Distorsion thermique dans les amplificateurs HiFi 2. Schéma, description

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Distorsion thermique dans les amplificateurs HiFi. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à transistors

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Lorsque le développement des amplificateurs HiFi a commencé il y a plusieurs décennies, l'électronique en tant que science était encore très peu développée. Cependant, malgré cela, les résultats étaient très bons (à ce jour). Au cours des 30...40 dernières années, de nombreux problèmes plus ou moins importants ont été mis en lumière, mais les résultats de cette évolution n'ont en rien (ou presque) affecté la technologie HiFi.

Les lecteurs intéressés par ce domaine constatent avec beaucoup d'étonnement qu'il n'y a pas de progrès dans la technologie HiFi, et au contraire, on observe parfois des reculs (par exemple, le numérique, la TV avec sa qualité sonore spécifique). Plusieurs décennies se sont écoulées depuis le premier atterrissage sur la lune, et l'ingénierie du son reste encore quelque part dans l'ère des "calèches".

Faisons connaissance avec de tels phénomènes physiques, qui sont rarement abordés même dans la littérature spécialisée HiFi. Et pendant ce temps, en réalité, c'est le très "Oeuf de Colomb"...

Les préamplificateurs, amplificateurs de puissance HiFi et autres appareils audio sont connus pour être revérifiés. D'une part, les spécialistes de l'électronique et de l'acoustique soumettent tout appareil à un contrôle strict à l'aide d'instruments de mesure, tant dans le processus d'assemblage que sous forme assemblée. D'autre part, chaque amplificateur est également caractérisé par des personnes ayant une bonne audition - pas nécessairement des spécialistes (par exemple, ils peuvent être des musiciens ou des mélomanes). En écoutant le son de la musique sans aucun appareil, ils attribuent l'amplificateur à une classe ou à une autre.

La particularité de la situation qui se dessine est qu'en pratique les résultats de ces deux contrôles se contredisent très souvent. Il arrive que malgré de bons résultats de mesure, la qualité sonore ne semble pas très bonne à l'oreille, et inversement. Par exemple, il y a plusieurs décennies, l'auteur a construit son premier amplificateur semi-conducteur HiFi, qui avait de très bonnes caractéristiques obtenues en utilisant les méthodes de mesure qui existaient à l'époque. Mais l'amplificateur avait un son si "frais" que c'était dommage pour le temps et le travail passés, et j'ai apprécié le beau son de l'amplificateur à tube à vide pendant longtemps après.

Au cours des dernières années, de plus en plus de procédures de tests électriques ont été développées par des spécialistes, des amplificateurs aux caractéristiques électriques toujours plus élevées voient le jour et la qualité sonore, telle que déterminée par l'écoute, laisse encore beaucoup à désirer.

Les spécialistes (maintenant même les non-professionnels) sont surtout agacés par le fait qu'un appareil classé en termes de caractéristiques électriques à une classe élevée, lorsqu'il est utilisé comme amplificateur, donne un son désagréable (parfois insupportable). Beaucoup de mes amis passionnés d'électronique et familiers de la HiFi, après de vives discussions, se sont mis fébrilement à reconcevoir des instruments de mesure, à en développer de nouveaux, à inventer des moyens ingénieux de mesurer, à passer des mois dessus puis à s'énerver que tout cela ne conduise pas à de véritables des résultats probants. Les performances électriques et les scores d'écoute sont très rarement corrélés.

Le fait que, quelque part entre des choses connues, du "fumier" puisse être caché, l'auteur l'a remarqué pour la première fois lorsque, après avoir modifié la méthode de mesure de la distorsion d'intermodulation à l'aide de deux signaux, il en a appliqué (un peu par hasard) un troisième (qui s'est avéré être à main - un signal lent avec une fréquence d'environ 0,1 Hz, de forme approximativement triangulaire). Le résultat, contrôlé par un oscilloscope, s'est avéré très particulier. Jusqu'à présent, l'amplificateur, qui avait assez bien réussi "l'examen", commençait à certains moments à introduire diverses distorsions grossières, sans doute associées à la présence d'un troisième signal. Et en même temps, l'amplificateur était sans doute en mode nominal lors du test, bien en dessous de la limite de surcharge. La nature des distorsions était plutôt bizarre et capricieuse: à certains moments, elles ressemblaient à une "coupure d'amplitude", donnant soit la deuxième, soit la troisième harmonique. L'utilisation d'un oscilloscope pour observer l'ensemble du "répertoire" était difficile, il était impossible d'évaluer avec précision ces distorsions. et on ne savait pas quoi en faire ". Lorsque la fréquence du signal lent dans la gamme des infrasons a changé, la nature et l'ampleur de la distorsion ont quelque peu changé. Un amplificateur d'un autre type, qui immédiatement, "à la poursuite" , a été "soumis aux mêmes tests, une distorsion similaire était moindre. Malgré d'assez bons résultats de mesure (l'analyse du spectre a montré moins de 6,1 % de distorsion harmonique), les deux amplificateurs étaient également mal perçus à l'oreille.

L'auteur a longtemps classé les amplificateurs comme des appareils « dangereux pour le système nerveux ». Et toute la série de mesures a été prise en raison du fait que les paramètres mesurés standard semblaient stéréotypés et d'une beauté ennuyeuse, ce qui ne peut être dit des résultats d'écoute. Tout cela semblait illogique et incompréhensible. Comme il n'a pas été possible d'évaluer les distorsions détectées, les mesures ont été interrompues, bien que lors de la discussion du problème avec des connaissances, d'excellentes hypothèses aient été testées avec succès. Et seulement quelques années plus tard, le problème a accidentellement trouvé sa solution.

Vous devez partir du fait que la plupart des méthodes électriques de mesure et d'écoute diffèrent les unes des autres sur un point apparemment insignifiant, mais très important. Comment sont prises les mesures ? Nous appliquons d'abord les signaux d'un générateur à l'entrée de l'amplificateur et contrôlons ensuite le signal de sortie. L'ensemble de la méthode de mesure elle-même est un processus stationnaire : le signal est resté dans l'amplificateur pendant un certain temps avant d'être soumis à une analyse fine. Le processus de mesure est assez long (par exemple, il prend plusieurs secondes voire minutes), et ses résultats se réfèrent à l'état stable et caractérisent la présence continue d'un signal de mesure standard et bien défini à l'entrée.

Que se passe-t-il lors de l'écoute, et quelle est la différence ici ? L'apport musical produit, par exemple, par un violoniste pinçant chaotiquement un archet sur les cordes d'un violon, ou un guitariste pinçant férocement les cordes d'une guitare, ou un batteur battant frénétiquement un tambour, ou un chanteur inspiré chantant, peut être n'importe quoi mais signal standard à 1 kHz. Il (le signal d'entrée) varie de manière pseudo-aléatoire en amplitude, fréquence, composition spectrale et caractéristiques stéréo. Et les oreilles et le cerveau analysent parfaitement la qualité acoustique d'un tel signal et évaluent infailliblement les impressions de signaux sonores supplémentaires qui sont apparus en plus (à la place) de la mélodie sonore d'origine. qui, bien que lié d'une manière ou d'une autre à cette musique, n'a rien à voir avec elle.

Tous les systèmes de transmission du son introduisent certaines distorsions. Et cela s'applique non seulement à toute musique "bruyante" avec sa large gamme, mais également à la parole à bande étroite, par exemple, à toute conférence, dans une langue "en bois". La principale question est de savoir comment mesurer ces distorsions et comment classer les amplificateurs. L'expérience des années passées montre que le contrôle effectué jusqu'à présent n'était pas suffisamment correct et n'a pas fourni une base fiable pour une telle classification.

En électronique industrielle (technologie de mesure, technologie de régulation et de contrôle automatique, instrumentation), les professionnels ont accumulé un grand nombre d'observations, développé et largement utilisé des méthodes de mesure qui (en raison de leur coût élevé et de leur caractère hautement spécialisé) ne peuvent être maîtrisées et utilisées que par un petit groupe de spécialistes. S'il était possible d'investir la même somme d'argent et d'énergie intellectuelle dans le développement de la technologie HiFi, alors, sans aucun doute, nous n'en serions pas où nous en sommes aujourd'hui.

Ce qui n'a pas encore été suffisamment maîtrisé par les spécialistes de l'acoustique et de l'électronique, ce sont les changements de régimes thermiques assez rapides et les distorsions transitoires parfois très importantes qu'ils provoquent. Ces distorsions ne sont détectées par aucune des méthodes de mesure existantes actuellement, puisque, par essence, elles sont toutes stationnaires. Ces distorsions ne pouvaient être capturées qu'avec un signal de test dynamique et un compteur de distorsion rapide (analyseur de spectre).

La plupart des lecteurs, bien sûr, savent que lorsque la température externe et la température du cristal semi-conducteur changent, l'ensemble des paramètres du semi-conducteur change : Par conséquent, il n'est guère possible d'obtenir une amélioration des paramètres d'ingénierie sonore sans tenir compte de la température. processus. Et tout cela est si simple que, probablement, c'est pourquoi il a été négligé jusqu'à présent.

Auteur : S.GYULA ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru

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