Однотактные против Пуш-пулла | Single-ended vs Push Pull — умный или красивый?!

После прослушивания Kondo Ongaku vs Kondo 6V опять забеспокоила эта тема. Ведь пуш-пул играет явно динамичнее на той же акустике, явно посильнее акцентирует и ритмует.
Вот прямо слышу повторение истории с Leben 300 vs OTO. Leben — это чистый motion sound, суперживчик, суперподвижный звук, а в OTO более бережная работа с тонкими материями. Умный или красивый? Красивый или умный? Надо поговорить короче!

SINGLE-ENDED VS PUSH-PULL — Часть 1

Scott Frankland, Stereophile, 12/96

Являясь музыкантом по призванию и образованию, в колледже Скотт Франкланд увлекался философией, чтобы в конце концов полнлстью переключиться на электронику и прикладную математику. С 1983 г. он занимается разработкой техники для Moor, Frankland Assotiates (MFA) и для Wavestream Kinetics. В марте 1996-го он получил патент на свой триодный усилитель мощности. Является независимым автором во многих аудиоизданиях со статьями технического и философского характера.

На обложке январского выпуска Stereophile за 1994 г. показаны двухтактный Krell и однотактный Сагу. Надпись гласит: “Если один из этих усилителей ПРАВИЛЬНЫЙ… другой должен быть НЕПРАВИЛЬНЫМ”. Данная статья является попыткой разрешить эту загадку, а заодно ответить на риторику Дж. Аткинсона в декабрьском/95 Stereophile (стр. 17), когда он задался вопросом - звук однотактников хорош из-за слышимых или измеряемых проблем, либо вопреки им.

Что есть звучание однотактников (SE)? Чем он соблазнителен для столь многих опытных слушателей? Есть ли ему хоть какая-то альтернатива? Эти вопросы появились в High-End’e несколько лет назад. В этой трехчастевой статье я стану обсуждать механизм появления искажений нечетного порядка, уделяя особое внимание следующему. 1) Всегда ли они неприятны? 2) Каким образом они маскируются при однотактном усилении? 3) Как они возникают в двухтактном? 4) Что можно с этим поделать?

Здесь не обойтись только указанными вопросами, тем не менее, каждому из них будет дана обязательная оценка. Хотя пассивные элементы могут 'созидать" или “разрушать” звук по некоторому конструкторскому замыслу(*1) (Refs.1, 2 о влиянии на качество пассивных элементов, включая сюда различные лампы от разных изготовителей), с целью упрощения дискуссии, эта тема не будет обсуждаться.

ЗАМЕЧАНИЯ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ

Хорошо известно, что искажения становятся менее терпимы по мере роста их порядка (3, 4), даже очень небольшая величина продуктов искажений высших порядков хорошо различима (5). Однако, когда спектр становится комплексным, влияние их на звук становится плохо предсказуемым. Спектр искажений для обывателя выглядит подобно туманным испарениям. Тем не менее, возможно разглядеть характерные особенности спектров и сделать наглядные выводы.

В контексте данной статьи я пытаюсь измерениями не подменить прослушивание, но дать оценку и расширить диапазон измерений, имеющих корреляцию со слуховым опытом. Допускаю, что эти измерения более полезны для разработчиков, но и аudioфилы и ревьюеры смогут отыскать полезные корреляции, если осмелятся взглянуть на них. Перед тем, как двинуться в дорогу, неплохо бы окинуть взглядом перспективу данного вопроса.

ТРИОДЫ И ТЕЛЕФОННЫЕ ЛИНИИ

Изобретение триода, как электронной лампы, принято считать точкой отсчета современной электроники(*2). Подобно кристаллу микросхемы в наше время, триод пришпорил усилия армии физиков, химиков, материаловедов во всем мире. Новые патенты, споры за приоритеты и лицензионные соглашения все тянутся с начала века до наших дней.

Историческая ценность триода не может быть излишне завышена. Вот как А. Харлоу описывает триод в своей книге “Old Wires and New Waves”: “Для непосвященных он мало что значит, но этот миниатюрный баллончик был на самом деле “крошкой-гигантом” во всей истории и возможно, квинтэссенцией разума человеческого. Он придал невиданные мощности антеннам, а с усилением голоса человека радиотелефония стала законченным продуктом. Добавляя к одной лампе еще одну, затем еще одну, усиление росло в громадной степени - миллионы, миллиарды раз”.

Этот факт не прошел мимо Ли Де Фореста, который в 1912 г. изобрел первый в мире многокаскадный усилитель (7). Выражаясь технически, это был трехкаскадный однотактный усилитель напряжения. Усилитель едва дышал, однако, благодаря присутствию газа в баллонах. Как и большинство ученых того времени, Де Форест полагал, что молекулы газа способствуют усилению. Позднее стало понятно, что это справедливо лишь при низких анодных напряжениях. При высоких, положительные ионы препятствуют нормальной работе лампы(*3).

В тот же год Де Форест представил свой усилитель фирме The American Telephone & Telegraph Company. Люди от телефонии заинтересовались этой новинкой, но совершенно не знали, что с ней делать. Из Чикагского университета был приглашен Harold Arnold, чтобы осознать смысл всего этого. Из теоретических работ, проведенных совместно с нобелевским лауреатом Robert’ом Millikan’ом Arnold сделал предположение, что электронный разряд способен создать электрический ток только при отсутствии ионов газа (неизвестное “голубое свечение”). Химик-исследователь living Langmuir из General Electric Company (GE) был близок к догадкам Arnold’a, предполагая чистую термоионную эмиссию, однако, вплоть до 1912 г. (появления высоковакуумного насоса) ни один не мог подтвердить это на деле.

Вооруженный лишь собственными предположениями, Arnold создал лампу с высоким вакуумом на Western Electric - производственном отделении AT&T. Его упорство было вознаграждено - в 1915 г. состоялся выпуск триода 101В. Это был прорыв, ибо средний ресурс лампы был 4000 часов - в 10 раз больше, чем у любого предшественника (*4). С этого момента WE начала установку ламповых усилителей, работающих как “ретрансляторы” на трансконтинентальных телефонных линиях. Это было первым опытом использования электронных усилителей в коммерческих целях (8).

В Штатах большинство пионерских разработок ламповых технологий связано с фирмами либо WE, либо GE. Наиболее сложно было откачать воздух из баллона, когда вся начинка уже была установлена, а затем “запечатать” созданный вакуум. Второй задачей было создание прочного массивного катода с высокой эмиссией. Третьей проблемой стал анализ общих характеристик триодов, чтобы целенаправленно вести разработки для различных целей (*5). После решения первых трех можно было приступить к оценке факторов, влияющих на срок жизни лампы.

Эволюция усилителей шла параллельно разработкам новых ламп. Но она происходила только исходя из задач WE - передача голоса, либо иных сигналов на значительные расстояния, сначала по кабелю, затем по воздуху. Необходимо сказать, что усилители проектировались с минимальными искажениями, насколько возможно, чтобы чисто усиливать голосовые сигналы и затем передавать их внятно по длинным линиям. Следует отметить, в этой связи, сколько новшеств появилось в audio благодаря исследованиям в коммуникациях, осуществленных AT&T. К примеру, двухтактный трансформатор был изобретен в 1912 г. спустя только пять лет после изобретения триода (9). Удивительно, что это случилось в тот же год, когда Де Форест изобрел однотактный усилитель! Двухтактная схема была предложена Е.Н. Colpits’eM, главой отдела разработок на WE. Для меня остается мистикой, почему WE, имея изобретение двухтактного усилителя и владея правами на триод Де Фореста, не приступила сразу же к реализации двухтактного принципа с целью уменьшения искажений в телефонных трансляторах. Ясное дело, что эти трансляторы были однотактными. Будет неправдой, однако, заключить, что инженеры WE находили однотактники более качественными по сути. Наоборот, специалисты фирмы бились за уменьшение искажений все двадцатые годы и еще в тридцатые.

Человеком, способным решить проблемы искажений, стал H.S.BIack. Начав работать на WE в 1921 г., он принялся за разработку средств, с помощью которых, несколько звуковых каналов (голосовых, как правило) можно было подать на усилитель, а на выходе получить их несмешанными и чисто усиленными. К тому моменту стало понятно, что искажения, создаваемые каждым усилителем, размещаемым на равных интервалах по длинной линии для компенсации потерь, вносимых милями медного провода, на выходе “накапливались”. Вдобавок присутствовала взаимная модуляция каналов между собой. Black выяснил, что подачей инвертированного выходного сигнала на вход, можно добиться уменьшения искажений (10). Тогда, рассчитывая усилитель с “избыточным усилением”, можно добиться снижения искажений посредством “обратной связи”, оставив при этом требуемое усиление полезного сигнала на выходе. Это обманчивое своей простотой решение пришло ему в голову во время переправы через Гудзон.

Спустя много лет, в 1957 году, Харальд Блэк был награжден Золотой медалью Американского Института электроинженерии (AIEE). Вот что сказал в этой связи M.J. Kelly, президент Bell Labs: “Наряду с изобретением аудиона Де Фореста, работа Блэка является самой значительной в электронике и связи за последние 50 лет… Без стабильного усиления, свободного от искажений, достигнутого благодаря изобретениям Блэка, современные многоканальные коммуникации на континенте и через океан не были бы возможны (11)”.

ПЕРВЫЕ УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ

В 1924 г. появилась статья с расчетом оптимальной нагрузки триода с целью получения максимальной мощности (12). В1925 г. уже появилась обобщающая теория электронного усиления мощности (13). Она была написана ни кем иным, как Эдвардом Келлогом (Ed. Kellogg - вместе с Rice’oм изобрел динамик электродинамического типа с подвижной катушкой, остающийся и по сей день самым популярным). В статье Kellogg предположил, что 5% искажений являются предельно допустимыми в звуковых усилителях. Он показал при этом, что данная величина приемлема только в том случае, если кривизна характеристики передачи является “непрерывной и однородной, даже если сама характеристика резко обрывается на концах”. Под этим подразумевалось, что продукты искажений должны быть низкого порядка, т.е. второго, третьего, четвертого и вероятно пятого.

В Британском еженедельнике Wireless World (14) появился исчерпывающий анализ работы двухтактного усилителя. Примерно в то же время фирма Thordarson предложила свои усилительные конструкции (КIТы) на рынок Штатов. В журнале Radio и подобных ему реклама гордо гласила: “Это даст шанс вашему радио воспроизвести реальную музыку. Построй усилитель мощности Thordarson”. Компания предлагала и однотактные и двухтактные усилители. Потребность в усилителях с большой мощностью и высоким КПД обнаружилась в кинотеатрах еще в самом начале 30-х (15). В результате двухтактные усилители с трансформаторной связью получили признание в РА (Public Adress - озвучание больших площадок, вещание на широкую аудиторию). Они работали в классе-В, с целью получения максимальной мощности на выходе (16). Сразу же были выяснены проблемы с качеством в этом режиме и подобный подход больше не возникает в hi-fi кругах (17,18).

Весьма заметным продуктом в тот период явился однотактный усилитель WE Model 91-А. Рассчитанный на озвучание малых кинотеатров, он использовал на выходе один триод 300В, дававший 3,5 ватта. Для больших театров был предназначен двухтактный Model 86-А. Пара ЗООА на выходе давала 15 ватт. Так обстояло дело до эры hi-fi, чьи проблески уходят в ранние 30-е.

THE HIGH-FIDELITY УСИЛИТЕЛЬ

В 1934 году в Wireless World (19) появилась статья, давшая начало новой эре. Ее автор W.T. Cocking предположил, что 5% искажений слишком много для качественного усилителя. Он заявил, что целью воспроизведения является создание в домашних условиях того звука, который мог быть услышан в студии.

Этой декларацией отмечено концептуальное рождение эры high-fidelity, насколько верно я могу отыскать его корни. Считать Cocking’a предвестником следует не потому только, что он был влиятелен и авторитетен, но и оттого, что его усилитель постепенно эволюционируя, привел к знаменитому усилителю Уильямсона (D.T.N. Williamson).

Подход Cocking’a заостряет три момента: уменьшение частотных искажений, амплитудных искажений и, наконец, - фазовых искажений. Частотный диапазон был расширен до 10 кГц посредством емкостной (гальванической) связи между каскадами, а не межкаскадными трансформаторами, как было принято в то время (20). Это также вело к уменьшению фазовых искажений в верхнем диапазоне, улучшая, таким образом, отклик на скоростные сигналы с крутыми фронтами.

После этого он сравнил триоды с пентодами и пришел к выводу о предпочтительности триода за его лучшую способность демпфировать колебания подвижной системы на резонансе. Далее последовало сравнение SE и РР включений и сделан вывод, что последний (РР) объективно создает меньше искажений второго порядка. По поводу искажений Cocking заявил: “Отсутствие амплитудных искажений оказалось наиболее заметным при проведении тестов (прослушиваний), а повышенная ясность и чистота выявили тот факт, что хотя искажения, вносимые обычной техникой усиления и не велики, они имеют неблагоприятное воздействие. В итоге: отсюда должно быть ясно, что идеальным выходным каскадом для существующего типа громкоговорителей является пара триодов в двухтактном включении” (*6).

Этот концептуальный разбор получил хождение по всей Британии вплоть до Австралии. Cocking упорно “добивал” начатое дело, завершив его серией статей в Wireless World’. В самом деле, эти работы оказали в 30-е годы такое же влияние на умы публики, как впоследствии статьи Уильямсона, опубликованные в 40-х. “The Wireless World Push-Pull Quality Amplifier” - качественный двухтактный усилитель WW. Он стал как бы семенным фондом, неким законодателем, на который оглядывались последующие 20 лет.

РОЖДЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ WILLIAMSON’A.

В августовском номере за 1938 г. (22) в редакционной статье WW был дан способ адаптирования усилителя Cocking’a для использования в связном приемопередатчике (22). Доработка содержала фазоинвертор с разделенной нагрузкой по входу с тем, чтобы принять обычный сигнал (усилитель Cocking’a имел балансный вход). В январе 1946-го появилась статья - продолжение довоенной, где в схему была введена обратная связь (23). Год спустя D.T.N. Williamson опубликовал свою статью “Конструирование высококачественного усилителя”’.

Он не только добавил инвертор (впрочем, уже известный), но и ввел дополнительный каскад усиления по напряжению. По его замыслу каскад должен был компенсировать потерю усиления из-за введения обратной связи, оставляя чувствительность по входу неизменной. Уильямсон был сосредоточен главным образом на “эффективном усилении”, т.е. максимальном продлении полосы вверх, так как раннее падение усиления могло подействовать на “точное воспроизведение скоростных, транзитных сигналов”. Дополнительный каскад имел непосредственную связь с инвертором по входу, что давало некоторый плюс по уменьшению фазового сдвига на крайних низких частотах.

В своей статье он перекликается с идеями Cocking’a, суммируя требования при конструировании высококачественного усилителя: “… Тогда выходит, что расчет усилителя для воспроизведения звука, дающего высшее качество, должен быть основан на применении триодов в двухтактном включении с использованием отрицательной обратной связи”.

Он уделил особое внимание следующим выдающимся постулатам:

  1. Выходной импеданс усилителя должен быть “много меньше”, чем у громкоговорителя. “Чтобы избежать высокого резонансного выброса, жесткость подвеса в качественных головках должна быть малой и, очевидно, потери (энергии) в таком подвесе не должны быть велики. Таким образом, электромагнитное демпфирование является важным моментом в управлении колебаниями диффузора”. Уильямсон полагал, что коэффициент демпфирования усилителя при работе с динамическими громкоговорителями должен быть порядка 20-30.
  2. Отрицательная обратная связь должна быть оптимизирована в районе 20 дБ.
  3. С целью минимального влияния фазового сдвига на краях слышимого диапазона, частотная характеристика усиления должна быть не уже 3,3 Гц-60 кГц по уровню -3 дБ.
  4. Фазовый набег не должен превышать 20(*8) во всем диапазоне, чтобы тем самым не ухудшать переходные характеристики и эффективность обратной связи.
  5. Достаточный запас по мощности, чтобы выдерживать высокие динамичные выбросы на музыкальной программе.
  6. Выходной трансформатор должен быть рассчитан под определенные требования, задаваемые линией нагрузки.

Вот так, длинный эволюционный путь, начатый в 1934 г. Cocking’oM, вышел в точку кульминации в 1947-м. Родовая особенность усилителя Уильямсона во всех его инкарнациях -триоды в двухтактном включении(*9). Им было отдано предпочтение, так как, не глядя на снижение выходной мощности, производимые ими искажения были менее заметны. Предположения, сделанные автором в том же 47-м, получили поддержку Харри Олсона (25) (Harry F. Olson - руководитель лаборатории электроакустических исследований фирмы RCA).

ВОЗВРАТ К ПЕНТОДУ

На волне успеха, продолжавшегося уже 13 лет (с момента появления усилителя Cocking’a), усилитель Уильямсона въехал в американский рынок. Сам автор ввел окончательные доработки в обратную связь, с которой он испытал затруднения при добавлении еще одного каскада с низким усилением до инвертора. В своей статье-продолжении он показал, как добиться устойчивости усилителя посредством введения фазовой компенсации (коррекции) по выходу первого каскада (26) (*10). В 1949-м его схема становится мировым прототипом усилителя с обратной связью. В своих статьях Уильямсон часто указывал на тесную взаимосвязь между линейностью фазовой характеристики и переходной. Эта тема усиленно разрабатывалась дизайнерами усилителей с обратной связью (27, 28, 29) (*11).

За спиной громадного интереса к усилителю Уильямсона (30, 31) стало расти новое поколение пентодных усилителей, бросая вызов двухтактно-триодным традициям. Движение в сторону применения пентодов, поначалу считавшихся пригодными для РА, получило новые стимулы после того, как были найдены методы, позволявшие зазвучать пентодам подобно триодам.

Как хорошо известно, ахиллесовой пятой триодов является их высокая входная емкость. Она определяет спад характеристики на высоких частотах. Тетрод имеет вторую сетку, назначение которой уменьшить величину проходной емкости. Пентод содержит еще один элемент, работающий для усиления напряжения, и в конечном случае, - выходной мощности. Это может быть либо третья сетка, либо лучеобраэующие пластины. В последнем случае лампа называется “лучевым тетродом” или “kinkless tetrode” - то есть тетрод без излома характеристики (имеется в виду отсутствие жесткого динатронного эффекта).

Отрицательной стороной многосеточных ламп стал тот факт, что продукты искажений имеют диссонансный характер восприятия в сравнении с триодами. Диссонанс возникает из-за того, что характеристика передачи имеет “резкий перелом” по обе стороны (используя терминологию Kellogg’a). Перед разработчиками встала проблема подавления этих неблагозвучных составляющих спектра искажений. В особенности отличились три компании в достижении этой цели:

  1. В 1945 г. глава фирмы Acoustical Manufacturing (с продукцией под маркой Quad) Peter J. Walker (в русской транскрипции - Питер Уолкер) нашел метод значительного прдавления искажений пентода путем включения небольшого числа витков в цепь катода выходной лампы (Рис.1).

image
Рис. 1 Верхнее плечо выходного каскада QUAD. Частичное включение катода в первичную обмотку (Уильямсон и Уолкер).

Это позволило распределить нагрузку, приведенную в первичную обмотку, между анодом и катодом лампы, в соответствии с числом витков в каждой части. Как только нагрузка подключена ко вторичке, так эти обмотки включаются в параллель. Это уменьшает внутреннее сопротивление каскада, тем самым, расширяя диапазон (32, 33). Более широкая полоса затем транслируется в меньшие фазовые сдвиги, что в свою очередь обеспечивает более эффективное действие ОС на высоких частотах (вследствие того, что сигнал обратной связи остается даже на высоких частотах близким к идеальному фазовому углу -180°).

Более того, здесь осуществлена местная ОС благодаря импедансу катодной обмотки по переменному току. Такой вид обратной связи имеет тот же эффект, что и общая петля ОС, но с одним огромным преимуществом: здесь всего лишь один высокочастотный полюс, формирующий фазовый набег (*12). Таким образом, в усилителе Quad II искажения высших порядков, связанные с работой пентодов, заметно подавлены и при этом не ценой выходной мощности, что имело место с триодами (*13).

  1. В 1949 г. Frank Mclntosh и Gordon Gow в своем усилителе 50W-1 предприняли еще один шаг в развитие концепции разделенной нагрузки - посредством выходного каскада с “единичной связью” (unity-coupled). По их замыслу, теперь катодная обмотка имеет витков столько же, сколько имеет анодная (Рис. 2), что приводит к более сильной локальной обратной связи (*14).

image
Рис. 2 Одно плечо выходного каскада Mc Intosh (no Кроухерсту)…

Сверх того, анодная и катодная обмотки выполнены бифилярной намоткой. Тогда это действительно получается “единичная связь” между двумя обмотками. Индуктивность рассеяния в таком трансформаторе уменьшена втрое, полоса соответственно расширилась, а фазовый сдвиг тем самым уменьшился (34). Так как ток сигнала через каждую половину обмотки протекает полный период (т.е. от 0° до 360°, а не от 0° до 180° как в классе-В), искажения типа “ступенька” отсутствуют, как это происходит в классе-А и, по той же причине - здесь нет резкой отсечки тока при переходе от одной полуволны к другой в точке их встречи (18, 35).
Редакция журнала Audio Engineering поздравила Фрэнка Макинтоша с "первым основательным изменением за годы существования концепции “распределенной нагрузки” (34).
3) В 1951 г. David Hafler и Herbert Keroes подошли к проблеме применения пентода под иным углом: они вернули часть переменного анодного напряжения на вторую сетку (Рис. 3).

image
Рис. 3 Половина ультралинейного (UL) выходного каскада (Хафлер и Кврос).

Эта петля местной ОС стала известна под названием “ультралинейного” включения. Оно стало основой для усилителя Aero Ultra Linear. Хотя Keroes, являвшийся специалистом по трансформаторам, знал, что действие экранной сетки нелинейно при подаче на нее прямого сигнала, равно как и при подаче сигнала обратной связи (36,37)(*15), он нашел, что существует точка отвода в анодной обмотке, когда действие ОС линейно (33,38,39). Этот узкий просвет в рабочих характеристиках и был искомым, чтобы обеспечить “ультралинейность”". По его собственному выражению: "Мы добились нового типа лампы без конструирования и создания самой лампы. Это не триод и не тетрод, но его улучшенная линейность выше того и другого, оправдывая свое название “ультралинейной” (39).

F. Langford-Smith " в своей оценке (33) аргументировано подтвердил решение, найденное Хафлером, в то же время как Уильямсон и Уолкер отнеслись к ней с пренебрежением. Уолкер заявил, что его схема может делать все то же, что делает ультралинейная схема и даже больше. Лангфорд-Смит не согласился. Cocking наблюдал за развитием конфликта и в результате математического анализа устроил разнос двум У за подобное принижение идеи Хафлера (36). (На тот момент Cocking был главным редактором весьма влиятельного в Британии журнала Wireless Engineer).

Пока различные центры влияния были заняты выяснением деталей, Hafler и Keroes начали публиковать статьи, имевшие целью улучшение усилителя Уильямсона - перевод его в ультралинейное включение (31,40,41)(*18). Это было все, что требовалось, так как производители и аудиофилы были заинтересованы в победе лучшей схемы: ультралинейный усилитель с полнейшей сертификацией со стороны мировой электронной прессы привлекал легионы последователей и противостояние триод/пентод эффективно разрешилось. Ультралинейное включение (UL) было последовательно принято более чем 20-ю различными производителями в Штатах (41), включая Marantz, Harman/Kardon, Fisher, Scott, Eico и Dynaco.

Одной из важнейших причин популярности UL стала экономика. Технология UL была дешевле в исполнении и переделках, чем технология Quad или MAC (Me Intosh), давая большую мощность и меньшие искажения, чем сравнимые с ней триоды тех дней. Больше, чем все другие схемы, такое решение выходного каскада определило рождение золотой эры high-fidelity. Сам по себе знак “Litre-Linear” стал общим местом в технике звукоусиления, а не обозначением определенного усилителя, применяющего подобную схему. Другой вопрос, оправдывал ли он свой экзальтированный статус.

СДВИГ В СТОРОНУ СУБЪЕКТИВНОГО

Одной из наиболее убедительных причин громадной популярности UL был отказ от специального питания экранной сетки. Второй по значимости причиной явилось то, что UL схема стала альтернативой между триодным и пентодным выходным каскадом, не помирив, но разведя соперников по разным углам. В самом деле, схема QUAD с ее перевернутым вверх ногами ультралинейным включением обеспечивала те же достоинства официальной схемы. П. Уолкер пытался отстоять свою правоту (32), но был окончательно повержен, так как у него не было такого завораживающего и мистического элемента, как нелинейная обратная связь, оправдывающая себя в узком промежутке.

Действительно, в своем обзоре этих двух технологий (Quad и Hafler) Лангфорд-Смит вычислил, что подача нелинейной обратной связи в UL включении уменьшает искажения не пропорционально усилению! Этот феномен буквально проносится перед носом классической теории обратной связи, оставляя в недоумении ее адептов. Общее восприятие рынка и аудиофилов было таково, что усилитель Асго содержал нечто, отсутствовавшее и у Quad II и у Mclntosh.

При окончательном анализе Mclntosh имел лучшие измеряемые параметры, чем Асго и Quad II. Но Асrо, не будучи технически равным Mclntosh, апеллировал своей ценой к потребителю, не искушенному в технических тонкостях. Обыватель же, со всей тягой к непостижимому и мистическому, голосовал своим $ за Асго.

Сами же разработчики апеллировали не столько к голове и уму покупателя, сколько к ощущениям аудиофилов. В статье Audio Engineering (39) они писали: “Превосходные объективные показатели необходимы, но недостаточны для качественного звука. Это означает, что тест на прослушивание более важен, он в конце концов, остается наиболее убедительным”. Таким образом, усилители Асrо продавались на аудиорынке за их звучание, а не за характеристики (31, 41), встав на пути опасной тенденции - слепо доверять техническим результатам, как мерилу качества.

ПОЛНЫЙ СУБЪЕКТИВИЗМ

Такое отклонение от общепринятой позиции отражало новое, едва родившееся отношение к определению качества. Статьи, дававшие оценки по техническим показателям, стали вызывать недоверие. Этот разрыв стал более заметен, когда аудиофилы стали обсуждать графики и цифры новых транзисторных усилителей, показатели которых были лучше, чем у старых ламповых и, следовательно, звук должен быть лучше.

Однако любой аудиофил припомнит, что ранние полупроводниковые усилители звучали подобно карманному приемнику, употребляющему стероиды.

Проблема в том, что транзисторы до сих пор имеют плохо изученные параметры, которые вызывают недовольство самих создателей транзисторной техники. Прямейшим путем попадания на рынок качественного audio казалось проектирование схем по образу и подобию ламповых. Но при таком подходе были обнаружены переходные интермодуляционные искажения (TIM) (42, 43) и поэтому существовавший зазор в качестве между лампами и транзисторами стал настоящей дырой. TIM искажения стали главным фактором “закрытия школы, где учат, что спецификации врать не могут”, так как слушатель всегда доказывал, что он прав.

Вот тогда и случилась занимательная штука - многие слушатели вовсе прекратили доверять характеристикам. Это обусловило нарождение нового класса audioписателей: экспертов-слушателей. Основатель журнала Stereophile J. Gordon Holt, к примеру, на протяжении 60-х оказал большее влияние на вкусы аудиофилов, чем любая из компаний, производивших audioтехнику. В процессе экспроприации audio из безраздельного подчинения инженерам, Холт вывел определение того, как чувствуют музыку аудиофилы(*19). В 70-е Harry Pearson затмил влияние Холта, введя парадигму “абсолютного звука”, т.е. звука живой музыки, как в концертном зале, не подвергнутой усилению. Отсюда и название его журнала - Absolute Sound.

Конечно, если довести эту парадигму/образец до логического предела, как это сделал бы Платон, то у каждого понятия или предмета должен существовать свой идеальный прототип - идеальная скрипка, идеальный концертный зал и прочее. Однако это предполагает и наличие идеальных ушей, способных слышать все это! В этом случае пророчества Hafler’a и Keroes’a сбылись: эти “новые субъективисты” создали особую методику влияния на аудиофилов - влияние, которое впрямую адресовано к эстетическим ощущениям любителей музыки.

“Новые субъективисты” создали немало поправок в технических спецификациях, которыми буквально завалили производители среднеклассного audio с самого начала транзисторной революции. В технике high-end подобные коррекции также присутствовали, хоть и в меньшей мере: в век Холта и Пирса субъективные оценки работы компонентов стали перевешивать профессиональный взгляд на вещи, при оценке различий. Что в результате? Забытые технологии порой появляются вновь, вооружившись новыми возможностями; новые технологии, полные надежд и обещаний, порой исчезают непризнанными.

Так как флаг искусства в audio водружен над audioинженерией, мне видится полезным во все времена искать точки соприкосновения одного с другим. К примеру, античные греки не делали различий между подходом творческим и научным, техническим. Их объединило одно слово - techne. Использование этого термина предполагало неразрывную интеграцию искусства и техники. Да, греки полагали, как и другие цивилизации, что архитектура являет образец почти абсолютного альянса творчества и науки. Но можно ли сказать то же самое про audio наших дней? Быть может полезно заново пересмотреть античные взгляды.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ОДНОТАКТНОЙ ЛЕГЕНДЫ

Благодаря огромному влиянию Cocking’a и Уильямсона, однотактные усилители игнорировались аудиофилами до тех пор, пока в Японии не начались эксперименты с ними в середине 70-х. Японцы, и в особенности Нобу Шишидо (Nobu Shishido) - ключевая фигура в однотактном движении, заслуживают уважения за то, что они принесли собственные достижения в технике audio к алтарю SE.

В самом деле, японцы выказывают больший пиетет перед иконой audio-истории Запада, нежели сами американцы. То, что привело японцев к однотактникам, американцам показалось анахронизмом - любовь к своим и английским старым рупорным системам. Согласно японским энтузиастам, в комбинации однотактных усилителей и рупорных систем их привлекли "тональность " и “атака”. Существует почти библейская история о том, как Икеда (Ikeda - один из видных японских идеологов однотактного движения) открыл для себя Western Electric 91-А (*20). Этот 3,5 ваттный усилитель со старой системой Lowther обладал ангельским голосом в сравнении с транзисторными усилителями самой последней марки.

К середине 80-х японские аудиофилы, кажется, перепробовали все известные однотактные схемы и типы ламп (*21). В этом временном промежутке, столь активном для японцев, для остального мира тянулась длинная пауза безвременья. Однотактное движение в Японии имело жестко субъективную реакцию на общепринятую школу оценки качества с ее неизбывным лозунгом -“Цифры и характеристики не врут”. В это же время подобная реакция имелась у публики, объединившейся вокруг того, что метко окрестил Гари Пирсон - High-End Audio. И в каждом случае силы коммерческого подхода к звуку готовы оттягать каждый дюйм сверх того, что могло быть поверено современными стандартами верности звучания. (Та же ситуация хвастовства и самоудовлетворенности промышленных монстров от audio, с чем боролись в свое время Cocking и Williamson).

  1. То же самое можно сказать об источнике питания. Усилитель подобен монете с тремя сторонами, одна из которых будет рассматриваться в этой статье: схемная топология.
  2. Ли Де Форест запатентовал триод в 1907 году. Он назвал свое изобретение как " Устройство для усиления слабых электрических токов’ (US pat. it 841, 387). В 1908 г. он получил патент за усовершенствованный триод (US pat. # 879, 532). Последний имел название - “Пространственная телеграфия” и касался беспроводной передачи сигналов.
  3. В 1913 г. Langmuir опубликовал монографию (88), где утверждается существование чистого электронного разряда. Аргументы его опираются на более фундаментальные открытия британского физика С.И. Richardson’a.
  4. Так как большинство ламп, разработанных WE, было предназначено для специальных целей, таких как трансокеанские телефонные ретрансляторы, то и выполнены они были по высочайшим кондициям качества и надежности. Частенько в них применялись экзотические материалы - платина и иридий для нитей накала. Изготовленные из ник катоды прямого накала покрывались многослойной пленкой из оксидов бария и стронция, наносившихся поочередно. Подобно лучшим самурайским мечам, нить накала нагревалась до 1000° после очередного слоя. Итак, 16 слоев из оксидов, что получило название стандартного катода WE. Лампы с такими катодами позднее обнаруживались вполне пригодными после 20000 часов работы в лабораторных условиях.
  5. Работа по формализации функциональных соотношений между сеткой, катодом и анодом была выполнена Ван Дер Биалем (H.J. Van der Bijl - второе лицо в лаборатории физических исследований в WE). Он стал отцом теории ламп (94). Его книга 'Теория электронных ламп и их применение" (Me Graw Hill, New York, 1920) явилась первым главным опубликованным трудом по электровакуумным приборам.
  6. На тот момент “существовавший тип громкоговорителя” была головке электродинамического типа с подвижной катушкой.
  7. В последних статьях из этой серии освещались поиски Cocking’a лучшего инвертора (21).
  8. Первоначально появился как “Внутренний отчет № Q2S3” М.О. Valve Company за 1944 год.
  9. Не в пример Cocking’у усилитель Уильямсона применял тетроды КТ66, включенные триодами. Сам Уильямсон в тот момент работал инженером на М.О. Valve Company (Marconi Osram Valve Company - производитель легендарных тетродов серии Gold Lion KT. предназначенных для использования в звуковых усилителях).
  10. Каскады с низким мю требуют, как правило, большего смешения и, следовательно, имеют больший headroom (запас по входному сигналу до ограничения), чем каскады с высоким. Это решающий момент исключения переходных искажений с использованием ОС.
  11. Однако с годами большинство инженеров утеряло из виду столь важный момент - лампа с малым мю по входу, если применяется ОС. Понимание Уильямсоном правильного функционирования усилителей с ОС стало очевидным лишь спустя годы.
  12. Фазовый сдвиг в этом случае появляется из-за емкости сетка-катод (междуэлектродная ламповая емкость). В обшей петле усиления было обычно шесть и более таких полюсов. Фазовый набег приобретал кумулятивный характер (каждый полюс дает набег в 90°, зависящий от частоты).
  13. Единственное требование: амплитуда драйвера должна быть увеличена, чтобы скомпенсировать потери, вносимые местной ОС. Т.к. чувствительность пентодов примерно вдвое больше, чем у триода, то “оставшаяся половина избыточного усиления” могла быть использована для локальной ОС.
  14. Макинтош и Гау нашли способ компенсации потерь из-аа введения разделенной обмотки, когда усиление выходного каскада равно 1. Этим способом был “драйверный каскад с вольтодобввкой”. Положительная ОС подавалась на аноды драйвера, тем самым, увеличивая динамику раскачки (34, 35). Благодарю Майла Несторовича (Mile Nestorovic) - разработчике Me Intosh МС-3500 за предоставленную информацию по этому вопросу.
  15. Еще в 30-е годы Ален Бпумпайн (Alan Blumlein - основоположник теории и практики стереозаписи на ф. Bell Labs) указал на существование такой области, хотя и не уточнил ее границы (British pat. # 496, 683, jan 5 1939). Патент Хафлера и Кероса, несомненно, был важный дополнением к изначальному изобретению Блумлайна (равно как патент Флеминга по диодный свойствам термоионной эмиссии стал важным дополнением к появившемуся до этого открытию Эдисона).
  16. Лангфорд Смит многие годы был редактором австралийского журнала Radiotronics.
  17. Главное улучшение состояло в увеличении мощности в два раза.
  18. Хотя невежды и бестолочи получат большое удовольствие, отыскав у Холта противоречия, смотри, к примеру, Stereophile Vol.9, №4.
  19. Байка гласит о том, что Икеда с друзьями были одинаково шокированы и двухтактным WE86. Однотактный WE91 был частью кинотеатральной системы 500А. Он отдавал максимум 4 Вт на триоде ЗООА (позднее 300В). Системы 500А использовались в малых залах. В больших кинотеатрах применялись системы 1086 с усилителями WE86 и WE87. В них стояли 300В и 845 триоды соответственно в двухтактном включении. (Спасибо J. Roberts У из Sound Practices и P. Mundfy из WE за предоставленную информацию).
  20. Как явствует из журналов для самоделыциков - MJ Stereo Technic и Radio Jyutsu.

Источник — Roberts

15 Симпатий

Ну вот снова холивар.
Быть может сакрального дыхания и нет в моем пуш-пуле от дохлых однотактов на конденсаторах с рунами, но гости не жаловались на какие-либо недостатки. Например, у @nasa.gov вроде есть опыт и с Анотом, может скажет как оно в сравнении против моей системы, или @vPENGuin.

Короче, прекрасно пуш-пулл умеет играть музыку.

7 Симпатий

SINGLE-ENDED VS PUSH-PULL — Часть 2

Scott Frankland, Stereophile, 12/96

Теперь пришло время рассмотреть различные философии при проектировании ламповых устройств и некоторые феномены нелинейной работы их.

В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ

Фирма Audio Research Corp. (ARC) оказалась готовой возродить усилитель на пентодах, главным образом потому, что люди подзабыли о проблеме противостояния триода с пентодом. Выяснение отношений оказалось в кильватере ушедшей вперед п/проводниковой техники. В 1970 году ARC стала конкурировать не с другими ламповыми продуктами, а с современными, новыми транзисторными усилителями.
Только к середине 80-х возникла новая волна спора между двухтактными усилителями на триодах и пентодных в ультралинейном включении. Противостояние касалось исключительно только РР схем; так что не будем обсуждать этот момент и скажем лишь одно - триоды вернулись, а наряду с ними вся орава усилителей с переключением триод/UL пентод. Вторая волна поднялась в начале 90-х, уже с знакомым нам конфликтом - двухтактные триоды против однотактных. Поскольку он так и не разрешен, им мы и займемся. Темы дебатов опять крутятся вокруг фазоинверторов, продуктов искажений, глубины ОС и вдруг всплывшего эффекта под названием “первый ватт”. Я еще вернусь к этим вопросам позднее, после того, как утрамбую теоретический фундамент для них.
На протяжении последних 25 лет утвердилась тенденция фокусировать внимание на анализе формы сигнала, как средстве обучения схемотехнике. Такой подход приемлем потому, что исходит из предположения гармонических составляющих звучания музыкальных инструментов. Вероятно, это и было посланием Харри Олсона (Н. Olsop) в его знаменитой монографии “Музыка, Физика и Инженерия”, на обложке которой были изображены колеблющиеся струны (См. 44). Или быть может это синусоиды? С точки зрения Олсона - никакой разницы.

ГАРМОНИЧЕСКИЙ СОСТАВ

В своем экспертном ревю об усилителе Сагу CAD-805, Дик Олшер (Dick Olsher - DO) пишет: “Нечетные гармоники (3-я. 5-я, 7-я и т.д.) не являются консонантными с музыкальными звуками инструментов и, следовательно, довольно трудно маскируются даже на очень низких уровнях”. (45) Так как консонантные интервалы являются одним из концептуальных понятий данной статьи, следует дать им понятное определение, прежде чем двигаться дальше.
Ощущение созвучности (связанности) и наоборот, разнобоя и несогласованности возникает тогда, когда два или больше чистых тонов звучат одновременно. Вдобавок к этому каждая пара тонов (или интервалов) имеет свой особенный характер и он (этот характер) эстетически действует на слушателя (46). Пифагор (около 550 лет до н.э.) полагал, что понятие консонанса или диссонанса, создаваемых каждым интервалом, определено числовым отношением между ними (тонами). Современная акустика полностью подтвердила его открытие (47, 48).
\ 538x259
Природный или натуральный звукоряд (Рис. 4) основан на естественном расположением узлов на натянутой звучащей струне (Рис. 5).
\ 300x408
Западная система музыкальной гармонии основана именно на природном звукоряде. Частоты, которые издает тронутая струна, относятся друг к другу как 1 : 2 : 3 : 4 : 5 и т.д. Любое из этих отношений определяет расположение тонов в натуральном звукоряде. По Олсону, интервалы в унисон (1 : 1) и в октаву (1 : 2) наиболее созвучны, в соответствии с установленным критерием консонанса: “гладкость, чистота и слитность” (48). Чистая квинта (2 : 3) является следующим созвучным интервалом. А вот музыкальные интервалы-кварта (3 : 4) и большая терция (4 : 5) уже носят легкий оттенок диссонанса. Отметьте числовую прогрессию интервалов.
Интервалы более сложных отношений, таких как большая септима (8 : 15), представляются чисто диссонансными, так как порождены несочетаемыми звуками (47). С другой стороны, унисон и октава слишком чисты и очевидны, чтобы ласкать слух. Ладнером (Ladner) в (49) было показано, что чистая квинта и большая терция добавляют каждая свой “характер”, отсутствующий в звучании унисона или октавы. Именно этот характер, столь интересный для слуха, становится прогрессивно неблагозвучным по мере усложнения интервала.
Заметьте, что каждый интервал содержит и четные и нечетные гармоники. Восприятие же четности или нечетности само по себе не имеет выраженный характер. Чтобы это стало очевидно, посмотрите на линию L1 Рис. 5. Это ведь основная гармоника и сама по себе она нечетная. Решающим фактором созвучности является простота отношений частот.

ГАРМОНИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Симметрия сигнала дает нам ключ в поисках души у “однотактного звука”. Чтоб уяснить себе важность темы, обратимся к вопросу, каким образом гармонические искажения воздействуют на тембр звучания.
\ 400x315
При тестировании уже упомянутого CAD-805 T.J. Norton обратил внимание на продукт искажений Рис. 6 и особенно на “зарубки”, возникающие через период: “Эти зарубки соответствуют отрицательной полуволне сигнала и обязаны некоторой особенности работы схемы, возможно применению выходной лампы в одноактном включении”. Как T.J.N. выяснил ранее, что подобные искажения возникают, когда усилитель CAD-805 работает на 2-х Омную нагрузку с 4-х Омного отвода трансформатора.
Засечки появляются через раз, что стараниями Norton’a можно увидеть из осциллограмм (сравните строгое соответствие засечки с нижней полуволной выходного сигнала, верхняя синусоида). Отметьте также “зубцы” на нижней кривой, что соответствует верхней полуволне, когда лампа открывается.
Давайте глянем сначала на большую засечку. Так как она появляется только на одной половине сигнала (отрицательной), то следовательно, искажения выходного сигнала не симметричны относительно оси. Это указывает на присутствие продуктов четного порядка (50). Очертания и амплитуда засечки говорят, что это четвертая гармоника. Она выглядит будто чистая синусоида помножена со второй гармоникой!
\ 400x315
На Рис. 7 показан подобный эффект при менее жестких условиях. Здесь мы видим, что продукты искажений имеют сглаженный выброс также на отрицательной полуволне.
\ 500x338
Анодный ток (синусоида на Рис.8) качается относительно рабочей точки Q. При положительной полуволне по входу, сигнал идет вверх по линии нагрузки и протекает больший анодный ток через лампу. Наоборот, при отрицательной полуволне сигнал следует вниз по нагрузке и ток уменьшается (где еg - мгновенное значение входного сигнала, еp - выходного, ip - мгновенное значение анодного тока). В Саrу CAD-805 четные искажения появляются на отрицательной полуволне, так как в SE существует выраженная кривизна анодных характеристик вблизи отсечки анодного тока. (По мере роста анодного тока, характеристика близка к прямой линии). Так как кривизна характеристик влияет только на отрицательную полуволну, то и выходной сигнал должен быть асимметричен и, следовательно, искажения будут четного порядка.
\ 400x315
Рис. 9 и 10 иллюстрируют существенную разницу между искажениями четных и нечетных порядков. На Рис. 9 изображен результат суммирования чистого синуса со второй гармоникой.
\ 400x315
А на Рис. 10 - с третьей гармоникой. Во втором случае очевидно, что 3-я гармоника изменяет основной сигнал таким образом, что, если мы перевернем верхнюю половину относительно оси на 180°, то она окажется зеркальным подобием нижней. Следовательно, нечетные искажения симметричны. В тех же условиях, то есть при повороте на 180°, четные искажения вызывают асимметрию.
Когда импеданс нагрузки падает, линия нагрузки испытывает наклон (вроде вращения по часовой стрелке относительно рабочей точки). В этом случае искажения увеличиваются, так как линия нагрузки нижним своим концом упирается в место, где анодные характеристики толпятся (51, 52). Что и подтверждается поведением кривых искажений на Рис. 11. (Верхняя - 2 Омная нагрузка, нижняя - 8 Омная, середина - 4 Ома).
\ 400x315
Если разработчик задал нагрузочной линии сильный наклон (как часто делается, чтобы форсировать мощность при данном импедансе нагрузки), усилитель станет “нервно” реагировать на падения импеданса. (Это происходит в моменты, когда импеданс громкоговорителя проваливается на определенных частотах). Не скажу, что Саrу спроектирован именно подобным образом, очевидно, что не так, и характер искажений на 4-х Омах очень близок тому, что на 8 Омах нагрузки.
На положительной полуволне (см. Рис. 6) видны мелкие засечки. С чисто иллюстративной целью (без анализа), полагаю, что это вызвано искажениями, а не шумом. Так как они асимметричны, то налицо опять четные искажения, а в силу их остроты - искажения высоких порядков, хотя и ничтожны по амплитуде. И, наконец, на графике заметны отклонения как верхней, так и нижней половин сигнала. Это говорит о присутствии нечетных искажений.
\ 400x315
Рис. 12 демонстрирует более наглядную форму нечетных искажений. Очевидно, что искажения влияли на обе половины сигнала. Острые выбросы говорят за присутствие искажений высоких порядков.

РИСУНОК СПЕКТРА ИСКАЖЕНИЙ

Спектр искажений своеобразен для каждого усилителя и может быть подобен египетской клинописи. Оба они совершенно непостижимы, пока не был найден камень Розетты, открывший таинство начертаний. И мы приступим к поиску такого камня.
\ 400x315
На Рис. 13 показан типичный спектр SE усилителя. Ясно видим гладкое спадение по амплитуде продуктов искжений (так что а2>а3>а4>аn). Если передаточная характеристика проанализирована графически (53), то подобный же вид будет иметь и огибающая спектра. Если мы по известной технологии (о ней нетрудно догадаться из Рис. 8) построим передаточную характеристику, то при данных сеточных и анодных кривых, она будет всегда слегка искривлена (см. Рис. 8), приводя тем самым к диспропорции между входным и выходным сигналами. Таким образом, чтобы получить линейную характеристику передачи, характеристики лампы также должны быть линейны, параллельны и отстоять друг от друга на одинаковом расстоянии.
В отличие от спектра SE усилителей, спектр усилителей РР представляет собой подобие гребенчатого фильтра, где идет подавление продуктов четных. Однако, на практике суммарный спектр ]состоит из двух независимых последовательностей - одна из нечетных гармоник, другая из четных.
\ 400x315
На Рис. 14 представлен типичный образец спектра РР усилителя с эффектом гребенчатого фильтра. Теоретически, подавление нечетных гармоник в двухтактной схеме возможно путем применения полностью идентичных элементов с верхнем и нижнем плечах (54).
\ 400x315
Спектр на Рис. 15 имеет почти одинаковые по величине гармоники 2-го и 3-го порядка. При более тщательном подгоне половин выходного каскада, возможно снижение второй гармоники, но тогда 3-я гармоника, менее созвучная, станет доминировать. (В этом тоже состоит искусство настройки - Ред.). До тех пор, пока 3-я гармоника не подавлена полностью, есть смысл оставлять и 2-ю, так как она дает положительный маскирующий эффект, тем самым “затеняя” продукты искажений более высокого порядка (55, 56).
Наиболее важный момент - подавление высших гармоник. Они ощутимы главным образом не из-за того, что создают диссонирующие интервалы с основным тоном, но с ростом их порядка (гармоник) катастрофически, с более быстрой скоростью растут интермодуляции (57). Когда две или более гармоники взаимодействуют между собой, появляются суммарные, либо разностные тоны, что собственно и есть продукты интермодуляции (IM) (58,59,60). К примеру, 18-я гармоника будет “взаимномодулировать” со всякой, существующей в интервале от 2-й (включительно) до 17-й. То же самое произойдет с 17-й, с 16-й и т.п.
Амплитуды IM продуктов пропорциональны амплитудам взаимодействующих между собой гармоник. Этот факт проиллюстрирован на Рис. 16, 17, одновременно можно сравнить и спектры обмеряемых устройств. Однотактный Сагу CAD-805 имеет более “грязный” IM спектр, поскольку его гармонический спектр более обогащен (Рис. 18).
\ 400x315
\ 400x315
\ 400x315
Звучит ли Krell более “чисто”, чем Саrу, как это показывают измерения? Продукты интермодуляций, как правило, никак не соотносятся с основным тоном. Распределение их в спектре псевдослучайно, подобно шуму, это нечто среднее между розовым шумом и шумом дождя. Эффект ясно слышен на LP Warner Bros. BSK 3109 - Seals and Croft’s Greatest Hits. Послушайте вспышку аплодисментов в начале “I’ll Play for You”. Они “болтаются” по громкости, подобно промодулированному шуму. Что это - редкие хлопки, или прекращение дождя?
Подобные разновидности шумов весьма эффективно используются психоакустиками, например, James T. Johnston из AT&T. В своих экспериментах по восприятию человеком различных слуховых иллюзий, ученые вводят шум, чтобы маскировать музыкальные звуки. Было выяснено, к примеру, что определенные разновидности аддитивного шума могут сделать голоса в хоре более выпуклыми или выделить скрипки в секции смычковых! С другой стороны, некоторые шумы могут уничтожить пространство сцены и до неузнаваемости разрушить разборчивость речи, сказанной с экрана. Эти эффекты имеют место в зависимости от того, какой тип шумов замешан в звуковой сигнал.
Очевидно, что спектр искажений, изображенный на Рис. 18, не имеет точной корреляции с субъективным восприятием DO, слушавшего CAD-805. Как же нам быть при подобном несоответствии?
\ 400x431
Из Рис. 19 можно сделать вывод, что на низких уровнях мощности, триоды имеют спектр гораздо чище, чем пентоды. На полуватте триод 2АЗ имеет только вторую гармонику, тогда как у пентода 6F6 гармонический хвост тянется аж до 9-й гармоники!
“Маломощный спектр”, таким образом, разъясняет суть явления,называемого “первым ваттом”. В этой связи более важно рассматривать моменты перехода от низкого уровня к более высокому, с точки зрения обогащения спектра, когда динамик с достаточно высокой чувствительностью не станет “вытягивать” лишние, искаженные ватты из усилителя.
Из того же Рис. 19 видно, что с повышением отдаваемой мощности, растет хвост из третьей и четвертой гармоник, а измерения на Рис. 18 лишний раз это подтверждают. Если категорично это интерпретировать, то следует заявить, что однотактники при высоких мощностях должны иметь очень диссонансный голос. Но действительность опрокидывает такое предположение. Как с этим быть?

ОБЩАЯ СОЗВУЧНОСТЬ

Простое отношение второй гармоники к основной, вроде бы не должно нарушать общей картины созвучия (т.к. отношение 1 : 2 является простейшим из всех интервалов, кроме собственно унисона). Тем не менее, гармонические искажения, хотя бы и второго порядка, добавляют постороннюю энергию к обертонам музыкальных инструментов. К примеру, спектр на Рис. 13 всеми своими гармониками должен “прилипнуть” к спектру на Рис. 20 (отметьте их подобие). Такое вот уникальное соответствие явно усилит спектр флейты. А если так, то все язычковые инструменты должны приобрести “флейтовый” голос.
\ 400x315
Опять же спектр Рис. 14 должен усилить спектр кларнета на Рис. 21 и в звучание флейты проникнет его тембр. Известно, что подобные эффекты также приложимы и к балансным схемам, которые, как правило, двухтактные(*22)(61). Однако, не забудьте, что суммарные гармонические искажения балансных схем гораздо ниже, чем у однотактных. И это может сделать их менее заметными в тракте, с точки зрения вносимых искажений, а может и не сделать. Это определит характер музыки или речи.
\ 400x315
Понятное дело, что для оценки искажений требуется какойто универсальный и лучший метод. И их все время предлагали (62, 63, 64), но ни один из них не выдержал проверки на прочность.(*23) Проблема достоверности этих методов заключается в том, что существует понятие, по определению Олсона, как blending - слитность, гармония (48). Тембр определенного инструмента содержит столь много гармонических составляющих, что мы не способны произвести простую оценку его (инструмента) индивидуальности.

1 = основная или унисон (1:1)
2 = 1-я октава (1:2)
3 = чистая квинта (2:3)
4 = 2-я октава (2 : 4), чистая кворта (3 : 4)
5 = большая секста (3 : 5), большая терция (4 : 5)
6 = чистая квинта (4 : 6), малая терция (5 : 6)
7 = гармонически малая септима (4:7)
8 = 3-я октава (4 : 8), иояая секста (5 : 8); чистая кварта (6 : 8)

Рис. 22 Таблица стандартных интервалов для первых восьми гармоник.
На Рис. 22 показаны наиболее важные интервалы, которые существуют между первыми восемью гармониками. И то, как мы воспринимаем звучание инструмента, есть результат слияния гармонических интервалов, ему присущих. То, что мы называем “голосом” инструмента.
Если, скажем, два чистых тона, звучащих одновременно, вызывают зубную боль, то добавлением третьего возможно добиться абсолютного созвучия или, по крайней мере, сглаживания. Вот этот тройной (четвертной и т.д.) звук и выражает собой суммарный эффект гармонизации. D.E.I. Shorter еще в 50-х заметил: “Искажения должны рассматриваться не как просто величины отдельных гармоник, а как законченная последовательность их, или суммарная форма волны, в которую они складываются (65)”.
Эффект гармонизации может быть легко продемонстрирован с гитарой.(*24) К примеру, взяв F (ниже открытой Е) вместе с Е, даст определенное несозвучие. Но если тут же добавить А, то мы услышим явное сглаживание первого диссонанса. Интервал от F (фа) одной октавы до Е (ми) другой октавы есть большая септима (8 : 15). Добавляя же ноту А (ля), мы получаем два новых интервала: большую терцию (4 : 5) и чистую квинту (2 : 3). Два вновь образованных созвучных интервала “развалили” один диссонансный, создав, таким образом, приятное трезвучие. Определяющим, критическим параметром конечного созвучия, стало не маскирование, а слитность, гармоничность. Маскирование имеет место в том случае, когда маскирующий тон достаточно велик, чтобы “заглушить” наш слуховой механизм (48, 56). К примеру, если постоянно повышать громкость чистого тона в 1 кГц, то наше ухо, в дополнение к килогерцу, создаст затухающую серию гармоник (так, что 2 кГц>3 кГц>4 кГц…). Тогда любой чистый тон с частотой какой либо гармоники должен превышать ее по уровню, чтобы быть услышанным отдельно нашим ухом (Рис. 23).
\ 400x315
Согласно труду Parker’a и Sybil’a, гармоники возникают из-за того, что обратная связь от высшего нервного центра как бы сдерживает амплитуду колебаний среднего уха, способную оглушить наш орган слуха. Тогда, в момент защиты ухом самого себя, входная амплитуда давления испытывает компрессию на среднем ухе. Как результат, форма сигнала изменяется и возникают несуществующие в оригинальном сигнале гармоники (Рис. 24). Впрочем, так это и происходит в усилителях или других устройствах, где связь in/out не абсолютно линейна. Очевидно, наш мозг адаптирован к подобному плавно спадающему спектру гармоник. Сравните спектр однотактника (Рис. 13) со спектром на Рис. 24.
\ 400x315
Такое, почти точное соответствие спектров, никак не может оправдать присутствие искажений в системе воспроизведения. Интерауральные тоны сами по себе не являются желательными, так как возникают при защите органа слуха. Интерферируя с входным сигналом, они могут изменять пространственную локализацию, и будут маскировать внешние гармоники до тех пор, пока те не превысят их. В момент такого динамического перевеса звучащий образ смещается в пространстве!
В то же время гармонизация не зависит от уровня сигнала. Как можно видеть из Рис. 5, что вибрации частей струны будут интерферировать с другими. А их частные амплитуды и фазы сложатся таким образом, который и определит суммарное, сложное колебание. Оното и даст уникальную форму сигнала (и характерную окраску), столь присущую инструменту. Это правило действует для музыкальных инструментов, звучащих отдельно или в ансамбле.
Из всего сказанного следует, что количество гармонических продуктов не является определяющим (критическим) фактором музыкальности усилителя. Наибольшее значение имеет общая созвучность внутренних интервалов между гармониками.
(На этом можно и остановиться. Вторая часть статьи С.Франкланда не закончена. Так как объем ее велик, мы не стали испытывать ваше пристальное внимание к тексту в этой книжке, но дадим окончание всей (1/2 второй + третья) статьи в следующем номере. - Ред.)

Источник — Roberts

10 Симпатий

Замечательно.

1 Симпатия

Полную систему я только у Радослава слушал, и у тебя и у Радослава музыкально играет и совершенно по разному, когда слушал АН то первые мысли что играет ну нормально, но что тут слушать не понятно, потом слушал очень долго фоном и решился послушать перед уходом внимательно, ну и через пол часа выключило и наркомания пошла, у тебя привыкание и настройка на музыку быстрее и звук сразу понятней, и звучит так же хорошо, такого прихода не словил и чувство удовлетворения сформировалось по другому, но и слушал меньше, для себя сформировал АН систему как “с утра выпил и весь день свободен”, не на каждый день, твоя система ближе к моему понятию на каждый день, так что везде хорошо.

6 Симпатий

Испёк мемас — «AN — система выходного дня»!

7 Симпатий

Вообще я хочу встать где-то посередине относительно звука AN и ARC/Macintosh 275)
Статью еще не успел прочитать, потому не стал отвечать, но система у Паши одна из лучших из тех, что я слушал :slight_smile:

1 Симпатия

А вообще есть веселящий приём в ламповом каратэ: симметричность фазоинверсии в пуш-пуле слегка сбивается так, чтобы спектр получился похожим на спектр однотактника. То есть – из небытия вынимается естественная да сладкая уху вторая гармоника и ставится на своё место. Туда, где ей место. То есть чуть выше третьей.

Это, конечно, делается пациенту “наживую”, пяля глаз в спектроанализатор. И, конечно, не со всяким ФИ-каскадом проходит. И, конечно, надо еще общий спектр видеть, чтобы не получить страх. Но результат, если получается, довольно интересный.

3 Симпатий

У Мэнли вторую вот так накрутили :slight_smile:

1 Симпатия

Ишь.

Неудобство только есть. Лампу/лампы сменил — заново.

AN — каждый день — выходной!

5 Симпатий

Это больше соответствует действительности.

Да что тут говорить, лучше Красивый и умный… но это дорого :slight_smile:

2 Симпатий

Я тут по случаю посетил одного профессора-аудофила в городе Тюбинген (покупал у него DAC для соклубника), ну и послушал на свою голову его системку…
Что сказать? Такой звук забыть невозможно и прослушал я на ней всего три трека, оперу, джаз вокальный и Меркури. Словами описать сложно, я бы сказал что намного лучше чем в живую слушать.
При этом помещение метров 25 в длину и 7 в ширину, высота в два этажа, акустика американская, фирму не запомнил, но активная и три полосы, размером чуть больше моих Naim SBL.
Усилитель тоже американский и ему лет 25 он сказал. Показал фото начинки, там банок кондёров пол-литровых штук 50, вес 70кг…
Акустику он в 90х купил в Штатах за 50тыс зелени и за 20тыс усилок.
Вот как мне после того, что я слышал своими ушами рассуждать об однотактах или пушпулах?
КД и сетевой плеер у него Naim были, а фоник AN. Только он сказал когда лампы умерли, то такие же купить он не смог, как не искал и хотел их за любые деньги получить. Теперь говорит играет но не то совсем.
Вот и пойми какие там гормоники были в его агрегате?)))))))

3 Симпатий

С другой стороны, это как прокатился на Роллсройсе, потом сел в свой Ауди и поехал спокойно домой :slight_smile:

2 Симпатий

Тут один из основных моментов - помещение :wink: 25х7 высотой 5 м минимум значит. Нда …

2 Симпатий

Там как бы разрушились несколько моих убеждений. Первое что хороший низ не может дать маленький динамик (тем более прокачать такое помещение) и второе, что сварочный аппарат не может быть музыкален, ну и ещё я активную акустику всегда считал баловством для кинолюбителей.
Хотя пытаюсь себя убедить, что слушал мало и может вылезли бы косяки какие…
Но скорее всего дедок знал толк в аудио и имеет средства в сравнении с моими неограниченные.

4 Симпатий

А если по теме, то я за Ото)))
Пушпул из последних была PrimaLuna, мощник, слушал только на ёлках. Прекрасный звук во всех отношениях, но так тихонько подкрасться и взять за душу, это только с Ото.
Есть ещё китаец на 845 лампе, да поломатый (кондёр сгорел), тоже с шириками Visaton B200 душевно пел, только не так детально как это Ото умеет.
Надеюсь ещё получится починить послушать из интереса.

Пароход лучше паровоза.:grimacing:

2 Симпатий

В середине 90-х 50 000 $ это были огромные деньги, и не только в нищей России. Я помню, что “башни” Mark Levinson 33h стоили 20 000$, и, это была просто космическая сумма. А усилитель стоимостью в 50 кб я и представить себе не могу. Я таковых не видел.
Очень интересно было бы узнать модель усилителя и колонок.