Jít do obsahu fóra

Nejsi přihlášen. Přihlas se nebo se zaregistruj.


Audioweb.cz » Teorie & praxe, download » Zesilovače - vlastnosti a parametry

  Stránky: 1

Chceš reagovat? Musíš se přihlásit.

RSS

Příspěvky [1]

1

Téma: Zesilovače - vlastnosti a parametry

zdroj: bývalý gmx.cz

Tento článeček je jakousi "lehkou sondou" do ryze technického světa konstruktérů zesilovačů. Mohl by také pomoci těm, kteří se chtějí lépe zorientovat v technicky zaměřených odstavcích recenzích přístrojů. Není příliš koncepční, je sestaven na základě písemné diskuse autorů a jeho hodnota má spíše povrchně informativní charakter. I proto na závěr článku naleznete odkazy na texty obsahující definice pojmů a zároveň mohou Vaše znalosti pozvednout na úroveň takřka profesionální.
(Pozn. V následujícím textu naleznete výrazy jako "zvyšování" či "snižování" frekvence, "projet pásmo" atp. - týká se samozřejmě ovládání měřícího přístroje, resp. osciloskopu. Také prosíme omluvte absenci kvalitní fotodokumentace - pokusíme se ještě napravit.)


1) Rychlost přeběhu a stabilita
Na prvních místech se v odstavcích měření, doplňujících testy zesilovačů, setkáváme většinou s grafem, znázorňující průběh obdélníkového signálu zesilovačem. Toto měření průkazně odhalí dynamické vlastnosti zesilovače. (pozn.: Jestliže mluvíme o dynamických signálech, znamená to defakto schopnost přenést jemné hudební detaily.) Celkově zohledňuje, jak dobře byl konstruktérem zvolen kompromis mezi "rychlostí" a stabilitou.
Obdélníkový signál se používá na testování zesilovačů ze dvou důvodů. Prvním je zjištění stability při reálné a komplexní zátěži pro celé kmitočtové spektrum, ve kterém se pohybujeme:

Zákmity na obdélníkovém průběhu při komplexní zátěži jsou způsobeny reaktancí této zátěže. Nelze ovšem jednoznačně tvrdit, že zesilovač, který bude při obdélníkovém testu vykazovat značné kmitání při komplexní zátěži, bude hrát špatně. (Viz testy elektronkových zesilovačů, kde se nejvíce projevuje obrovská indukčnost výstupních transformátorů, "zakomponovaná" do smyčky zpětné vazby).
Dalším důvodem pro použití obdélníkového signálu je zjištění rychlosti přeběhu zesilovače. To je velmi důležitý parametr (musíme ale opět rozlišovat specifika zesilovačů elektronkových a tranzistorových - viz dále v textu).

http://audioweb.cz/data/zes-zakmity.jpg

K vlastnímu měření
Norma IEC doporučuje k měření dynamických vlastnosti zesilovače ("DIM test") kombinaci obdélníkového signálu 3150Hz se signálem sinusovým 15kHz. Poměr amplitud má být 4:1 (viz signál použitý při testech např. v S&V)

Nejlepší je použít obdélníkový signál na různých kmitočtech (nejlépe "projet" celé slyšitelné pásmo - vzhledem k časové náročnosti se běžně používají jen některé kmitočty, např. 100, 1000 a 10kHz), dále měřit při různých úrovních signálu (od nejmenší až po limitaci). Je vhodné přepínat různé typy zátěže (nejen reálná - komplexní, ale i různé komplexní - extrémně např. pouze kapacita 10µF). Odpor je dobré zvolit menší než je udávaná impedance reprosoustavy. (Impedance u mnohých 4Ω reprosoustav dosahuje na některých kmitočtech minima např. 2Ω, ale - pro ty zvídavé - pozor na max. proud protékající koncovými tranzistory - nespoléhat se na pojistku v zesilovači).
Takto je třeba "potrápit" zesilovač a sledovat, jak se mění výstupní signál vzhledem k vstupnímu - jakékoli zákmity indikují nestabilitu a tím zhoršení zvuku.


2) Horní mezní kmitočet
S tímto měřením souvisí zjištění mezního kmitočtu, který je zesilovač schopen přenést při všech výkonech. Případné problémové výsledky mohou ukazovat na nedostatečnou rychlost přeběhu.

  • a) Zjišťování šířky pásma zesilovače pomocí obdélníkového signálu je zbytečné. Úplně postačí sinusový generátor a milivoltmetr.

  • b) Velká šířka pásma může být někdy dvojsečná zbraň, protože pak může být zesilovač podstatně náchylnější na rušení. Samozřejmě však musí být schopen dodat plný výkon i při kmitočtech nad 20kHz. Obvykle je snaha konstruovat zesilovač s maximální výkonovou šířkou pásma a dodatečně pomocí paralelní vstupní kapacity tuto šířku snížit.

Stále platí - čím více se obraz blíží ideálnímu obdélníku, tím lépe. Stálým zvyšováním frekvence se dostaneme k obrazu, kdy horní tečna s vrcholem se dotýká signálové křivky pouze v jednom bodu - jednoduše, původně obdélníkový signál se postupně změní v "pilový" - a tento stav určuje horní mezní (či limitní) kmitočet.


3) Dolní mezní kmitočet
Adekvátním postupem (směrem "dolů") zjišťujeme dolní limitní kmitočet, přičemž ideální obdélník se nám mění opačným charakterem. Lupa stínítka ukazuje pokles úrovně výstupního signálu. Nutno mít na zřeteli fakt, že pokles o -3dB znamená fázový posuv o 45° - takový pokles bychom měli zaznamenat až pod úrovní 10Hz. ("Nedostatečná" kmitočtová charakteristika způsobuje zhoršení charakteristiky fázové.)


4) Přechodové zkreslení
Jednou z nejdůležitějších vlastností zesilovače je velikost jeho tzv. přechodového zkreslení To je způsobeno nelinearitou převodní charakteristiky polovodičů, resp. zesilovacího prvku obecně v počátku jeho charakteristiky. Eliminuje se zčásti zpětnou vazbou na nižších kmitočtech, díky její pomalé odezvě na vyšších kmitočtech musí však zesilovač obsahovat i speciální "doplňkové" obvody. Přechodové zkreslení snižuje schopnost zesilovače přenést velmi malé dynamické signály (tranzienty), způsobuje subjektivní "zdrsnění" středů a výšek, zhoršuje prostorovost. Čím slabší signál a vyšší frekvence, tím větší vliv toto zkreslení má.

(pozn.: Díky tomu, že zkreslení tohoto druhu nemá harmonický charakter, lidské ucho je na něj velmi citlivé.)

Řešením pro odstranění přechodového zkreslení je zavedení klidového proudu, čímž se posune pracovní bod zesilovacího prvku do lineárnější oblasti. Ideální je volit pracovní bod zesilovacího prvku tak, aby se nacházel uprostřed lineárního úseku převodní charakteristiky. Tím se ocitne zesilovač ve třídě A, protéká jím vysoký klidový proud, zesilovač se silně zahřívá, zcela ovšem zaniká přechodové zkreslení a ocitáme před nejméně kompromisním řešením zesilovače. Řešení je ovšem z důvodu dimenzování chladičů, zesilovacích prvků, zdroje atd. značně nákladné, a proto se vyskytuje jen u nejdražších zesilovačů. Velmi velké přechodové zkreslení je rovněž možno pozorovat na stínítku osciloskopu.

http://audioweb.cz/data/zes-prech-zkres.jpg

5) Limitace
Další velmi důležitou vlastností zesilovače je jeho chování v limitaci.

http://audioweb.cz/data/zes-limitace.jpg

Chovaní v limitaci posuzujeme sinusovým signálem. Zesilovač přebudíme a pozorujeme, zda nedochází k zákmitům. Tyto nesymetrické zákmity se objevují na spádových liniích sinusovky těsně za maximem (taky měníme kmitočet - většina problémů se vyskytne u vyšších kmitočtů - to je částečný důvod "slévání a ztráty čistoty zvuku při vyšších hlasitostech", viz ještě zkreslení TIM).


6) Harmonické zkreslení
Jeho vznik je způsoben nelinearitou převodních charakteristik zesilovacích prvků (tranzistory, elektronky, IO). Nelinearity způsobují vznik vyšších harmonických složek k základnímu sinusovému signálu. Tyto složky jsou vždy celistvým násobkem frekvence základního signálu. Velikost jednotlivých vyšších harmonických je různá podle použitých zesilovacích prvků a obvodového zapojení. Jejich vznik je pochopitelně nežádoucí. Jejich výskyt se takto nejčasněji udává pomocí tzv. činitele harmonického zkreslení. Tento by měl být co možná nejmenší a vyjadřuje se, zjednodušeně řečeno, v procentech podílu vyšších harmonických k celému signálu nebo v dB téhož.

Objektivnější posouzení, tedy dalo by se říci kvalitativní, je takové, kdy zjišťujeme velikost každé vyšší harmonické složky zvlášť. Toto je výhodné zejména kvůli spektrálnímu složení harmonického zkreslení, jinak řečeno známe velikosti jednotlivých zkreslujících složek a z nich můžeme usuzovat některé důležité věci. Například pro elektronkové zesilovače je velmi typické harmonické zkreslení sudými složkami (2.f, 4.f,.....) a obzvláště pak druhou, která je dominantní. Naopak tranzistorové zesilovače se vyznačují výskytem lichých harmonických, které mohou být i "vyšším" násobkem základního kmitočtu.

Je důležité rozlišovat pojmy "věrná reprodukce" a reprodukce, která se nám "líbí”. Pokud požadujeme věrnou reprodukci (tedy chceme slyšet striktně a přesně to co je na CD) je vždy snahou dosáhnout minimální hodnoty činitele harmonického zkreslení (THD). U tranzistorových zesilovačů není velký problém dosáhnout hodnoty menší než 0.05%. Naproti tomu u elektronkových zesilovačů je hodnota THD menší než 1% téměř výjimkou. Zde nelze tedy prakticky hovořit (co se týká harmonického zkreslení) o věrné reprodukci. U tranzistorových zesilovačů se dosahuje nízkých hodnot zkreslení zavedením záporné vazby, která má ovšem i jiné negativní následky (viz zkreslení TIM), které mohou onu kýženou věrnou reprodukci naprosto degradovat. Elektronkové zesilovače používají menší zpětnou vazbu, proto mají rovněž větší THD, ale jiné parametry jsou degradovány méně. Je tedy těžké určit, která z těchto variant je menším zlem a záleží pouze na osobním vkusu posluchače, čemu dá přednost. Ještě jedna poznámka : běžné lidské ucho prakticky není schopno rozeznat hodnoty zkreslení menší než 0.5%.

Měření
Je důležité posuzovat THD jako frekvenčně závislou veličinu, tedy měřit zkreslení v rozsahu frekvencí 20-20kHz. Nebo alespoň na několika kmitočtech (100, 1kHz, 10kHz). První možný postup je ten, že použijeme sinusový generátor (signálový generátor s malým vlastním zkreslením nebo CD generátor), od něhož požadujeme vlastní zkreslení menší než desetina předpokládaného zkreslení, které chceme měřit. Dále budeme potřebovat přeladitelnou pásmovou zádrž a citlivý nízkofrekvenční milivoltmetr. Na generátoru nastavíme sinusový signál požadovaného kmitočtu, který vedeme do měřeného zesilovače, na jehož výstupu měříme milivoltmetrem výstupní napětí. Odečteme jej a mezi měřený zesilovač a milivoltmetr umístíme zádrž naladěnou na stejnou frekvenci jako má sinusový generátor. Teoreticky by potom údaj milivoltmetru měl ukazovat nulu. Zřejmě ji ukazovat nebude a napětí, které odečteme jsou právě ony vyšší harmonické. Podíl těchto a dříve odečtené hodnoty bez zádrže nám udává THD. Tento postup je vhodné provést v celém frekvenčním rozsahu a získat tak frekvenční závislost THD. Tento postup je velmi zdlouhavý a proto se vyrábějí specializované měřiče THD, které tuto práci velmi usnadňují. Za všechny jmenujme např. výrobky Rohde & Schwarz nebo absolutní světovou jedničku v měřící technice pro audioelektroniku, firmu Audio Precision a její výrobky System One, System Two (má digitální i analogovou doménu) a Portable, které lze použít i pro všechny další potřebná měření jako TID, jitter u CD, odstup S/Š, přeslechy, ...tento nám pak přímo zobrazí grafický průběh THD v závislosti na frekvenci. Rozlišení těchto systémů se pohybuje v oblasti 0.001%. (Uvažte, že pokud budeme brát výstupní napětí zesilovače např. 10V bude pro hodnotu zkreslení 0.01% nutno měřit napětí vyšších harmonických v řádech desítek či stovek mikrovoltů, což klade značné nároky na měřící přístroje. Pokud budeme chtít vyhodnocovat amplitudy jednotlivých harmonických zvlášť, je nutné požít generátoru a spektrálního analyzátoru. Poslední poznámkou k THD by mělo být to, že je nutné si uvědomit, že THD je většinou uváděn vztažen k maximálnímu výstupnímu signálu (zesilovač hraje na maximální výkon). V běžném poslechu se však pohybují hodnoty středního výkonu kolem 1W, kde bývá zkreslení často mnohonásobně vyšší než u plně vybuzeného zesilovače (výjimku tvoří zesilovače pracující v čisté třídě A).


7) Intermodulační zkreslení
Je opět způsobeno nelinearitou převodní charakteristiky zesilovacích prvků. Jeho vznik je možno popsat následovně.
Přivedeme-li na vstup zesilovače dva sinusové signály o frekvencích f1 a f2 objeví se na výstupu zesilovače kromě těchto sinusových signálů ještě jejich kombinace f1+f2, f1-f2, 2f1+f1, 2f1+2f2,......je jich opět nekonečno. Postupem doby bylo definováno několik standardních kombinací dvou signálů používaných pro měření. Bývají uváděny kombinace signálů vzdálených (např. 700 + 10000Hz) i blízkých (např. 13000 + 14000Hz). Vyjadřuje se nejčastěji činitelem intermodulačního zkreslení TID. Vyhodnocení je podobné jako u THD, přičemž je nutné použít dvě zádrže pro oba vstupní signály. Vyhodnocování se nejčastěji provádí pomocí speciálních přístrojů (Audio Precision) nebo pomocí spektrálního analyzátoru. Opět není u moderních tranzistorových zesilovačů problém dosáhnout hodnot menších než 0.01%.

Další aspekty promítající se do zvukových kvalit zesilovačů
Kvality zesilovačů lze nejlépe posuzovat poslechem. I měření může ale hodně napovědět o kvalitě zesilovače, a to hlavně stabilita při komplexní zátěži. Jako zátěž můžeme použít pararelní kombinaci odporu 2R a kondenzátoru 2µF (pozor ale na max. povolený proud koncovými tranzistory), někdy se používa jen kapacitní zátěž. Na vstup pak přivedeme obdélníkový signál vyššího kmitočtu (např 10-15kHz ), na osciloskopu nesmí být patrné žádné zákmity. Jakékoli zákmity pak indikují nestabilitu zesilovače. Stabilitu zesilovače zvětšíme např. kompenzačními kapacitami, ale tím zároveň snížíme rychlost přeběhu SR zesilovače a zvětší se zkreslení na vysokých kmitočtech. Také zmenšení zisku naprázdno zvětší zkreslení, neboť se zmenší velikost záporné zpětné vazby, která snižuje celkové zkreslení ale zajistí lepší stabilitu zesilovače při komplexní zátěži. Je proto vhodné volit kompromisní řešení.

http://audioweb.cz/data/zes_me1.png

Zkreslení:
TIM - transient intermodulation distortion
SID -slew induced distortion
DIM - dynamic intermodulation distortion

Podmínkou pro vznik zkreslení TIM je záporná zpětná vazba a zkreslení SID, v zesilovači dochází k limitaci při přechodných jevech vysokých kmitotočtů a velkých výstupních úrovních. Pokud na vstup zesilovače přivedeme skokovou změnu napětí na výstupu dostaneme max napětí se spožděním t1, úměrným rychlosti přeběhu SR zesilovače (zkreslení SID). Záporná zpětná vazba se snaží eliminovat vzniklé zkreslení a na vstupu se napětí zvětší. Je však limitováno napájecím napětím Uc a proto dochází k omezení signálu a tím ke zkreslení TIM.

http://audioweb.cz/data/zes_me2.png   http://audioweb.cz/data/zes_me3.png


Působením záporné ZV dojde ke zkrácení doby t1 na t2. Zvětšením ZV se prodlouží doba po kterou signál sleduje přímku SR. Zpětná vazba snižuje zkreslení, ale jen do strmosti signálu SS menší než je SR zesilovače, pak se zkreslení prudce zvyšuje. Vetší záporná ZV vyžaduje větší kompenzační kapacity z důvodu zajištění stability (zesílení musí být <1 dřív než je natočení fáze tak velké, že dojde k rozkmitání zesilovače) a tím se zmenší SR. Někteří výrobci proto realizují zesilovače s malou nebo žádnou zápornou ZV. Například TEAC A-BX7R má jen ss ZV realizovanou DC-servem a vstupní zesilovač je tvořen tranzistory FET s malým ziskem. Takovéto zesilovače jsou odolnější na různé kritické situace ale mají vyšší základní zkreslení. Je proto vhodné u takto řešených zesilovačů nastavovat pracovní bod v max. lineárním režimu pro co nejmenší zkreslení. Zmenšení zisku se může například realizovat emitorovými odpory u vstupního diferenciálního zesilovače, čímž také vzroste linearita tohoto stupně. 1% zkreslení signálu nastává zhruba tehdy,pokud je strmost přiváděného signálu rovna SR zesilovače, toto zkreslení je již pozorovatelné při srovnávacím testu, projevuje se jako menší brilance, příp. jako ztráta výšek. Strmost sinusového signálu (max strmost je při průchodu 0):

SS=2*pi*f*Us*10e-6 [V/us] kde Us=1,41*Uef
Uef - výstupní napětí

Pro 100W/8Ω zesilovač se považuje dostatečná hodnota SR 25V/us,běžně uvažujeme SR asi 0.5V/us na každý špičkový volt výstupního napětí. V poslechových testech se ale dobře umisťují i zesilovače, které mají SR nižší než by vycházelo dle uvedených vzorců, mnoho velmi rychlých zesilovačů má totiž sklony k nestabilitě při napájení složitých reproduktorových výhybek (projeví se zde kapacitní zátěž).

Pro kontrolu dynamických vlastností zesilovačů se používá kombinovaný signál - obdélníkový a sinusový podle IEC.


Zkreslení TIM:
Toto zkreslení se "objevilo" s nástupem tranzistorových zesilovačů, kdy hifisté při subjektivním porovnávání dávali přednost elektronkovým zesilovačům. Tranzistorové zesilovače hodnotili jako nepřirozeně znějící, se zkreslením a "roztřepenými" výškami i když statické parametry měly tyto zesilovače lepší. Proto se začaly "hledat" nové typy zkreslení, které vznikají při dynamickém režimu zesilovače.

Podmínkou pro vznik zkreslení TIM je přítomnost celkové zpětné vazby a vzniká jako důsledek zkreslení SID. Toto je zkreslení vzniklé omezenou rychlostí zesilovače kdy zesilovač už nestačí sledovat vstupní signál. Nastává převážně při vysokých úrovních signálu a vysokém kmitočtu, tj. signál je na výstupu zkreslen. Např. při obdélníkovém signálu (1) dojde vinou omezené rychl. přeběhu ke změně tvaru obdélníku (2), změní se strmost náběžné hrany (obr 2). Pokud máme v zesilovači zavedenou zápornou zpětnou vazbu, která se snaží uvedené zkreslení omezit, tj. změní vstupní signál. na průběh č.3. To je v pořádku, ovšem jen do té doby, než pracujeme se signály tak velké úrovně že dojde k limitaci signálu č.3 (jsme omezeni napájecím napětím).

http://audioweb.cz/data/zes_me4.png

K limitaci může ovšem dojít i při malé hlasitosti, čím větší má zesilovač rychlost přeběhu (SR), tím větší úroveň signálu můžeme zpracovat protože zpětná vazba není nucena tolik měnit vstupní signál (na sig. č. 3). (Proto snaha některých výrobců o co největší SR, ale zase to přináší problémy se stabilitou).

Pokud dojde k limitaci, dojde ke zkreslení které je sluchem dobře rozpoznatelné. Když zesilovač pracuje v limitaci, chová se krátkodobě jakoby bez zpětné vazby. Čím má zesilovač větší ZV tím je subjektivně limitace více rozpoznatelná, zesilovači trvá delší dobu než se z limitace "vzpamatuje" (závisí to ovšem taky na kmitočtu a úrovni zpracování signálu), nejdéle to trvá výkonovým tranzistorům (proto postupná limitace například u zesilovačů DPA).

Vetší ZV zase více potlačí všechny druhy zkreslení (ovšem na vyšších kmitočtech dochází k menší rezervě ZV a tím k nárůstu zkreslení), tím potlačí i TIM ale jen do strmosti signálu srovnatelného s rychlostí přeběhu zesilovače. (strmost signálu závisí na frekvenci a napětí signálu). Pak se zkreslení prudce zvětšuje.


Kmitočty vhodné pro měření zesilovačů
16, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000, 12500, 16000Hz. Tyto kmitočty se volí přednostně, neboť se jedná o kmitočty ležící ve středu třetinooktávových pásem, pokrývajících celý rozsah.

Měření vstupní impedance
Zesilovač na výstupu zatížíme jmenovitou impedancí. Na vstup připojíme sinusový generátor, do série s ním rezistor Rg s odporem asi 1/10 předpokládané vstupní impedance a zesilovač vybudíme. Nízkofrekvenčním milivoltmetrem změříme napětí na vstupních svorkách zesilovače - U1 a na pomocném rezistoru - U. Vstupní odpor zesilovače je potom : Rvst= (U1/U).Rg. Je vhodné provést měření pro celý kmitočtový rozsah, neboť vstupní impedance je kmitočtově závislá. Měřením, které je popsané výše, změříme pouze reálnou část vstupní impedance - tedy vstupní odpor. Pokud by nás zajímala i imaginární část, tedy vstupní kapacita, bude měření složitější, neboť budeme nuceni měřit i fázi. Vstupní odpor zesilovače hraje roli z důvodu možného ovlivnění vstupními kabely a výstupním odporem zdroje signálu. Vstupní kapacita se může při spojení s nevhodnými kabely chovat jako zkrat pro vysoké kmitočty, které potom budou v reprodukované hudbě chybět. U dnes konstruovaných zesilovačů se nejčastěji volí vstupní odpor řádově jednotky až desítky kΩ.

Měření výstupní impedance
Toto měření lze provést tak, že mezi vstupní svorky zesilovače zapojíme jmenovitý odpor. Na výstupní svorky zapojíme sinusový generátor v sérii s rezistorem -Rg, který zabraňuje přetížení generátoru a z úbytku na něm lze určit proud. Nastavíme napětí na generátoru, odečteme nízkofrekvenčním milivoltmetrem napětí na výstupních svorkách - U a na rezistoru - U1.Výstupní odpor je potom: Rvyst=(U/U1).Rg. Tím ovšem zjistíme pouze reálnou, činnou, složku impedance. Pokud by nás zajímala i imaginární, jalová složka, musíme opět měření doplnit o měření fáze. Pokud bude jalová složka malá (většinou je), lze měření výstupního odporu provést následujícím způsobem. Na vstup zesilovače zapojíme generátor, zesilovač vybudíme a změříme nízkofrekvenčním milivoltmetrem napětí na výstupních svorkách zesilovače - U20. Potom zapojíme na výstupní svorky jmenovitý odpor a opět změříme výstupní napětí - U2. Výstupní odpor je potom : Rvyst=(U20-U2)/U2. Snahou je, aby hodnota výstupního odporu byla minimální. Potom se bude méně uplatňovat parazitní kapacita a indukčnost reproduktorových kabelů. U tranzistorových zesilovačů v lze dosáhnout výstupního odporu menšího než 0.01Ω (u single ended - SE, konstrukcí to bývá více). U elektronkových zesilovačů je tato hodnota podstatně vyšší (až jednotky ohmů). Tyto potom kopírují impedanční průběh reproduktorové soustavy, protože zesilovač se nechová jako tvrdý napěťový zdroj. S výstupní impedancí souvisí také hodnota činitele tlumení, která udává poměr mezi jmenovitou impedancí připojovanou na výstup (4, 8Ω) a výstupním odporem. U tranzistorových zesilovačů se tato hodnota pohybuje v hodnotách větších než 100. U elektronkových a SE zesilovačů je to podstatně méně. Hodnota činitele tlumení ovšem ještě nezaručuje sama o sobě kvalitu reprodukce.

Odstup signál/šum
Určující parametr pro dynamický rozsah reprodukovaného signálu. Horní hranice výstupního signálu je dána přebuzením zesilovače - limitace, prudký nárůst zkreslení. Dolní hranice úrovně výstupního signálu je dána hladinou šumu a brumu. Pokud tedy chceme, aby zesilovač přenášel i nejjemnější detaily o malé úrovni, je nutné zajistit minimální hladinu šumu a brumu. Šum je v zesilovačích způsoben mnoha zdroji. Tyto se částečně liší u polovodičových a elektronkových konstrukcí. Jmenijme tedy alespoň některé z nich: výstřelový šum, blikavý šum, tepelný šum, šum rezistorů (obzvláště uhlíkové > správná volba jsou metalizované rezistory), ... Brum je způsoben indukcí rušivého napětí do užitečného signálu. Nejčastěji se jadná o rušivý signál kmitočtu 50Hz - tedy síťový kmitočet a jeho celistvé násobky. Velikost brumu je dána zejména konstrukčním uspořádáním zesilovače (zemní smyčky) a vlastnostmi komponentů (transformátor, vodiče). Znatelného potlačení brumu se dosáhne řádným zkroucením párových vodičů, které se potom nemají tendenci chovat jako citlivá anténa. Kvantitativní vyjádření brumu a šumu (většinou se popisují dohromady) se nejčastěji vyjadřuje tzv. odstupem signál/šum (SNR, signal to noise ratio), který je definován jako 20log podílu šumu a výstupního signálu. Výstupním signálem se rozumí maximální výstupní napětí (pro jmenovitý výkon zesilovače nebo max. výstupní napětí předzesilovače) a šumem je zde míněno výstupní napětí při odpojeném vstupním zdroji. Vstupní svorky se potom zkratují, nechávají rozpojené nebo se mezi ně zapojuje rezistor. Toto by mělo být u měření vždy uvedeno. Na výstup zesilovače se někdy zapojuje filtr s charakteristikou typu A, která určitým způsobem zohledňuje charakter lidského ucha. Hodnoty získané při měření s tímto filtrem pak vycházejí příznivější. K měření je potřeba generátor sinusového signálu, nízkofrekvenční milivoltmetr a někdy i výše zmíněný filtr. Postup je takový, že vybudíme zesilovač na maximální výkon (nejčastěji se volí vybuzení 1dB pod limitací) a na milivoltmetru zapojeném na výstupu, odečteme výstupní napětí. Poté generátor odpojíme, vstup zkratujeme nebo mezi vstupní svorky zapojíme požadovaný odpor a opět odečteme výstupní napětí na milivoltmetru. Podíl těchto napětí, zlogaritmovaný a vynásobený 20 nám udává hodnotu odstupu S/Š. U dnes konstruovaných výkonových zesilovačů není problém dosáhnout hodnot odstupu S/Š 100dB. U předzesilovačů je to horší. Je možné těchto hodnot dosáhnout, ale již to není tak snadné. Opět je nutné si uvědomit, že šumové napětí dosahuje hodnot řádově desítek či stovek mikrovoltů a tomu je potřeba přizpůsobit měřící techniku a obzvláště pak propojení přístrojů. Další možností jak měřit odstup S/Š je pomocí již několikrát zmiňovaného Audio Precision. Pokud nás zajímá spektální složení šumu (obzvláště pokud chceme znát hodnotu brumového napětí 50Hz - při laborování se zeměním a připojovacími vodiči) je výhodné použít spektrální analyzátor. Hodnota odstupu S/Š je u dnes konstruovaných zesilovačů velmi důležitý parametr, neboť u záznamů na CD je běžně dosahováno odstupu S/Š 105dB a zesilovač by neměl tuto hodnotu snižovat. U DVD to bude ještě horší, neboť předpokládaná dynamika bude vyšší než 120dB.

Přeslechy
Měření přeslechů připadá v úvahu pouze u vícekanálového zesilovače (tedy alespoň stereofonního). Hodnota přeslechů nám určuje jak ovlivňuje signál jednoho kanálu kanál druhý, tedy jak se nám signál jednoho kanálu nechtěně dostane do kanálu druhého. Toto je samozřejmě nežádoucí z důvodu znehodnocení stereofonního efektu. Dochází ke ztrátě prostoru a vzdušnosti, zvuk se slévá a degraduje se prostorová lokalizace z důvodu nedodržení fázového posuvu mezi zvukem jednoho a druhého kanálu. Měření se provádí tak, že jeden kanál zesilovače vybudíme na max. výkon (obvykle 1dB pod limitaci), druhý kanál na vstupu zkratujeme nebo připojíme mezi vstupní svorky rezistor (nebo necháme rozpojený) a na výstupu obou kanálů změříme výstupní napětí (nízkofrekvenčním milivoltmetrem). Poměr těchto napětí zlogaritmujeme, vynásobíme 20 a toto je kýžená hodnota přeslechů. Výhodné je toto měření provést v celém frekvenčním rozsahu a získat tak frekvenční závislost přeslechů. Měření se musí samozřejmě provádět pro všechny kanály (oba kanály u stereofonního zesilovače.) U výkonových zesilovačů jsou na tom pochopitelně jsou nejlépe monobloky, potom bimonaurální konstrukce kdy přeslechy běžně dosahují hodnot přes 100dB. U zesilovačů se společným zdrojem (trafo, filtrace) je to horší. Totéž prakticky platí i u předzesilovačů, kde může ještě přeslechy ovlivňovat přepínač vstupů a regulace hlasitosti (lepší je pochopitelně oddělené přepínání vstupů a regulace hlasitosti pro oba kanály samostatně). Jak tedy vyplývá, přeslechy lze příznivě ovlivnit mechanickým a elektrickým oddělením kanálů. Další alternativy měření jsou pomocí systému Audio Precision a nebo spektrálním analyzátorem.

Příspěvky [1]

  Stránky: 1

Chceš reagovat? Musíš se přihlásit.

Audioweb.cz » Teorie & praxe, download » Zesilovače - vlastnosti a parametry

Podobná témata


~±«|»¼½¾²³&@µΩπØ$£