラメータはトランジスタのものよりも大幅に劣っていますが、SOCの結果はしばしば正反対であることが判明します。 検討する際には、専門家が最も頻繁に使用する表現を使用して、QMS のいくつかの基本的な基準のみに限定します。 最初のサウンド特性は音色の色付けです。軽さ、柔らかさ、暖かさ、またはそれぞれ重さ、硬さ、冷たさ(金属の色合い)です。 XNUMX つ目は、アタック (成長する音) の再現です。アクティブ、クリア、または鈍く、緩いです。 XNUMX 番目の特徴は信号源の定位、つまりパノラマの良し悪しです。 XNUMX 番目 - マイクロダイナミクス: 複雑な形状の信号を詳細に表示しますが、類似した信号の詳細は低レベルまたは区別が困難です。 SOC の全体的な結果: 強い感情的影響、またはそれに応じて弱い影響。 比較されたUMZCHに対する専門家の評価は非常に異なっており、「真空管」サウンドと「トランジスタ」サウンドという俗語表現があるほどです。 この矛盾の原因についての説明は文献で繰り返し引用されていますが、いずれも部分的な答えしか与えていません。 ここで考慮した SOC 基準と、比較した UMZCH の客観的パラメータとの関係をもう一度確立してみましょう。 真空管UMZCHの音の音色カラーリングの特徴は、主に以下の理由で説明できます。
トランジスタUMZCHのサウンドの音色の色付けの特徴には、次のような理由があります。
音声信号のアタックを歪みなく再現することは、ソースイメージを正確に認識するために最も重要な条件です。 明らかに、実際の信号のサウンド再生におけるアタック歪み(遅延またはアクセント)の出現は、その知覚に大きな影響を与えます。 この種の歪みが発生する理由の XNUMX つは、UMZCH システム (動電型スピーカー (EDG)) に適合するための条件です。 知られているように、パルス信号がボイスコイル (VC) に作用すると、EDH 内で磁界内での位置を変える、つまり移動しようとする力が発生します。 ただし、この場合に発生する誘導の逆起電力は、UMZCH の出力抵抗に近づき、ZK の位置の変化を妨げる電流を生成し、この変化を引き起こす電流、つまり出力に向けられます。 UMZCH の電流。 「逆流」の流れは、一方では機械共振の品質係数を低下させ、ダンピングを強化します [1]。その有効性は UMZCH の出力抵抗に依存しますが、他方では、これは遅延につながります。音楽信号の再現可能なアタックにおいて。 したがって、このプロセスは「逆起電力」の値に直接依存します。逆起電力が一定の場合、逆起電力が大きくなるほど、UMZCH の出力抵抗は低くなります。 出力インピーダンスの値の変化(たとえば、OOS 深さの周波数依存性による)は、「逆流」の変化とアタックの歪みにつながります。 同様の歪みは、磁気システム内のさまざまな位置での ZK [1] のインダクタンスの変化と電圧源からの EDH の励起によって発生します。 真空管(0,5 ... 1,5 オーム)アンプとトランジスタ(通常は 0,1 オーム以下)アンプの出力インピーダンスの値を比較すると、より大きな抵抗値が好ましいと結論付けることができます。 UMZCH、EDG、および「音響」ケーブルのアクティブおよびパッシブ要素における熱物理的プロセスによる、アタック再現の精度への影響やほとんど研究されていない歪みを除外すべきではありません。 信号源の位置特定とマイクロダイナミクスは、RNS の次に重要な特性であると考えられています。 著者らによると、これらの特性は主に、UMZCH-EDG システムの相互変調歪み (II) の大きさとスペクトルによって決定されます。 したがって、最初の段階では、次の結論を導き出すことができます。 1. UMZCH - EDG システムの SOC の結果は、その技術的特性の総合によって決定され、形式的にはアンプで使用される能動素子の種類には依存しません。 2. 音色の色付けに最も大きな影響を与えるのは、NI スペクトルの大きさと幅、および音声信号の周波数とレベルへの依存性です。 3. 音声信号アタックの再生の精度は、特に、EDH 誘導の逆起電力によって引き起こされる電流と、大電流回路の能動素子および受動素子における熱物理的プロセスからの歪みに依存します。 4. 信号源の位置とマイクロダイナミクスは、主に IR の大きさとスペクトルによって決まります。 次に、SOC に最も大きな影響を与える UMZCH パラメータを改善する可能性を分析しましょう。 NI の大きさとスペクトルを低減する方法から始めましょう。 この種の歪みの研究により、その発生の 2 つの主な原因、つまり能動素子の特性の非線形性と出力段の動作モードが確立されました。 トランジスタと比較した真空管の直線性の利点のいくつかはよく知られており、文献にも詳しく記載されています。 このパラメータでトランジスタ UMZCH を改善することは、コレクタ電流を遮断せずに出力段トランジスタの動作モードを使用する場合に最も効果的です。たとえば、スーパー A、ニュー クラス A、ノン スイッチング [3、4] などです。モードでは、NI スペクトル (最大 5 ~ 6 次高調波) とその値が大幅に減少するだけでなく、信号レベルの減少に伴ってそれらの値も急激に減少します。 NI の周波数独立性は通常、適切な回路と素子を選択することによって実現されます。 「フィードフォワード誤差補正」として知られる補正方法、つまり直接接続を使用した歪みの補正は、NI の削減に高い効率をもたらします [XNUMX、XNUMX]。 NI を低減するための非常に有望な方法には、歪みの減算に関するフィードバックによる補償 - OSVI [XNUMX] が含まれます。 トランジスタ UMZCH を設計するときは、実際の負荷で動作するときの UMZCH 出力段のトランジスタの動作の特性を考慮する必要があります。 さまざまな歪みが発生する理由とその低減方法については [7-9] で詳しく説明されていますが、そこで提案されている歪みの制御方法は非常に複雑であり、高価な測定機器を必要とします。 歪みの確率は、たとえば [10] の推奨事項を使用して大幅に減らすことができます。 トランジスタ化された UMZCH で NI を削減する最良の結果は、全体的な OOS の深さを最小限に抑えたクラス A の出力段の動作モードを使用することによって達成されます。 同時に、真空管アンプには低周波数での歪みの原因となる出力トランスが存在しないため、NI は真空管アンプよりもはるかに低くなります。 出力段がトランジスタ UMZCH で過負荷になったときの NI のスムーズな増加は、OOS 全体の深さを減らすことによって実現されます。深さが浅いほど効果は高くなります。 オーディオ信号のアタックに大きな影響を与える理由を考慮して、オーディオ信号のアタックを再現する精度を高めるための可能な方法をさらに検討してみましょう。 過渡相互変調歪みと同様に、全体的なフィードバックの深さが減少するにつれて、アタック歪みも非常に効果的に減少します。 共通 OOS を使用しない UMZCH の周波数応答が 300 ~ 500 kHz に拡張されたことも、UMZCH での信号確立時間の短縮に貢献します。 ただし、誘導逆起電力によって引き起こされる、負荷回路の電流による攻撃の歪みの特に効果的な低減は、高出力インピーダンス (RplL >> Rh) を備えた UMZCH で達成されます。 オーディオ パスの特性を改善した結果については、[11 ~ 13] で詳しく説明されています。 図上。 図 1 と 2 は、EDH が低出力インピーダンスの UMZCH から励起された場合と、高出力インピーダンスの UMZCH から励起された場合の高調波歪みのスペクトログラム (12) を示しています。 3 kHz 信号の全高調波歪みは、それぞれ約 3% と 0,2% です。
音経路のアクティブおよびパッシブ要素で発生する熱物理的プロセスによって引き起こされる歪みのモデル化の分析により、アタック再現の精度を向上させるパッシブデバイスを実際に実装することが可能になりました [14]。 アタック再現の品質を向上させるための上記の方法は、最終結果への影響を示しており、UMZCH 出力電圧のスルー レートを増加することによってのみこれを達成しようとする試みが失敗する理由を説明しています。 IS の減少は、その発生原因の多様さと検出の複雑さにより、かなりの困難を引き起こします [15-20]。 問題の解決の大部分は、使用される測定方法によって妨げられており、専門家の評価を十分な精度で予測することはできません。 [21] では、ノイズ相互変調係数 (NIR) を測定するためのより有益な方法が提案されています。 ただし、この測定方法を使用した SOC の結果の分析では、推定値の急激な差の理由は説明されていません。たとえば、ランプの場合は UMZCH - 9 ポイント、トランジスタの場合 - 5 ポイントです。そして、これは次のとおりです。 KSI にはわずかな違いがあり、それぞれ 0,8% と 0,9% です。 したがって、この方法も改善する必要があります。 この測定例の主観的評価を説明する試みにより、著者らは、EDG の応答 (インパルス応答) が UMZCH の IS に及ぼす影響の可能性についての仮説を実験的に検証することにつながりました (1)。 このために、CSI を測定するのと同じ方法が使用されましたが、UMZCH の抵抗負荷の代わりに実際の EDH が使用されました。 これらの測定では、信号変換の非線形性が考慮されていない同等の EDD ではなく実際の EDD を使用する必要があることに特別な注意を払う必要があります。 同時に、出力抵抗が低いトランジスタ UMZCH でのみ CSI の急激な増加が見られ、0,9% ではなく 9,7% となり、10 倍以上の増加がありました。 ランプ UMZCH の場合、これらの値はそれぞれ 0,8% と 1,2% でした。 等価抵抗負荷を実際の EDG と置き換える場合の主な違いは、それが OOS 回路内にあることです。 UMZCH 信号の出力電圧とその歪みに加えて、EDG からの応答もさらに侵入します。 OOS ループでは、これらが結合され、UMZCH 歪みを補償するための信号と、対応する大きさと位相を備えた EDD からの応答が形成されます。 この場合の補償信号の周波数スペクトルは、オーディオ信号の上限より 10 ~ 30 倍高くなる可能性があります。 明らかに、歪みを除去するための主な要件は歪みを正確に補償することですが、これを実装するのは事実上不可能です。 制限は、UMZCH の実際の周波数応答と位相応答、および歪みとノイズのレベルに関連します。 さらに、補償レジームも EDH 特性の非線形性によって大きく影響されるため、補償は不完全です。 この場合の最良の補償は、UMZCH 歪みと EDD からの応答の積のスペクトルの比較的低周波成分に対してのみ達成され、これらの発振のスペクトルの高周波成分は再び OOS 回路に入ります。 、アンプに新たなプリエンファシスを引き起こします。 歪みの高周波成分が急激に増加するという悪循環が生じます。 アンプの全体的な OOS の深さを増加させると、歪みのスペクトルがさらに拡大するだけであり、したがって、サウンド再生の品質がさらに悪化します。 さらに、分布パラメータの違いにより、UMZCH-EDG 接続ケーブルなどの単純な導体が SOC の結果に影響を及ぼし、特定の高調波を増加または弱める可能性がある状況が生じます。豊富な種類。 同時に、音響ケーブルがSOCの結果に与える影響の不可解な理由を説明するために著者によって提案された別の仮説が現れます。つまり、音響ケーブルを「音響バルブ」、つまり弱体化するLPFとみなすことが可能になります。 EDG から UMZCH 出力への応答の浸透。 次に、真空管UMZCHのEDGからの応答がAIにわずかな影響を与える理由を示します。UMZCHには、原則として、マッチング出力トランスと比較的浅いOOS深度があります。 EDD 応答信号によるすべての問題は、そのスペクトルの高周波成分の侵入、つまり干渉によって引き起こされることを考慮すると、出力トランスの漏れインダクタンスが有用な役割を果たすことができることは明らかです。ローパスフィルターとして機能し、アンプに侵入する高周波干渉の量を大幅に減衰させます。 加えて、FOS の深さが浅いことも EDG からの応答の効果の減少に寄与しており、著者らは、UMZCH-EDG システムでここで説明されているプロセスが、実験で得られたランプとトランジスタの UMZCH の SOC の違いを主に説明していると考えています。実験[21]。 分析の結果は、UMZCH - EDG システムにおける AI の XNUMX つのコンポーネントの影響の可能性を示しています。 XNUMX つは UMZCH 内の独自の AI で、抵抗負荷と同等の客観的な測定 (KSI) が可能です。 XNUMX 番目の成分は EDD 応答の影響で UMZCH に誘発される IS で、CSI の繰り返し測定によって UMZCH が実際の EDD にロードされるときに検出されます。 これにより、回路が UMZCH 内に最小限の独自 AI を提供するような方法で UMZCH の設計を推奨できるようになります。 スペクトルを分析するには、CSI の測定に少し変更を加えた手法を使用し、XNUMX/XNUMX オクターブ バンドのノイズを分析します。 この段階では、NI と AI の密接な関係を考慮し、既知の方法を使用して関係を軽減する必要があります。 上記からわかるように、UMZCH における IS の増加に対する EDD からの応答の影響を軽減する最も効果的な方法は、FOS ループ内の他の信号との相互作用の条件を除外することです。 このタスクを実行するにはさまざまな方法があります。 たとえば、消散器と呼ばれる受動整合デバイスは高い効率を持っています [14]。 ただし、信号電力には大幅な損失が発生します。 より単純な実装の別の例は、出力トランスを使用した電界効果トランジスタ上の UMZCH です。 この場合、達成される効果は散逸器よりもはるかに劣りますが、出力電力損失は減少します。 NI に対する EDG 応答の影響を低減する最大の効果は、高い出力インピーダンスを持つ UMZCH を使用することによってのみ、高効率と UMZCH-EDG 音響ケーブルの影響の欠如を維持しながら達成されます [12、13]。 、熱圧縮によるダイナミックレンジと信号相互変調の変化。 このソリューションにより、アタック再現の精度が大幅に向上します。 EDD で発生する歪みも、次の理由により大幅に減少します。
上記に基づいて、次の結論を導き出すことができます。 1. UMZCH が実際の EDG にロードされたときの UMZCH 内の CSI の客観的な測定結果により、UMZCH - EDG システムの SOC の結果を予測することが可能になります。 2. NI と IS の大きさとスペクトルの減少、それらの周波数独立性、および過負荷時の滑らかな増加は、UMZCH - EDG システムで高忠実度のサウンド再生を達成するために必要な条件です。 EDH 反応に対する UMZCH の感度は最小限である必要があります。 3. 出力インピーダンスの高い UMZCH に EDG を使用することで、再生品質の向上に最大の効果が得られます。 文学
著者: A. Aleynov、Kharkov、A. Syritso、モスクワ 他の記事も見る セクション トランジスタパワーアンプ. 読み書き 有用な この記事へのコメント. 科学技術の最新ニュース、新しい電子機器: タッチエミュレーション用人工皮革
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