Предисловие
Часто, когда инженер-антиаудиофил набрасывается на аудиофила, говоря про какие-то там параметры сигнала и тд, его очень трудно убедить в том, что аудиофильство появилось лет за 300 до изобретения первого в мире фонографа. Эти инженеры почему-то уперто думают, что аудиофилы появились когда уже во всю был винил и ламповые усилители высокого качества. Но какой же тогда, простите, целью страдал Страдивари ища свой уникальный звук? Вот именно!!! Он занимался АУДИОФИЛЬСТВОМ!!! Во времена когда еще и электричество не открыли...
Но, как в этом убедить инженера-антиаудиофила? Он ведь считает, что знает все про звук из учебника про схемотехнику усилителей, где сам звук ни разу не разобран... Даже количество обертонов у струны гитары... Он пребывает в мифах, что у скрипки идеальный гармонический сигнал... Что у симфонического орекстра идеальный гармонический сигнал. И уж кому кому, а ему-то положено где-то поЯндексить вопрос формы сигнала у скрипки при смычковом звукоизвлечнии, прежде чем что-то заявлять...
Но он, неизвестно из каких, видимо своих слуховых восприятий, фактов вывел идею, что там все идеально... И кто же он тогда, простите, в мире аудио-инженерии? Аудиофил-теоретик? Если он своему слуху-то доверяет настолько, что не нуждается в проверке сигнала ни социллографом, ни спектроанализатором? Кто он??? У меня нет цензурного ответа... Скажу только, что 20 лет назад, я сам был инженером-антиаудифилом. По сути я свое тогдашнее мышление описыва, на основании которого делал выводы о том, что есть звук... Позже я конечно несколько одумался.
Рояль с РОЗЛИВОМ
Конструкция рояля представляет собой весьма хитрую штуковину. Для увеличения громкости его звучания, в нем за каждую ноту отвечают 3 струны. Каждая со своим БОЛТОМ для настройки натяжения. При нажатии на клавишу, молоточек бьет сразу по 3м струнам.
И вот это-то обстоятельсво и позволяет реализовать некоторые аудиофильские шалости в звучании рояля.
Эти струны можно настроить, так чтобы они ТРЯСЛИСЬ на одной частоте, а можно частоты слегка развести, а можно и посильнее развести. На этот случай и ввели термин Розлив Рояля. Есть музыканты которые любят когда рояль без розлива, тогда он приобретает более точное, более сдержанное, более камерное звучание. А есть те, например Рахманинов, кто предпочитает розлив и при том в крупную тару(ой!!!). В таком случае рояль приобретает насыщенный, масштабный, переливчатый звук.
А есть и те, кто предпочитает в басу некоторую мягкость звучания, а на дискантах, под правой рукой более резкий размашистый звук - за этим делом замечен рояль у Ланг Ланга.
Технически этот эффект, чем-то похож на вибрато и на реверберацию.
Как переваривает обильный розлив УСИЛИТЕЛЬ
Я собрал небольшую схемку несколько утрированно, для наглядности процессов, имитирующую эти 3 тона разом.
Слева направо, сначала источник питания, далее 3 источника синуса, как обычно смещенного вверх, чтобы цепь смещения не делать, далее резистор имитирующий выходное сопротивление магнитофона, винил-корректора и прочих источников музыкального сигнала. Далее уже привычный, тем кто читал мои Аудиофильские Инженерии, транзистор, над ним резистор падения напряжения, ответственный за раскачку амплитуды, под ним резистор обратной связи по току, позволяющий управлять коэффициентом усиления каскада и нормализовать некоторые его параметры, ну и резистор на 500 ом имитирующий выходной каскад с нагрузкой на 8 ом.
Батарея синусов, при этом формирует амплитуду в 1 вольт, на частотах 450, 480 и 500 Герц. Внутреннее сопротивление у каждого источника данной батареи нужно для обеспечения смешивания их сигналов в один, и при том оно верно только в рамках данного эмулятора. В реальном мире нужна другая схема.
На осциллограмме изображен сигнал с амплитудой от 3 до 33 вольт, т.е. 15 вольт размаха по переменному напряжению, которые сняты на входе резистора на 500 ом. Т.е. на входе был 1 вольт, на выходе 15... Усиление на лицо.
Но, что при этом с сигналом случилось? Перед нами спектрограмма выходного сигнала. Давайте ее слегка изучим.
Начнем с середины. Видите 3 палки стоящие рядом друг с другуом и они при этом наиболее высокие? Это наш полезный сигнал. Звучание ноты рояля с Розливом. В лучших традициях Рахманинова.
Еще правее такая же группа палок но потише - это вторая грамника, еще правее третья, четвертая, пятая...
Но, что у нас слева? Ведь эти палки выше чем вторая гармоника. Забегая вперед скажу, что на слух эти палки воспринимаются как некоторая грязь в звуке.
Это интермодуляционные искажения, или комбинационные тона. Видите 3 самые высокие палки? Это интермодуляция первого порядка. Их частоты есть разность между нашими 450, 480 и 500 герц. Т.е. 20, 30 и 50 Герц. А видите "ракета" совсем слева? Это интермодуляционный тон второго порядка, так же его еще называют комбинационный тон второго порядка, а так же квадратичная нелинейность. Он представляет собой разность уже между тонами первого порядка. Т.е. 20 и 30 Герц дают 10 Герц. Ослальные разности маскируются под интермодуляции первого порядка. Их частоты такие же. Отсюда кстати и увеличение этих тонов по амплитуде выше второй гармоники. (Оригинальная "гаромника" + интермодуляция второго прядка.)
Ведь это в некотором роде, ни что иное, как вторая гармоника только вниз по частоте(в среде инженеров-антиаудиволов так нельзя говорить. Инженеры-антиаудиофилы это такие люди, которые способны воспринимать только термины из учебника, а внутренние аналитические речевые обороты у них или под запретом или еще под какой-то антипедагогической аномалией находятся - вспомните это при начале общения с ними!!!)
Остальные палки - это интермодуляции третьих и более высших порядков основанные на гармониках от интермодуляций перввых порядков. На высоких частотах от этого всего вообще голова идет кругом. :) Но есть инженеры которые справляются с такими трудностями. Кстати они обычно ничего не говорят про аудиофильские дела. Они Хот Дога съели борясь с этими проблемами и прекрасно понимают, что разные усилители работают настолько по-разному, что у них нет сомнений, что это все может и в звуковых частотах пролезать.
Как бороться этой гудящей пьянкой?
Когда я первый раз узнал, про данные искажения, я попробовал сам придумать, что с этим всем можно сделать. Мыслил я так. Если искажение возникает по причине падения напряжения на коллекторе, которое ведет к изменению входного сопротивления базы, и от этого все расколбас и начинается - значит нужно как-то сообразить, как устранить падение напряжения на коллекторе транзистора отвечающего за входное сопротивление базы. Т.е. идея была добавить еще один транзистор между резистором и коллектором. И подать на него максимально стабильное питание. Чтобы на его выходе всегда было стабильное напряжение. Ток при этом будет меняться, а на входном транзисторе по части напряжения будет все хорошо.
На практике оказалось, что реактивное сопротивление базы "прячется" внутри транзистора и параметры добавочного транзистора все равно плывут. Оно сродни тому резистору на 1 кОм у меня на схеме, только внутри транзистора и его оттуда не выкыворнуть - какое бы стабильное питание в базу не прилетало, а там внутри все равно токовая девиация есть и, как следствие, падение напряжения на эмиттере. А вместе с ними и напряжения на коллекторе первого транзистора. Но все это шалит значительно меньше.
Позже я узнал, что данная схема называется Каскод. И придумана еще в далекие ламповые времена. Причем, то, что я сам придумал это элементарная схема, а их еще 2 разновидности есть и обе с большей эффективностью. Сейчас мы их разбирать не будем. Посмотрим как работает "моя"... :)
Я добавил еще один транзистор и напряжение питания на 4 вольта. Питание подобрано опытным путем для получения наилучших результатов.
Т.к. нелинейности все таки остались это привело к тому, что нелинейности первого порядка стали меньше, а вот нелинейности второго порядка увы подрасли. Честно говоря, так уж устроен мир элетроники. В нем всегда так. При улучшении параметров, курпные проблемы становятся меньше, а вот мелкие...
Впрочем в жизни людей такое сплошь и рядом. Купил человек машину - крупную проблему решил!!! Но на ней царапина в пол двери возникла...
Но собственно, чего это я без графиков то???
Вот и они!!! Смотрите... Верхний это без каскода, нижний с каскодом. Интермодуляция второго порядка, самая левая, заметно подросла, правда не громче, чем интермодуляции первого порядка. При этом вылезли еще некоторые, третьих порядков. Зато, интермодуляции первого порядка стали тише аж на 20 дБ!!! Их уже и не слышно почти. Хотя, в первом случае, они были на слышимом уровне. Смотрим дальше. Батарея вторых гаромник вообще пропала... А третьи, четвертые, пятые без изменений...
Итого, грязи в звуке стало ощутимо меньше, но на счет второй гармники и ее влияния на мягкость звука все таки есть аудиофильские вопросы. Но с точки зрения получения высококачественной копии с катушки на катушку, с минимальными искажениями, мы сейчас все правильно сделали!!! Мы их значительно уменьшили - а для копии это приоритет высшей группы!!! Аудиофильские дела - это хорошо в унч и колонках. А в магнитофонах нужна максимальная точность!!! Если, что не так с его сигналом на слух - всегда можно буферный каскад поставить между ним и унч. Кстати именно поэтому инженеров-антиаудиофилов и учат стремиться к максималной точносоти сигнала. Задачи обеспечения точных сигналов и их копий, для прогресса науки и техники важнее, чем задачи мирного удовольствия от приятного звука.
Правда мой опыт общения с ними гласит, что они про этот прием не знают нихр... ой!!!
Спасибо, что дочитали!!! Продолжение следует!!!