Главная Контакт Ссылки
О взаимодействии УМЗЧ с нагрузкой Версия для печати
Написал Матти Отала, Мамору Секия   
вторник, 17 Февраль 2004

Часто приходится слышать, что стандартные технические характеристики неполно отражают качество УМЗЧ. Так ли это? Может быть, просто измерения параметров усилителей проводятся неполно или некорректно?

Известные исследователи в области электроакустики Матти Отала и Мамору Сэкия еще в 1987 г. в своей статье, опубликованной в журнале "Funkschau" № 23, во многом ответили на этот вопрос, и здесь мы излагаем ее в сокращенном виде. Однако разработчики аппаратуры до сих пор не сделали, как нам кажется, надлежащих выводов из этой публикации.

Если верить рекламе и фирменным информационным материалам, положение дел с УМЗЧ теперь выглядит просто блистательным — настолько высоки их технические характеристики. Выходная мощность, выражаемая трех, а то и четырехзначным числом, коэффициент гармоник — сотые и тысячные доли процента. Параметры, бывшие не так давно признаком исключительно дорогих моделей, ныне стали нередкими для массовой аппаратуры. Все это не объясняет, однако, того эмпирического факта, что усилители с одинаковыми техническими характеристиками звучат по-разному. И более того: многие модели УМЗЧ отличаются заметными на слух искажениями сигнала, несмотря на отличные паспортные данные. Такие факты порождают недоумение у пользователей, а также служат питательной средой для всякого рода парадоксальных умозаключений на грани мистики и парапсихологии.

.рис. 1а
рис. 1.б
рис. 1

На самом деле причина таких несоответствий состоит в общепринятой методике измерений, с использованием "стандартной" нагрузки — обычно чисто активной с номиналом 8 Ом, — что совершенно не отвечает реальным условиям эксплуатации. На рис. 1,а представлены графики зависимости импеданса от частоты для двух распространенных громкоговорителей — профессионального студийного монитора "Yamaha NS1000M" (кривая синего цвета) и бытовой AC "Infinity 4.5" (кривая красного цвета).

Нелишне вспомнить, что согласно стандарту МЭК импеданс громкоговорителя не должен быть ниже 80 % от номинального значения, т. е. 6,4 Ом при номинале 8 Ом. Многочисленные измерения, проведенные в последние годы в Японии и США, показали, что у 60 % громкоговорителей импеданс может падать на отдельных частотах с 8 до 5 Ом, а у 25 % — и до 4 Ом: импеданс некоторых бытовых моделей (номинальный — 4 Ом) может упасть даже до 2...2,5 Ом. Отсюда следует, что ток, отдаваемый усилителем в нагрузку, может многократно превысить номинальный, а значит, технические характеристики усилителей, если они претендуют на объективность, должны определяться при тех же низких значениях нагрузки.

Столь же важное отличие реальной нагрузки от стендовой состоит в ее комплексном характере, что находит выражение в фазово-частотной характеристике громкоговорителей. Однако, не существует ни промышленных стандартов, ни общепризнанных опытных данных относительно допустимых фазовых искажений. Полученные в ходе вышеупомянутых испытаний результаты показали, что фазовый сдвиг обычного громкоговорителя доходит до ±50°, в более тяжелых случаях он достигает ±60° и даже ±80° Соответствующие ФЧХ изображены на рис. 1,б. Становится понятным, что достоверные сведения о качестве усилителя можно получить лишь при его испытаниях с комплексной нагрузкой.

Специальная пассивная нагрузка, созданная авторами для имитации реальной, состоит из мощных безындукционных резисторов, высококачественных металлопленочных конденсаторов и катушек без магнитопроводов. Переключатели, рассчитанные на большие токи, позволяют создавать различные конфигурации. Собственная нелинейность нагрузки, измеренная как общий К не превышает 0,03 % вплоть до мощности 250 Вт, и в данном случае такой величиной можно пренебречь. Согласно стандарту МЭК 268-3 усилители перед испытаниями прогревались в течение 30 мин с подачей на вход сигнала частотой 1 кГц и амплитудой, равной 1/8 от номинальной. В процессе испытаний уровень тест-сигнала плавно повышался от нуля до уровня, при котором Кг усилителя достигал 1 %, и все данные заносились в компьютер.

рис. 2.а рис. 2.б
рис. 2.в рис. 2.г
рис. 2.д рис. .е
рис. 2

Всего было испытано пять усилителей "стоваттной" категории: "Harman-Kardon PM665", "Luxman L-510X", "Sansui AU-D907X", "Yamaha A-1000" и "Yamaha M-50". Результаты измерений в произвольном порядке представлены на рис. 2, а — 2,е в виде трехмерных диаграмм В идеальном случае диаграмма должна иметь форму параллелепипеда — это значит, что выходное напряжение усилителя при Кг = 1 % не зависит от активной и реактивной составляющих нагрузки. Другими словами, нагрузка не влияет на искажения усилителя. Хорошо видно, что достаточно близким к идеалу оказался лишь один усилитель из группы (рис. 2,а), прочие же демонстрируют заметную зависимость выходного напряжения (и искажений) от величины и фазового сдвига нагрузки, причем на рис. 2,г эта зависимость настолько сильна, что вызывает сомнение — способен ли этот усилитель вообще работать с реальной АС.

Естественно, такие измерения можно провести и на других частотах. Типичный пример для низкочастотного сигнала, при котором заметно сказываются недостатки блока питания и защитных устройств, приведен на рис. 2,е. Нетрудно подсчитать, что такой 100-ваттный усилитель способен отдать в нагрузку на частоте 50 Гц, где обычно наблюдаются глубокий фазовый сдвиг и сильные перепады импеданса, не более 5 Вт (!) при Кг = 1 % (типичное нормированное значение К, составляет 0,01 %). Иначе говоря, работа усилителя в номинальном режиме сопровождается существенными нелинейными искажениями. Таким образом, технические данные в руководствах и каталогах по выходной мощности и нелинейным искажениям усилителей следует оценивать весьма осторожно.

Funkschau №23 1987

Радио № 2 2000г.

< Пред.   След. >
up Главная | Новости | Усилители мощности | Предусилители | Акустика | Источники сигнала | FAQ | Форум | Карта сайта up
 

Mambo is Free Software released under the GNU/GPL License.