Технические и физические аспекты аудиодела. - Мир аудио - SoundEX - Клуб любителей хорошего звука Перейти к публикации

Технические и физические аспекты аудиодела.


ВаАл
 Поделиться

Рекомендованные сообщения

3 часа назад, K-K сказал:

Великая задача баночек побольше впихнуть

"Баночками" тут не поможешь.

Дело в том, что при выходном токе 80,7 мА, максимальное неискажённое выходное напряжение буфера BUF634 составляет по данным производителя 15,5 Вольта, откуда максимальная неискажённая выходная мощность, создаваемая гармоническим сигналом с амплитудой 15,5 Вольт, на нагрузке 4 Ом, подключенной к параллельно соединённым выходам BUF634, составит: (15,5*15,5)/(2*4) = 30 Ватт. Для примененной в усилителе элементной базы и схемотехники это ограничение носит принципиальный характер.

Можно ли устранить указанное ограничение? Можно, но это будет другой усилитель.

Меня интересует следующее. Заявлено, что выходной ток усилителя может достигать 12 А. Понятно, откуда это значение тока получилось. По данным производителя выходной ток BUF634 в линейном режиме может достигать 250 мА. При параллельном включении 48-ми выходов BUF634 выходные токи, разумеется, складываются, откуда получаем: 0,25*48 = 12 А. Тут никаких вопросов нет. Однако при максимальном выходном напряжении 15,5, которое может развивать BUF634, максимальное сопротивление нагрузки должно составлять: 15,5/12 = 1,29 Ом. Конечно, можно создать акустическую систему с модулем полного сопротивления 1,29 Ом, но обычно это сопротивление больше. Например, при сопротивлении акустической системы 4-ре Ома, либо амплитуда выходного напряжения должна составлять 12*4 = 48 Вольт, что невозможно по данным производителя BUF634, либо амплитуда тока должна составлять 15,5/4 = 3,875 Ампера, но для обеспечения такого тока потребуется 3,875/0,25 = 15,5 (16 штук) BUF634, а вовсе не 48 штук.

Я, конечно, понимаю, что при увеличении включённых параллельно буферов уменьшаются и искажения и шумы (в рассматриваемом случае в (48/16)^0.5 = 1.732 раза, или на 10Lg(1,732)=2,3856 дБ мощности), а также расширяется полоса пропускания, однако, интересно узнать соображения разработчика.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

33 минуты назад, Вадим Александрович сказал:

Однако при максимальном выходном напряжении 15,5, которое может развивать BUF634, максимальное сопротивление нагрузки должно составлять: 15,5/12 = 1,29 Ом. Конечно, можно создать акустическую систему с модулем полного сопротивления 1,29 Ом, но обычно это сопротивление больше. Например, при сопротивлении акустической системы 4-ре Ома, либо амплитуда выходного напряжения должна составлять 12*4 = 48 Вольт, что невозможно по данным производителя BUF634, либо амплитуда тока должна составлять 15,5/4 = 3,875 Ампера, но для обеспечения такого тока потребуется 3,875/0,25 = 15,5 (16 штук) BUF634, а вовсе не 48 штук.

Я, конечно, понимаю, что при увеличении включённых параллельно буферов уменьшаются искажения и шумы (в рассматриваемом случае в (48/16)^0.5 = 1.732 раза, или на 10Lg(1,732)=2,3856 дБ), однако интересно узнать мнение разработчика.

Вы все правильно посчитали, все правильно написали про полосу и шумы. Однако я еще в 2008 году, когда строил предыдущий проект на BUF634T (http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=23360) проводил много экспериментов на макетах, в том числе и на предмет нагрузочной способности BUF634T. Если поставить только 16 буфов и нагрузить на 4 Ом, то каждый буф будет видеть нагрузку 16*4 = 48 Ом плюс сопротивление выравнивающего резистора на выходе каждого. При такой нагрузке у буфа растут нелинейные искажения. Нужно более 100 Ом для малого уровня искажений. Соответственно, Tierra спроектирована так, чтобы ее не пугала нагрузка 2 Ом , а также любые провалы импеданса АС. Это первый фактор. 

Второе: 48 BUF634T, при питании от +\- 18 В, имеют суммарный ток покоя около 1 А, что позволяет усилителю работать на нагрузке 8 Ом в классе А. Чтобы набрать ток покоя нужно именно столько.

Третье: На нагрузке 4 Ом он на половине громкости переходит в АВ, но учитывая большое количество оконечных каскадов (и чем их больше, тем сильнее размазан переход из А в АВ) и их структуру параллельного усилителя внутри, коммутационных искажений, характерных для дискретных выходных каскадов АВ класса тут нет.

 

Надеюсь, что смог ответить на Ваши вопросы.

    

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

13 минут назад, Prophetmaster сказал:

Надеюсь, что смог ответить на Ваши вопросы.    

Благодарю Вас за развёрнутый ответ.

Я с Вами полностью согласен, щадящий режим, как то: выполнение условия слабого возбуждения и выравнивание токов растекания, совершенно необходим для качественной работы схем с большим количеством параллельных элементов.

Вот только выходной ток 12 А выпадает из этих соображений.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

12 минут назад, Prophetmaster сказал:

А если импеданс АС провалится до 1 Ом?:) При выходной мощности 30 Вт столько в пике и будет в нагрузке, приблизительно:)

На самом деле эта цифра указывает на токовые возможности каскада, что просто есть запас по току.

Согласен, это разумное и аргументированное соображение.

Но... Если Вы обнаружите АС с номинальным импедансом 4 Ом, у которой импеданс проваливается до 1 Ом, не применяйте такую АС.

А вот АС с номинальным импедансом 4 Ом, у которой импеданс на некоторой частоте может возрасти до 16 Ом и даже выше не является редкостью. При этом выходная мощность вашего усилителя для такой АС на частоте высокого импеданса упадёт до 7,5 Ватт, а вот это уже проблема.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

17 минут назад, KVN_RUS сказал:

Это как вы посчитали?

Мощность, выдееляемая в активной нагрузке равна:

P = U^2/R,

где: U - действующее напряжение; R - сопротивление активной нагрузки.

Амплитудное значение выходного напряжения - 15,5 В, действующее значение выходного напряжения для гармонического сигнала - 15,5/2^0,5. Тогда, в рассматриваемом случае:

Для сопротивления нагрузки 4 Ом

P = 15.5^2/2*4 = 30 Ватт

Для сопротивления нагрузки 16 Ом

P = 15.5^2/2*16 = 7,5 Ватт

Проще говоря: поскольку знаменятель вырос в 4-ре раза, отношение, соответсвенно, уменьшилось в 4-ре раза: 30/4 = 7,5.

Замечу, когда модуль комплексного сопротивления достигает экстремумов, фазочастотная характеристика проходит через 0. Иными словами: в экстремумах комплексной функции мнимая (читай - реактивная) часть равна 0, то есть - значение комплексной функции действительное (читай - активное). Поэтому рассматриваемые 16 Ом это именно активные 16 Ом.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

39 минут назад, YasnyiSokol сказал:

Z=(t-1) + i (t-2)

Квадрат модуля = (t-1)^2 + (t-2)^2

Производная /2 = t-1 + t-2 = 0 (экстремум) при t= 1.5, а мнимая часть равна нулю при t=2.

Я не понял, что Вы написали, но я поясню, что имел в виду я.

Привожу пример реальной зависимости импеданса (чёрная линия) и ФЧХ (красная линия) АС от частоты.

35-10-1-imp.gif

Хорошо видно, что при достижении экстремумов импеданса на частотах: ~27 Гц и ~75 Гц, при которых импеданс достигает соих максимальных значений, а также на частотах: ~48 Гц, ~600 Гц при которой импеданс достигает своих минимальных значений, то есть - экстремумов, значение ФЧХ равно 0.

Что касается поведения ФЧХ на более высоких частотах, то в этой области возникает незначительный сдвиг именно потому, что колебания диффузоров динамиков не являются свободными, так как динамики возбуждаются от источника напяжения, а не тока.

Пример взят отсюда:

http://www.ha-lab.narod.ru/orange.html

По другому и быть не может. Судите сами: если про повышении частоты импеданс падает (производная отрицательная), то двухполюсник имеет емкостную характеристику, а если растёт (производная положительная) - то индуктивную. В экстремумах, по определению, производная меняет знак: в максимумах с положительной (индуктивной) на отрицательную (емкостную), а в минимумах - с отрицательной (емкостной) на положительную (индуктивную). Понятно, что в точке экстремума характер импеданса и не индуктивный и не емкостной, а значит - активный, других импедансов просто не существует. Чисто активный импеденс не сдвигает фазу, так как реактивная компонента равна 0

Z = a + jb

сдвиг фазы = arctg(b/a)

если b - реактивная компонента импеданса равна 0, то:

сдвиг фазы = arctg(0/a) = 0

При этом активная компонента импеданса a, может принимать любое значние кроме 0.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

9 минут назад, Вадим Александрович сказал:

Что касается поведения ФЧХ на более высоких частотах

Если несложно, расскажите, пожалуйста, насколько ФЧХ импеданса влияет на результирующее звучание.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

12 минут назад, Mosfet сказал:

Если несложно, расскажите, пожалуйста, насколько ФЧХ импеданса влияет на результирующее звучание.

Полагаю, что для обсуждения влияния параметров комплексных сопротивлений АС, снятых в режимах свободных и вынужденных колебаний диффузоров, а также снятых при неподвижных (зафиксированных) диффузорах, на звучание  АС, нужна другая лента. Единственное, что могу здесь добавить, так это то, что от вида ФЧХ зависит время группового запаздываания на разных частотах, что приводит к фазовым искажениям сигнала. Как с этим бороться - это отдельная довольно обширная тема.

Уверен, что на форуме найдётся немало специалистов, которые прекрасно понимают о чём идёт речь, которые меют большой опыт в этой области, и которым я ничего нового не сообщу.

  • Нравится 3
  • Спасибо! 1
  • Смешно :) 1
Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Видимо, должна быть другая причина, почему фаза равна нулю в указанных точках. Вадим Александрович, Вы же сами видите, что справа на графике Ваша теория не работает. Следовательно, это не просто общее свойство комплексных чисел. Об этом и был мой пример. 

Спасибо за график, я подумаю. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

8 минут назад, Вадим Александрович сказал:

Полагаю, что для обсуждения влияния параметров комплексных сопротивлений АС, снятых в режимах свободных и вынужденных колебаний диффузоров, а также снятых при неподвижных (зафиксированных) диффузорах, на звучание  АС, нужна другая лента. Единственное, что могу здесь добавить, так это то, что от вида ФЧХ зависит время группового запаздываания на разных частотах, что приводит к фазовым искажениям сигнала. Как с этим бороться - это отдельная тема.

Может я ошибаюсь, но мне казалось, что фаза импеданса может больше волновать усилитель, нежели акустику, да и то скорее умозрительно. Я надеялся, что фаза сигнала поглавнее всё-таки.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

7 минут назад, Mosfet сказал:

да и то скорее умозрительно

Угум, да. Совершенно умозрительно, вплоть до выбивания защиты у сварочников. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

3 минуты назад, Маратище сказал:

Угум, да. Совершенно умозрительно, вплоть до выбивания защиты у сварочников. 

Ты точно о фазе говоришь, а не минимуме импеданса?

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Только что, Mosfet сказал:

Ты точно о фазе говоришь, а не минимуме импеданса?

Это кагбе связано. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

23 минуты назад, Mosfet сказал:

Может я ошибаюсь, но мне казалось, что фаза импеданса может больше волновать усилитель, нежели акустику, да и то скорее умозрительно. Я надеялся, что фаза сигнала поглавнее всё-таки.

Понятия "фаза импеданса" и "фаза сигнала" - это жаргон.

Если речь идёт о двухполюснике (например, динамике) или об ином комплексном сопротивлении, то под фазой следует понимать разность фаз тока, протикающего через двухполюсник, и напряжения либо приложенного, либо возникающего на двухполюснике от протекания тока. Если мы работаем в метрике напряжений, то фазу тока мы принимаем за 0 (это ноль фазы, относительно котороого мы будем откладывать фазу напряжения), и наоборот, если мы работаем в метрике токов, то фазу напряжения мы принимаем на 0 (это ноль фазы, относительно котороого мы будем откладывать фазу тока). Что касается сигналов, то их здесь три: сигнал тока, сигнал напряжения и их композит - сигнал мощности.

Если речь идёт о четырёхполюснике, например, о фильтре, то вводится понятие комплексной передаточной функции H(w), как отношения выходного сигнала к входному, который объявляется равным 1 (нормировка), при этом фаза входного сигнала принимается за 0 по определению, далее определяется только сдвиг фазы выходного сигнала относительно входного. Сама же КПФ безразмерна и потому сигналом не может являться по определению.

Конечно, ФЧХ нагрузки влияет и на работу усилителя, а не только на спектр излучаемой АС мощности (звука).

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

10 минут назад, Вадим Александрович сказал:

Понятия "фаза импеданса" и "фаза сигнала" - это жаргон... Сама КПФ безразмерна и потому сигналом не может являтся по определению.

Я понимаю, что вторгся на неподвластную мне территорию, но поскольку занимаюсь конструированием АС, мне эта тема тоже интересна. Однако, мне приходится уповать сквозную фазу, куда кроме всех перечисленных, входит ещё и акустическая, которую вы с Ясным Соколом почему-то исключили из расчётов. Но вот какое отношение фаза импеданса имеет к собственно звучанию, мне не очевидно. Про сварочники и автоматы, которые упомянул Марат, это да, но эту проблему можно порешать с помощью "палки и верёвки", например, плавным стартом, а вот к чему пляски с бубном вокруг этой малозначительной, на мой взгляд, функции, я хотел бы разобраться.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Вы правы, Mosfet, нам сначала необходимо определиться с терминами, а то получается, что мы ведём обсуждение в совершенно разных понятиях.

Фаза жидкая, твёрдая, газообразная.

Фаза, рабочий ноль, защитное заземоление.

Фаза лунного затмения.

...

И наконец:

Сдвиг по фазе - временное умопомешательство.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

55 минут назад, Nikolay5 сказал:

DDFA и  NCORE 

Режим А это и есть очень качественный режим D.

Судите сами…

Электрический заряд квантуется – это доказанный факт. Электрический ток - это направленный поток точечных частиц – электронов. Каждый электрон переносит заряд -1,6*10:-19 Кулона, значит,  электрический ток на выходе усилителя, работающего в режиме А, дискретен, а это и есть режим D.

Другое дело, что количество электронов проводимости в меди порядка 10^23 штук в одной грамм-молекуле (для меди это кусочек весом 29 грамм, то есть – кусочек медного провода). Ток в 1 Ампер, это 1 Кулон в секунду, то есть в одну секунду через провод проходит 6,24151*10^18 штук электронов. Тогда за период,  сигнала на частоте 20 кГц через провод пройдёт 3,120755*10^14 штук электронов. Заметим также, что дискретные носители заряда движутся не синхронно, и могут смещаться (токи смещения), тогда количество электронов (число дискретов), которыми представляется значение тока в 1 А, следует увеличить в (3,120755*10^14)^0.5 раз, откуда конечное число дискретов составит: 5.513*10^21 штук электронов, чему соответствует  ЦАП (АЦП), имеющий 72 двоичных разряда.

Теперь быстродействие.  Максвелловское время релаксации в меди порядка 10^-14, что соответствует частоте выборок порядка 10^13 Гц.

Таким образом, чтобы реализовать классический режим D на частоте 20 кГц, соответствующий по своему качеству режиму А требуется построить 72 разрядный ЦАП (АЦП) работающий на частоте 10^13 Гц (то есть - 10000 гигаГерц).

Вот когда такой D-формат освоят, тогда и будем сравнивать его с режимом А, а пока рановато. ;)

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

2 минуты назад, Вадим Александрович сказал:

требуется построить 72 разрядный ЦАП (АЦП

Не могли бы вы прикинуть чувствительность данного прибора в триллионных*триллионных долях нановольта? А теперь соотнести с чувствительностью слуха... Для воспроизведения 16*44,1 да за глаза с нашими ушаме.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

31 минуту назад, Феодор сказал:

Не могли бы вы прикинуть чувствительность данного прибора в триллионных*триллионных долях нановольта? А теперь соотнести с чувствительностью слуха... Для воспроизведения 16*44,1 да за глаза с нашими ушаме.

Это конечно шуточная оценка, но... в каждой шутке...

Не следует производит оценку по мгновенному значению. Например, ни для кого не секрет, что существует комфортное восприятие и некомфортное, возникает утомление или не возникает, освещение, яркие краски, раздражающие зрение, удобная поза, кресло, запахи... много нюансов, которые проявляются при прослушивании далеко не сразу и с совершенно неожиданной стороны.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

12 минут назад, Вадим Александрович сказал:

Каждый электрон переносит заряд -1,6*10:-19 Кулона, значит,  электрический ток на выходе усилителя, работающего в режиме А, дискретен, а это и есть режим D.

Не могу согласиться. Движение (точнее среднестатистический дрейф) заряженных частиц есть паразитный эффект, сопровождающий перенос энергии через электромагнитное поле. Не движение переносит энергию, а э-м поле. К сожалению, представление электрического тока, как трубопровода с электронами, является грубой ошибкой, насаждаемой в школе. Вот в трубопроводе (гидравлике) действительно ток жидкости переносит энергию.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

5 минут назад, Вадим Александрович сказал:

Это конечно шуточная оценка, но... в каждой шутке...

Не следует производит оценку по мгновенному значению. Например, ни для кого не секрет, что существует комфортное восприятие и некомфортное, возникает утомление или не возникает, много нюансов, которые проявляется при прослушивании далеко не сразу.

Есть такое в среде неискушенных. Знакомым с точкой отсчёта требуется ну, скажем, меньше минуты (чтобы не расстраивать несколькими секундами). Все ясно сразу же. Мусор узнается, даже если он комфортен.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

18 минут назад, Мусатов Костя сказал:

Не могу согласиться. Движение (точнее среднестатистический дрейф) заряженных частиц есть паразитный эффект, сопровождающий перенос энергии через электромагнитное поле. Не движение переносит энергию, а э-м поле. К сожалению, представление электрического тока, как трубопровода с электронами, является грубой ошибкой, насаждаемой в школе. Вот в трубопроводе (гидравлике) действительно ток жидкости переносит энергию.

Константин, электрических токов много (ток проводимости, объёмно-градиентный ток, ток смещения, тунельный ток, ток зеркального отображения...) и все их создают смещающиеся заряженные частицы, но...

Электрическое поле действует на заряженную частицу силой, которая приводит электрический заряд в движение, сообщает ему импульс, который тот отдаёт ионизированной решётке, продуцируя фононы - это называется теплом Джоуля-Ленца, а также при движении потенциальное кулоновское поле электрона деформируется и возникает магнитное поле.Таким образом, если не в среде будут отсутствовать носители заряда (в нашем случае эектроны проводимости), то несмотря на наличие электрического (электромагнитного) поля обмен энергиями в среде не произойдёт, не будет никакого переноса энергии, а значит не выделится мощность. Короче говоря: если не будут двигаться электроны, то диффузор будет покоиться.

Константин, приведи пример возникновения электрического (электромагнитного) поля в отсутствии электрического заряда, а также пример обмена энергией, которую несёт агент - электрическое поле, также в отсутствии электрического заряда.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

12 минут назад, Вадим Александрович сказал:

пример возникновения электрического (электромагнитного) поля в отсутствии электрического заряда, а также пример обмена энергией, которую несёт агент - поле, также в отсутствии электрического заряда.

Вся радиосвязь по воздуху и в вакууме межзвездного пространства.

Выстрелил и забыл, а оно летит

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

7 минут назад, Феодор сказал:

Вся радиосвязь по воздуху и в вакууме межзвездного пространства.

Радиосвязь, особливо - вся, - дело хорошее... 

Электромагнитное поле, излучаемое (принимаемое) антенной, возникает исключительно благодаря носителям заряда (электронам проводимости), который с ускорением (туда-сюда) движутся в металличских проводниках, из которых и состоит предающая (приёмная) антена. И в излучении в межзвёздное пространство и в приёме из межзвёздного пространства энергии преносимоы электроманитнным полем (я извиняюсь за посконный термин - радиоволнами) участвуют именно заряженные частицы. Без них никуда, не жужжит.

Этот пример не катит, давайте другие примеры.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в теме...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

 Поделиться

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    • Нет пользователей, просматривающих эту страницу.
×
×
  • Создать...