(prawie)audifilskie dywagacje

[Romekd]

Witam.
Robiąc ostatnio porządki, dokopałem się do starej literatura technicznej i znalazłem ciekawe materiały, pasujące nieco do tego wątku. Jeszcze w latach 80-tych ubiegłego stulecia użytkownicy dobrego sprzętu audio zaczęli zauważać, że większość wtedy produkowanych wzmacniaczy charakteryzowała się innym brzmieniem reprodukowanej muzyki, mimo posiadania bardzo podobnych parametrów. Przeprowadzono wówczas wiele badań, których wyniki pozwolę sobie tu przytoczyć, gdyż mimo upływu czasu, oraz tego, że dotyczyły one głównie wzmacniaczy wykonanych na półprzewodnikach, wydają mi się dość ciekawe i mogą zainteresować osoby zaczynające konstruować własne wzmacniacze. Zagadnienia te były opisane w „Funkschau” nr. 23/1987, a następnie fragmenty z nich przetłumaczone w czasopiśmie „Radioelektronik”.

Już w tamtych latach zauważono, że "(...) dwa wzmacniacze końcowe m.cz. o tych samych parametrach technicznych lecz różnej konstrukcji, wykorzystywane do zasilania tej samej pary zespołów głośnikowych potrafią dać różne rezultaty jakościowe podczas odsłuchu muzyki. Pojawiło się wtedy uzasadnione przekonanie, że przyczyna tych zjawisk leży „na styku” wzmacniacza mocy i zespołu głośnikowego. Pod wpływem dochodzących od użytkowników informacji zespoły kilku laboratoriów postanowiły wnikliwie przyjrzeć się temu problemowi i poddać go szczegółowej analizie. Przeprowadzone badania wykazały, że pomimo zaleceń międzynarodowej komisji elektrotechnicznej (IEC), by minimalna impedancja zespołu głośnikowego w paśmie przenoszenia nie spadała poniżej 0,8 wartości znamionowej (co w odniesieniu do zespołów o znamionowej wartości 8 omów oznacza spadek do 6,4 oma) to 60% badanych zestawów miała przy pewnych częstotliwościach impedancję mniejszą od 5 omów, a 25% mniejszą od 4 omów. Niektóre „egzotyczne” zespoły głośnikowe wykazywały spadek nawet do 2...2,5 oma. Ogólnie przyjmowało się wówczas projektując wzmacniacze, że kąt fazowy impedancji zespołów głośnikowych nie zmienia się o więcej niż +/-50º. Jednak dokładna analiza wykazała, że pewna część spotykanych wtedy (lata 80.) na rynku zespołów głośnikowych cechowała się zmianą kąta fazowego w zakresie do +/-60º, a niektóre nawet do +/-80º. Wyniki tych badań pozwoliły dojść do kolejnych wniosków, mówiących, że:

- zmiana kąta fazowego obciążenia w dużym zakresie (obciążenie o charakterze pojemnościowym lub indukcyjnym) wpływa destabilizująco na pracę wzmacniacza, w wyniku czego pojawiają się pasożytnicze oscylacje.

- niektóre wzmacniacze o bardzo silnym ujemnym sprzężeniu zwrotnym wykazują skłonność do pojawiania się zniekształceń spowodowanych wpływem zespołu głośnikowego (obciążenia) na pracę wzmacniacza.

- wartości chwilowe prądu pobieranego przez zespół głośnikowy podczas reprodukowania muzyki mogą być sześciokrotnie większe niż wartości pobieranych przez obciążenie w postaci rezystancji znamionowej 8R; wiele wzmacniaczy nie jest w stanie podołać temu, wskutek czego pojawiają się specyficzne zniekształcenia (wpływające niestety na brzmienie zestawu).

- stosowane we wzmacniaczach większej mocy elektroniczne układy zabezpieczające mogą działać przy zbyt małej wartości mocy chwilowej, lub zbyt szybko, co może się przełożyć na psucie jakości dźwięku otrzymywanego ze wzmacniaczy, których parametry dla obciążeń czysto rezystancyjnych wydają się idealne.

Ani podawane przez wytwórnie parametry wzmacniaczy, ani nawet szczegółowe badania laboratoryjne wzmacniaczy przeprowadzone metodami klasycznymi z zastosowaniem czysto rezystancyjnego obciążenia nie wykrywają wyżej wymienionych zjawisk, które mogą wystąpić w warunkach rzeczywistych pracy wzmacniacza obciążonego zespołami głośnikowymi.

[Romekd]

Przeprowadzone zostało specjalne badanie pięciu losowo wybranych wzmacniaczy produkcji fabrycznej o mocy od 2 x 100 W do 2 x 160 W, kilku znanych firm. Zastosowane zostało sztuczne obciążenie o zmiennych parametrach. Zmieniano bądź moduł impedancji obciążenia, bądź tylko kąt fazowy przy stałej wartości modułu. Wzmacniacze sterowano przebiegiem sinusoidalnym 1000 Hz i mierzono wartość napięcia na wyjściu, gdy współczynnik zniekształceń osiągnie 1%. Różnice w zachowaniu się wzmacniaczy okazały się zaskakująco duże. Tylko jeden z badanych wzmacniaczy zachował się, można rzec idealnie - nie reagował on na zmianę kata fazowego obciążenia w zakresie +/-60%, a zmiana wartości modułu obciążenia z 8 omów do 2 omów spowodowała zmniejszenie napięcia wyjściowego o 30%. Najgorszy z badanych wzmacniaczy wykazywał nadzwyczaj wielką wrażliwość na zmiany parametrów obciążenia - napięcie wyjściowe miało stałą wartość tylko przy module obciążenia 8 om i zmianach kata fazowego w zakresie +/-40º; już przy kacie fazowym +/-60º zmniejszenie napięcia wyjściowego wyniosło 33%; zmniejszenie modułu obciążenia z 8 om na 2 omy spowodowało zmniejszenie napięcia wyjściowego o 85-90% czyli do około 10% wartości poprzedniej.
Przeliczając wyniki pomiarów na wartości mocy pozornej, oddawanej do obciążenia o impedancji 2 omy i kacie +60º różnice były następujące: wzmacniacz pierwszy około 200 VA!, a wzmacniacz drugi około 15 VA. Należy dodać, że wzmacniacz drugi miał katalogowo większą wartość mocy znamionowej.

Wzmacniacze zachowują się gorzej przy sterowaniu ich sygnałem o małej częstotliwości (40-100 Hz). Obserwuje się wówczas jeszcze większy wpływ zmian kąta fazowego obciążenia na oddawaną moc. Należy się liczyć, w krańcowym przypadku, z tym, że wzmacniacz o znamionowej mocy 100 W oddaje do obciążenia 5 VA! Niestety dokładne pomiary wzmacniaczy w zmiennych warunkach obciążenia są kłopotliwe i możliwe do przeprowadzenia jedynie w warunkach laboratoriów profesjonalnych. Amator elektronik może się jednak pokusić o przeprowadzenie pomiarów przy kilku wartościach obciążenia stosując w tym celu rezystory zanurzone w naczyniu z wodą, kondensatory foliowe i cewki indukcyjne.

Wnioski jakie wtedy wyciągnięto:

- Wzmacniacze o w zasadzie identycznych parametrach katalogowych mogą wykazywać duże różnice podczas pracy w warunkach realnych, przy obciążeniu ich zespołami głośnikowymi.

- Jest celowe przebadanie parametrów wejściowych posiadanych zespołów głośnikowych pod katem zakresu zmian wartości impedancji i w miarę możliwości – zmian kąta fazowego.

- Konstruując wzmacniacze nowe we własnym zakresie należy szczególna uwagę poświęcić „wydajności prądowej” wzmacniacza, tj całemu układowi zasilania oraz obwodom stopnia wyjściowego.

- Jest celowe stosowanie w zestawach Hi-Fi wzmacniaczy względnie dużej mocy (z rezerwą mocy) oraz przyłączanie zespołów głośnikowych o znamionowej wartości impedancji 8 omów do wzmacniacza o zalecanej wartości obciążenia 4 omy, co zabezpiecza przed przeciążeniem wzmacniacza zbyt małą impedancją zespołu głośnikowego.

[ATM]

Moim zdaniem , jest dokladnie tak jak pisze Romek . Jednak cały czas mówimy o źle zaprojektowanych
urządzeniach , tak wzmacniaczach jak i zestawach głosnikowych . Jeśli impedancja zespołu głośnikowego
w funkcji częstotliwości ulega tak szerokim zmianom ,będącym nie zgodnymi z przyjętymi normami
( spada z 8 do nawet 2 om) a wzmacniacz nie jest w stanie " załatać " tego zjawiska swoja wydajnością
prądową , to urzadzenia takie ,jako nie spełniające warunków , nie powinny brać udziału w żadnych
testach .Wspaniale było by , gdyby wszystkie wzmacniacze tolerowały szeroki zakres obciążeń , od
indukcyjnego przez rezystancyjny , do pojemnościowego . Poprawnie zaprojektowane i wykonane układy ,
posiadające odpowiednie rezerwy w zasilaniu , jak i mocy wyjściowej potrafią temu zjawisku sprostać .
Patrz przykład - opis budowy i pomiary wzmacniacza kolegi Mslawicz .Jednak w konstrukcjach komercyjnych ,
jest różnie. Brak Tu rozsądnego głosu JASIA . Jeśli pisze się że do testowanego wzmacniacza podłączamy
obciążenie o impedancji 8 om ,to powinno być 8 Om , i jeśli w trakcie testów wychodzi na to że jest to
nie zgodne z prawdą (to co z tego że tylko w pewnym zakresie częstotliwości?) , to nie ma o czym
dyskutować ,test jest nie obiektywny .Sądzę ,że w większości przypadków , na takich zaniedbaniach
popełnionych w trakcie przeprowadzania badań , audiofile odczuwają różnice między pozornie podobnymi
pod względem parametrów urządzeniami .W zasadzie nie można konkretnie rozmawiać np. w temacie
(upraszczając)- który silnik ma większą moc
silnik Forda o mocy 75Km i silnik Fiata o mocy 75 Km. Zakładam że takie parametry podaje producent.
To wdg. mnie analogia do tematu,która lampa lepiej brzmi EL34 czy EL 34? Jedna Tesli druga nie Tesli .
Jeśli naprawdę istnieją zauważalne różnice ( w mocy silnika , w brzmieniu) to oznacza że albo producent
stosuje inne sposoby pomiaru , albo to jest zły producent.Jeśli jednak na wyrobie napisze że jest to
EL 34 ( 75Km) , to jego parametry ( moc) muszą odpowiadać prawdzie .

[Boguś]

ATM, to nie całkiem tak do konca jest, 75KM i 75KM ale inny moment obrotowy, i automatycznie przyspieszenie samochodu inne, to samo ze wzmacniaczem, mimo tej samej mocy inna dynamika I dlatego własnie robie wzmacniacze o wiekszej mocy oraz odpowiednie do tego zasilacze które tu na forum maja miano spawarki

[Janusz]

W tym miejscu warto przypomnieć, że w polskich wzmacniaczach z lat 80-tych często stosowano transformatory o mocy pozornej dwukrotnie większej od znamionowej mocy wyjściowej wzmacniacza.

[Boguś]

prosty przykład: polski wzmacniacz WS-503 miał moc tylko 40wat, ale trafko sieciowe wat miało "tylko" 200. I mało który wzmacniacz pózniejszej produkcji, nawet o wiekszej mocy mu dorównywał, szczególnie dynamiką.

[ATM]

Sorry , Boguś ale piszemy dokladnie o tym samym i zgadzamy sie ( chcesz czy tez nie) dokladnie . Wybacz dziś juz nie mam czasu , jutro , jeśli pozwolisz , rozwinę temat. pozdrawiam .

[Piotr]

coś się wam po drodze poprymplało, moi drodzy...
co ma wielkość transformatora zasilającego do mocy wzmacniacza?
mam np wzmacniacz o mocy 2x15W z zasilaniem 2x150W. ze spadkami impedancji radzi sobie słabo.
dlaczego? bo jest marny?
nie do końca - jest singlem z triodami...

ps. skończcie z tymi silnikami, proszę, bo później ten czy owy zamieszcza w ogłoszeniach pytanie o jakiś gaźnik, albo inne badziewie... błe.

[Janusz]

Piotrze proponuję, byś jeszcze raz dokładnie przeczytał wypowiedzi RomkaD, traktują one bowiem o zjawiskach mających fundamentalne znaczenie w elektrotechnice i elektronice. Zwróć także uwagę na rozróżnienie między mocą bierną i czynną, pobieraną przez obciążenie.
Rodzaj mocy pobieranej przez obciążenie wynika z jego charakteru. Dla obciążenia czysto rezystancyjnego kąt przesunięcia fazowego miedzy wektorami prądu i napięcia na obciążeniu będzie równy zeru; obciążenie będzie pobierało moc czynną. W przypadku niezerowych wartości tego kąta, obciążenie zacznie pobierać także moc bierną której nie można wykorzystać, ona generuje tylko straty. Jeśli więc założymy, że wzmacniacz ma być odporny na obciążenia o takim charakterze, to oznacza to, iż napięcie wyjściowe wzmacniacza ma mieć jednakową, niezależną od rodzaju obciązenia wartość; to napięcie decyduje o mocy wydzielonej na obciążeniu. Zatem obciążenie pobierające oprócz mocy czynnej także bierną, spowoduje wymuszenie na wzmacniaczu prądu większego niż wynikałoby to z oddawanej mocy czynnej, czyli tej, która w przypadku głośników zamieniana jest na moc akustyczną (w uproszczeniu). Wymaga to od wzmacniacza rezerwy prądowej, a więc i dużej mocy pozornej i dlatego właśnie stosuje się przewymiarowane, na pierwszy rzut oka, transformatory. Oznacza to także, że o prądzie oddawanym przez wzmacniacz decyduje nie tylko impedancja obciążenia, ale także kąt przesunięcia fazowego.
Ogranicza tą rezerwę prądową, oprócz parametrów zasilacza, również konstrukcja stopnia mocy wzmacniacza, o czym piszesz Piotrze powyżej. Niestety to, co napisałeś dowodzi także, że jest to jednak marny wzmacniacz, a potencjał zasilacza jest niewykorzystany.

[Piotr]

jest to jednak marny wzmacniacz, a potencjał zasilacza jest niewykorzystany.

a magiczne słowo: sprawność ?
jaki to ma związek z jakością odtwarzania?
zapewniam Cię, że nie tylko potencjał, ale i wydajość prądowa zasilacza są wykorzystane.

a Romekd (jak zwykle) zaserwował kawał prawdy.
tyle, że nie tłumaczy to euforii na widok na oko za dużego zasilania bez znajomości konstrukcji wzmacniacza.

[argus]

=> Romek : Ta porcja konkretów wiele wyjaśnia i może pozwoli zrozumiec niektóre "audiofilskie" dogmaty . Pamiętajmy, że wielu audiofilów technicznym wykształceniem nie grzeszy i próbuje kombinować "na czuja" widząc voodoo tam, gdzie w rzeczywistości sedno sprawy tkwi w cokolwiek zakamuflowanych, acz inżyniersko realnie wytłumaczalnych efektach. Przykład: z kolegą, który wierzy w kablowe "voodoo" zrobiliśmy parę eksperymentów. Otóż człowiek ten upierał się, że w jego systemie wpływ kabli (głośnikowych) na brzmienie systemu jest znaczny i bez trudu zauważalny. I co się okazało: jego kolumny (jakieś ogromne samoróbki) pomimo znamionowej impedancji 8 ohm mają "na dole" spadek do ok. trzech - spowodowany potężnymi pojemnościami w filtrze woofera. Słuchaliśmy systemu z różnymi kablami i okazało się, że z wiekszością kabli było kiepsko (jakby wzmacniacz "nie wyrabiał" przy większej głośności). Akceptowalny dźwięk dało się uzyskać tylko na jednych kablach - jakichś przedziwnych plecionkach - warkoczach. Jako kablowy sceptyk zawziąłem się i wziąłem wszystkie kabelki do pracy na dokładny mostek RLC. I wyszło szydło z worka. O ile te kable, na których "nie grało" miały indukcyjność rzędu 0,03 do 0,05 mH, to te plecionki które się "sprawdziły" miały ponad 4,5 mH. Wszystko wskazuje na to, że ta indukcyjność właczona szeregowo z kolumnami kompensowała w pewnym stopniu reaktancję pojemnościową, która destabilizowała wzmacniacz (efekt porównywalniy do działania cewek, które czasami wystepują na wyjściu wzm. tranzystorowych). W tym przypadku efekt różnego brzmienia kabli miał konkretnie mierzalną przyczynę. Myślę, że przez takie własnie sprawy pojawia się sporo nieporozumień między audiofilami a resztą świata - po prostu brak umiejetności technicznej analizy i zrozumienia słyszanych zjawisk. Inna sprawa że techniczna ignorancja wielu audiofilów prowokuje różnych kombinatorów do takich a nie innych działań marketingowych. Bo jak ktoś wiedzy nie ma, to być może uwierzy we wszystko, byle odpowiednio "opakowane". Sorry za przydługi wywód, ale takie mnie refleksje naszły po przeczytaniu tego wątku i wczesniejszych sporów.
Pozdrawiam

[front247]

a predkośc narastania sygnalu,i jego wygaśnięcie?
niedawno sluchalem końcówki mocy,i zadziwila mnie w tym wzmaku tzw.szybkosc narastania impulsu,po prostu od absolutnej ciszy do powiedzmy ,,forte,,to byl ulamek sekundy,wygasnięcie tego dzwięku tez dosl ulamek sekundy.efekt jest zdumiewający,po wysluchaniu dwóch wzmacniaczy z tzw niskiej polki ,odnioslem wrażenie ze te wzmacniacze grają ,,wolniej,,,cos jakby w odtwarzaczu zwolnila prędkosc.
oczywiscie wiem ze to bylo wrazenie subiektywne,pewne zludzenie,ale jak to wytlumaczyc,z punktu widzenia czysto technicznego?

[gutten]

Argus
Dzięki za interesujący post. Ja tylko dodam, że w "departamencie kablologii" działa też wiele firm, które z rozmysłem wykorzystują opisane przez Ciebie zjawiska. Chodzi o to, żeby po wpięciu takiego wynalazku zakrzynąć "Ach, ile sie zmieniło". Miałem kiedyś u siebie taki kabel, z jakimiś przegromnymi filtrami. Po wpięciu efekt był taki, jakbym włączył korektor graficzny.
Dla mnie coś takiego to po prostu zniekształcony i nienaturalny dźwięk, ale oczywiście ktoś kto nigdy nie słuchał instrumentów na żywo może się zachwycać, że mu kabel ""gra".

Front247
Nie wydaje mi się, żeby Twoje wrażenie było subiektywne. Ja też miałem kilka razy do czynienia ze wzmacniaczami bądź końcówkami mocy, których dynamika i szybkość oddawanych impulsów były wręcz spektakularne. I zawsze były to "małe elektrownie", o olbrzymiej wydajności prądowej i bardzo rozbudowanym stopniu zasilania. I chyba tu jest pies pogrzebany?

[Romekd]

Witam.
Cieszę się z powodu kierunku, jaki obrała tocząca się tu dyskusja. Wreszcie dotknęła ona zjawisk, które faktycznie odgrywają pewna rolę w kształtowaniu jakościowego wymiaru dźwięku reprodukowanego przez nasze domowe zestawy audio.
Uwielbiam słuchać muzyki, a ponadto od ponad trzydziestu już lat pasjonuje się (amatorsko) zagadnieniami związanymi z prawidłowym i jak najlepszym jej odtwarzaniem. W młodszych latach nie mogłem się nadziwić, jak to jest możliwe, że bardzo posty konstrukcyjnie wzmacniacz zastosowany w popularnym wtedy gramofonie "Daniel" może grać "potężniej" i z większą "dynamiką" niż np. polski wzmacniacz "WSH205" dysponujący ponad trzykrotnie większą mocą wyjściową (20W w przypadku "Daniela" i 65W na każdym z wyjść w "WSH205"). Zauważyłem wtedy, że w mniejszym wzmacniaczu „Daniela”, mimo zastosowania dużo niższych napięć zasilających wszystkie tranzystory były gorące (włącznie ze sterującymi i tranzystorami w wejściowym stopniu różnicowym), i to nawet wówczas, gdy wzmacniacz ten był wyciszony i nie oddawał żadnej mocy do obciążenia. Pomyślałem więc, że przyczyną lepszego funkcjonowania wzmacniacza w gramofonie było stosowanie wyższych prądów, przez co tranzystory pracowały z niższymi impedancjami, a to musiało pozytywnie wpływać na szybkości działania tych elementów i uzyskiwane pasmo przenoszenia całego toru. Tymczasem we wzmacniaczu WSH205 elementy były stosunkowo chłodne, a zastosowane tranzystory końcowe cechowały się częstotliwością graniczną jedynie 2MHz. W tamtych czasach moje obserwacje potwierdzali znajomi elektronicy, przysłuchujący się przeprowadzanym przeze mnie testom.
To tyle z osobistych wspomnień dotyczących tego zagadnienia.

argus
Podane przez Ciebie wartości indukcyjności kabli głośnikowych wydają mi się wyjątkowo duże (za duże). Nawet najmniejsza podana w Twojej wypowiedzi wartość 0.03mH oznacza, że kabel ten dla częstotliwości 20kHz przedstawia sobą reaktancję indukcyjną o wartości wynoszącej aż 3.8 oma, co przy współpracy wzmacniacza z kolumną o impedancji 4 om powodowałoby ogromny spadek mocy dla wyższych częstotliwości pasma. Kabel w tym przypadku działałby jak filtr dolnoprzepustowy.
Górna podana przez Ciebie wartość (dla kabla "plecionki") 4.5mH to już reaktancja na poziomie 565 om/20kHz, a to oznacza, że taki kabel „wycinałby” z sygnału dochodzącego do głosników nawet tony średnie (XL=28,3 om/1kHz).
Z ciekawości zmierzyłem przewody głośnikowe, które stsosuję u siebie. Mają one ponad trzy metry długości, a ich indukcyjność (zmierzona) wynosi 1.8 uH, co oznacza, że ich reaktancja przy częstotliwości 20kHz osiąga 0,23 om. Ich rezystancja to 31mR (mili om).

front247 gutten
Odnoszę miłe wrażenie, że nasze obserwacje i wyciągane z nich wnioski są zbieżne .

Pozdrawiam,
Romek

[front247]

oczywiscie troszke podchwytliwie spytalem
domyslam sie ze duze koncowki to male elektrownie,i zapas mocy musi sie odbic na niektórych aspektach dzwięku.tak samo wydolnosc prądowa(choc tu zdania mogą byc podzielone),tak więc dochodzimy do wniosku ze dobry wzm. musin duzo kosztowac
pzdr
jakis miesiąc temu bylem przypadkiem w poznaniu,i przy okazji wstpilem do sklepiku hi-fi
na pólkach mnóstwo sprzętów,w tym 2 wzmacniacze lampowe
oba byly piękne z wyglądu.jdn z nich to Amplifon(nie pamietam modelu),a drugi zdje sie Romulus na czterech el84 .ogol;nie bardzo ladne konstrukcje ,niestety nie sluchalem ich,ale do rzeczy;
amplifon-8990pln
romulus-13.840
czyli musi kosztowac dobry wzmak,choc nie moge jednoznacznie stwierdzic ze te byly ok.