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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA La verità e le storie di una riproduzione sonora di alta qualità. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Audio Negli ultimi cinque o sei anni, il mercato delle apparecchiature domestiche per la riproduzione del suono nei paesi della CSI si è chiaramente saturato di varie apparecchiature straniere, e oggi non tutti gli audiofili, soprattutto i radioamatori, crederanno alla "parola" di una pubblicità su i suoi pregi, anche se parliamo della classe High End. Sfortunatamente, molte persone, avendo investito una somma considerevole nell'acquisto, ad esempio, di un UMZCH di una particolare azienda, scoprono che il suo vantaggio principale è solo un bel design, ma non la qualità del suono. Le colorate riviste per audiofili apparse negli ultimi anni hanno avuto un ruolo significativo nel disorientare gli acquirenti. Quasi tutti i materiali in essi contenuti parlano delle caratteristiche dell'attrezzatura, sulla base dei dati forniti dagli inserzionisti, solitamente in colore “rosa”. Ebbene, la pubblicità, si sa, è il motore del commercio, ma un vero amante dei dischi, contraddistinto da uno spirito critico, riesce sempre a capire cosa è “buono” e cosa è “cattivo”. Il moscovita Nikolai Klimenko, uno dei lettori di "Radio", ha preso con grande dubbio il ragionamento e le critiche infondate degli esperti della rivista "AUDIO STORE" (di seguito "AM") riguardo all'alta fedeltà UMZCH (di seguito - UMZCH BB), descritto in [1]. In particolare, ha chiesto di commentare alcune sentenze (nella rubrica "Mail" - "AM", 1996, n. 4, pp. 3,4). Dopo aver letto le note in AM, posso notare che gli esperti V. Zuev e S. Kunilovsky, secondo me, non capiscono molto bene i circuiti, per usare un eufemismo. Quindi, ad esempio, V. Zuev, valutando il circuito dell'UMZCH VV, ha cercato di dimostrare che (cito) “il microcircuito all'ingresso dell'amplificatore ... ruberà sicuramente la profondità virtuale del panorama stereo, che è così necessario per creare l'effetto di presenza” (ovvero l'amplificatore operazionale ad alta velocità K574UD1 con una cascata di ingressi su transistor ad effetto di campo). È opportuno chiedersi perché questo particolare amplificatore operazionale "ruba profondità" e una dozzina di amplificatori operazionali attraverso i quali il segnale audio passa all'UMZCH in un registratore, un lettore CD o qualsiasi altra sorgente di segnale (anche nei CD "a valvole" giocatori (il DAC è realizzato, come dovrebbe sapere un esperto, su un circuito integrato a stato solido, all'interno del quale sono presenti diversi amplificatori operazionali), si comporteranno “decentemente” e “non ruberanno” nulla? Inoltre, l’esperto AM cerca di convincerci che è “praticamente impossibile ottenere un buon suono in condizioni amatoriali”, poiché “una buona riproduzione del suono richiede costosi conduttori “hi-fi”, interruttori realizzati con una tecnologia speciale e metodi complessi per collegarli (saldatura senza ossigeno, saldature speciali)". Ciò giustifica il prezzo "ridicolo" degli amplificatori Audio Note (120400 dollari) da 17 W e degli amplificatori Kegon (247000 dollari) da 45 W, oltre, ovviamente, ai cavi di interconnessione con strutture conduttrici non cristalline che costano diverse centinaia di dollari. È noto da un corso di fisica che qualsiasi contatto metallo-metallo (in presenza di almeno il film di ossido più sottile) può essere considerato un elemento non lineare di un circuito elettrico. E questa non linearità può degradare il suono dei sistemi ad alta fedeltà. Ma per me, ad esempio, è difficile credere che V. Zuev abbia ascoltato il vero funzionamento dell'UM3CH BB e, inoltre, abbia familiarità con il suo circuito, poiché particolare attenzione è stata prestata ai problemi di eliminazione della non linearità dei cavi di collegamento , contatti del connettore e relè durante lo sviluppo di questo amplificatore. In particolare, nell'amplificatore è stata introdotta una cascata speciale, che compensa non solo la non linearità, ma anche i componenti attivi e reattivi della resistenza distribuita dei fili di collegamento, e il circuito OOS generale è progettato in modo tale da compensare la non linearità dei contatti “freddi” del relè di commutazione e dei connettori di uscita UMZCH. In altre parole, quei fattori negativi menzionati da V. Zuev e che possono peggiorare il suono vengono eliminati nell'UMZCH VV nel modo più efficace: il circuito. Inoltre, non sono d'accordo con l'affermazione secondo cui "l'ingegneria audio amatoriale non può ora competere con apparecchiature di marca... in termini di qualità del suono". Se parliamo della progettazione e dell'esecuzione del caso, sì, è difficile per un dilettante competere con l'industria. Ma se parliamo di qualità del suono, oggi anche un radioamatore con una formazione media è perfettamente in grado di assemblare un UMZCH nella categoria di prezzo $ 300-500, spendendo solo $ 40...50. Ma per questo devi essere un radioamatore e non seguire il consiglio di V. Zuev "è meglio comprare un dispositivo già pronto". Un po' pretenziosa, credo, è la recensione dell'esperto AM secondo cui "Il signor Sukhov, con grande ritardo, ha attirato l'attenzione sui circuiti esotici di alcune aziende straniere che non differiscono nella qualità del suono dei loro prodotti (intendendo Kenwood e Akai. - Nota dell'autore. ) e... era in ritardo di circa 10 anni." Ma allora perché "AM" parla di un design vecchio di sette anni come il più popolare e ancora insuperato in termini di parametri? Questo è un tempo lungo per il mondo della tecnologia elettronica. Concludendo la mia opinione sulle note di AM, vorrei sottolineare che tali riviste stesse, ovviamente, sono utili. Ma molte delle affermazioni dei singoli autori di articoli possono sembrare indiscutibili solo a quei lettori che, scusatemi, non sono in grado di distinguere un transistor da un resistore. Per le persone che comprendono i circuiti delle apparecchiature audio, alcuni articoli su AM fanno un'impressione pietosa. Sono convinto che puoi insegnare a qualcuno quando tu stesso conosci a fondo, nei minimi dettagli, di cosa stai scrivendo. Nella sua lettera alla Radio, N. Klimenko era interessato anche alla "filosofia" a cui ho aderito durante lo sviluppo dell'UM3CH BB e alla conduzione di sessioni di ascolto da parte di esperti. Quindi, questo amplificatore è stato sviluppato come anello finale di un supporto per l'esame soggettivo del suono dei lettori CD su istruzioni di uno dei laboratori di prova. Il compito era quello di realizzare la progettazione su un elemento domestico e fornire una potenza di uscita di 100 W con un carico di 8 Ohm (monitor da studio JBL) con un livello di distorsione e rumore inferiore di 10...20 dB rispetto a quello dei lettori CD . Dopo aver ripetuto fino a una dozzina di varianti UMZCH delle principali aziende occidentali su elementi domestici, mi sono convinto che utilizzando transistor complementari delle serie KT818, KT819 con una bassa frequenza di taglio non sarebbe stato possibile ottenere un valore accettabile (secondo le specifiche tecniche - non più dello 0,001%) livello di distorsione non lineare alla frequenza più alta della gamma audio. Lo sfasamento creato da questi transistor già a frequenze audio (cioè uno o due ordini di grandezza inferiori a quelli stranieri) ha costretto l'introduzione di una correzione frequenza-fase più profonda per garantire la stabilità, che, a sua volta, ha limitato la profondità di il feedback alle frequenze più alte frequenze e linearità deteriorata. Il problema è stato risolto abbandonando completamente l'inclusione dei transistor secondo il circuito OE. È stata introdotta una correzione anticipata, compensando il polo formato dai transistor dello stadio di uscita sulla risposta in frequenza dell'amplificatore con un anello di retroazione aperto. Di conseguenza, le esigenze di linearità del cliente sono state soddisfatte con un ampio margine nell'intera gamma audio e l'amplificatore è stato messo in funzione. Ma poi si è scoperto (ho partecipato come “ascoltatore” alla maggior parte dei test soggettivi) che il CD riprodotto suona in modo diverso attraverso i monitor (altoparlanti da studio) collegati all'UMZCH con cavi diversi! Poi, dopo aver studiato attentamente il fenomeno, ci siamo resi conto che quei millesimi di percentuale di distorsione che dava l'UMZCH non erano nulla in confronto alla distorsione creata collegando i cavi con i connettori. La sostituzione dei connettori con quelli placcati in oro e i soliti cavi di collegamento con cavi speciali con struttura "non cristallina" (250 dollari per un doppino intrecciato lungo 4 m), hanno risolto solo parzialmente il problema: la distorsione è diminuita più volte, ma non non scomparire. Quindi, dopo una serie di esperimenti con amplificatori da studio Kenwood con il sistema “Sigma Drive”, ho provato a introdurre nell'UMZCH stadi per compensare l'impedenza totale dei fili e la non linearità dei contatti “freddi”. Il risultato ha superato tutte le aspettative: la distorsione è scomparsa, indipendentemente dalla qualità (e dal prezzo!) dei cavi e dei connettori di collegamento. Nacque così il progetto descritto in Radio n. 6, 7, 1989. A proposito, consiglio vivamente a tutti gli amanti del suono di alta qualità di installare il circuito di compensazione menzionato nei loro UMZCH. Questo non è difficile da fare: hai solo bisogno di tre resistori di precisione (o selezionati con precisione) e un amplificatore operazionale. Il suo tipo non è particolarmente importante; potrebbe essere K140UD6, IK157UD2. Nella fig. 1 mostra gli schemi funzionali di un tipico UMZCH: Fig. 1, a - con uno stadio di ingresso basato su elementi discreti, Fig. 1, b - con uno stadio di ingresso dell'amplificatore operazionale, gli stadi rimanenti sono "nascosti" nel blocco A2. L'ingresso del circuito di compensazione è collegato al terminale comune direttamente al terminale dell'altoparlante e l'uscita tramite il resistore Radd, la cui resistenza deve essere esattamente uguale alla resistenza del resistore R2 nel circuito OOS generale dell'UMZCH, al invertendo l'ingresso dello stadio di ingresso. Dovrebbero essere utilizzati resistori di precisione nel compensatore (con un errore non superiore all'1%).
Il principio di funzionamento di un tale compensatore è misurare la caduta di tensione su uno dei fili di collegamento, raddoppiarla e “aggiungerla” al segnale normale all'uscita dell'UMZCH, il che equivale a eliminare i fili tra l'amplificatore e gli oratori. Questa soluzione circuitale non richiede alcuna regolazione in caso di sostituzione dei cavi di collegamento o dei sistemi di altoparlanti. Provatelo e vedrete che l'effetto supererà tutte le vostre aspettative (ovviamente, se il vostro amplificatore, la sorgente del segnale e soprattutto i sistemi di altoparlanti sono di qualità sufficientemente elevata). Rispondendo alla domanda sul confronto soggettivo del suono di UMZCH VV, voglio sottolineare che riconosco solo test "anonimi" condotti secondo il cosiddetto sistema di esame A-B-X, durante il quale i dispositivi A e B confrontati sono invisibili agli esperti e vengono cambiati in modo casuale (diciamo "A", poi "B" e i successivi cambi "X" non vengono annunciati). Quindi, durante l'esame A-B-X del confronto, l'UMZCH BB era migliore o non peggiore del Kenwood KA-500, Quad 405, Yamaha A-1 disponibile nel laboratorio di prova nella categoria di costo $ 400 - 1000 e molto migliore del Brig , Odyssey -010" o il tubo "Priboy". A proposito, è stato l'esame A-B-X che ha permesso di constatare in prima persona quanti intenditori di fascia alta hanno perso la capacità di distinguere tra componenti di classe Hi-Fi e componenti di fascia alta non appena l'oggetto del loro sconfinato ma “cieco” amore è scomparso dietro di sé. la partizione nera. Io, ovviamente, non ho un orecchio perfetto per la musica, ma, secondo me, gran parte di ciò che oggi “ruota” attorno alla parola “High End” assomiglia a un dibattito religioso (“Credo - non credo ”), e l'entusiasmo viene suscitato artificialmente. L'unico scopo è stimolare le vendite. A questo proposito, ricordo il caso della società Nakamichi che un tempo pubblicò una "versione speciale" del popolare registratore "Nakamichi 1000 ZXL", in cui tutte le parti, fino ai radiatori dell'alimentatore, erano dorate -placcato! Se questo abbia aggiunto qualità al suono, i lettori lo indovineranno da soli, ma il prezzo è circa triplicato rispetto al modello standard. Parlando della moderna riproduzione del suono di alta qualità, non posso fare a meno di condividere alcune osservazioni che non corrispondono anche alle tonalità “rosa”. Amplificatori a valvole. In effetti, nella maggior parte dei casi suonano più piacevoli di quelli a transistor. Ma “più bello” non significa più accurato. Il trasformatore di uscita è un dispositivo con non linearità, frequenza e distorsioni di fase molto maggiori (a causa del circuito di isteresi e dell'induzione di saturazione finale del circuito magnetico) rispetto a un transistor in modalità lineare. I "produttori puri di lampade" che comprendono il problema hanno creato UMZCH senza trasformatore basati su 6S3ZS, ma questa è un'eccezione alla regola. È proprio a causa delle grandi distorsioni di fase che è difficile per un tubo UMZCH coprire un OOS profondo, che alla fine si manifesta in una resistenza di uscita relativamente grande (unità di ohm, per quelli a transistor - di solito centesimi di ohm), così come come limitazione relativamente regolare durante il sovraccarico (in Fig. 2 le curve 1 e 2 rappresentano rispettivamente le caratteristiche di ampiezza tipiche degli amplificatori a valvole e a transistor).
Provare ad aumentare artificialmente la resistenza di uscita di un qualsiasi transistor UMZCH “medio” a 2...4 Ohm (per fare ciò è sufficiente collegare in serie al sistema di altoparlanti un resistore da 10-20 watt con tale resistenza) e non superare un quarto della sua potenza nominale in modo che i picchi di segnale a breve termine non vengano circoncisi. Sarai convinto che il suono nel 95% dei casi acquisirà “morbidezza valvolare”. Il motivo sta nel fatto che molti (ma non tutti!) altoparlanti forniscono un minimo di distorsione di intermodulazione (in termini di pressione sonora) non quando l'impedenza di uscita dell'UMZCH è prossima allo zero, ma quando il suo valore è almeno 3. ..5 Ohm *. Tuttavia, tale resistenza viola la linearità della risposta in frequenza e della risposta di fase dei filtri di isolamento passivo dei sistemi acustici, che di solito sono progettati in base al valore zero dell'impedenza di uscita dell'UMZCH. Ma questi non sono problemi di amplificatori, ma di sistemi di altoparlanti! Sono gli acustici che devono prestare attenzione nello sviluppo dei sistemi non solo alla linearità della risposta in frequenza e alla risposta di fase in termini di pressione sonora su un segnale sinusoidale, ma anche a minimizzare le distorsioni di intermodulazione acustica a Rout = 0 o, peggio, a normalizzare Rout , diciamo, a un valore di 3 Ohm e calcolando i filtri crossover è la resistenza della sorgente. Un altro malinteso comune tra gli audiofili è che i compact disc (CD) offrano una gamma dinamica maggiore rispetto alle cassette compatte (CD) analogiche. In questo caso, l'argomento principale è la formula per calcolare il rumore di quantizzazione: Nqv=6N+1,8 [dB], dove N è la profondità di bit di quantizzazione per livello. Per il CD è accettato N = 16, quindi il livello teorico di rumore di quantizzazione NKBKd = 6X16 + 1,8 = 97,8 dB. Con la mano di qualcun altro, questo valore viene preso come gamma dinamica del CD. Considerando che i migliori CC hanno un rapporto segnale/rumore (senza sistemi di riduzione del rumore) di circa 55 dB, concludono che il guadagno del CD è superiore a 40 dB. Ma non dobbiamo dimenticare che i principi del QC analogico e del CD digitale sono fondamentalmente diversi, quindi non è corretto utilizzare metodi di misurazione del QC per valutare la gamma dinamica del CD. In CC, la gamma dinamica sottostante è effettivamente determinata dal livello di rumore, ma ciò non significa che lo stesso valga per il CD! Guardando la Fig. 3, che mostra le tipiche dipendenze del coefficiente di distorsione non lineare Kni KK e CD in funzione del livello del segnale, si può facilmente notare che nella registrazione analogica con livello decrescente, Kni diminuisce monotonicamente, mentre nella registrazione digitale aumenta tendendo al 40% (poiché aumenta la dimensione relativa del passo di quantizzazione).
Se in una registrazione analogica lo spettro di distorsione è dominato dalla terza e quinta armonica non molto dura, in una registrazione digitale la situazione è molto peggiore: molti componenti combinatori non formano una serie armonica familiare all'orecchio e il loro effetto diventa evidente già a livelli di circa l’1%. È facile verificare che a livelli di segnale dell'ordine di -50 dB e inferiori, la distorsione dei segnali CD supera la soglia consentita dell'1%. Dal basso, la sua gamma dinamica risulta essere limitata non dal rumore di quantizzazione, ma da distorsioni non lineari. E dei 97,8 dB teorici ne restano solo 50. Ma non è tutto! Quando il CC è sovraccarico, le distorsioni non lineari sono proporzionali al quadrato del livello di registrazione (quando il livello raddoppia, il coefficiente armonico aumenta solo quattro volte), quindi la loro comparsa a breve termine ai picchi del segnale è impercettibile all'orecchio. In un CD, quando il livello di ingresso nominale del convertitore analogico-digitale (ADC) viene superato di soli 2...3 dB, le distorsioni non lineari aumentano migliaia di volte, quindi, nelle apparecchiature di registrazione digitali reali, un livello di 12 ...15 dB vengono presi come livello nominale (cioè dal fattore di picco di un segnale musicale reale) inferiore all'ingresso massimo per l'ADC. Di conseguenza, dei 97,8 dB originali rimangono solo 35...37 dB reali, ovvero 20 dB in meno rispetto a quelli del CC. Questo è il motivo per cui, nonostante l'assenza soggettiva di un "picco", molti fonogrammi riprodotti da un CD portano ad un rapido affaticamento e hanno una "profondità del panorama stereo" notevolmente peggiore rispetto allo stesso fonogramma riprodotto da un disco in vinile analogico o da un CD di alta qualità. A proposito, i moderni dischi per grammofono realizzati con la tecnologia Direct Metal Mastering forniscono una gamma dinamica di 60...65 dB e sono molto apprezzati dagli audiofili. È impossibile non menzionare altri due "attacchi" a CC: da parte degli sviluppatori della cassetta compatta digitale DCC e del mini-disco MD. Dall'avvento di DCC (1989) e MD (1993), Philips, lo sviluppatore di DCC, ha cercato di convincere gli audiofili che DCC sostituirà completamente CC in 1-2 anni. Sony, lo sviluppatore di MD, ha fatto una dichiarazione simile, ma questa volta in relazione a MD. Ma... il tempo è passato e CC è ancora il principale vettore domestico di programmi audio con funzionalità di registrazione. Inoltre, se all'inizio il formato DCC era supportato dal colosso globale Matsushita e da una serie di altre aziende famose, oggi DCC è prodotto solo da Philips, e anche allora solo pochi modelli (sullo sfondo di dozzine di modelli KK) . Sony, delusa anche dalla valutazione soggettiva della qualità del suono effettuata dalla rivista tedesca "Audio", per cui l'MD si è piazzato all'ultimo posto con 45 punti su 100, dopo il lettore CD (1 punti) e il registratore a cassette ( 2 punti) si sono divisi 85-85 posizioni. 3 punti) e il giradischi in vinile (4 punti) e il registratore DCC (80 punti) che hanno ottenuto il 80-4° posto, hanno iniziato a migliorare febbrilmente il sistema di compressione dei dati audio digitali, come risultato di quali quattro (!) versioni dell'algoritmo di compressione sono nate in 1 anni ATRAC 4 - ATRAC XNUMX, e le precedenti non sono compatibili con tutte quelle successive (cioè i “vecchi” lettori MD non sono in grado di riprodurre le “nuove” registrazioni). .. Ora è il momento di ricordare che in DCC e MD, come nel CD, viene utilizzata la quantizzazione a livello di 16 bit, ma per ridurre il flusso di dati scritti sul supporto viene utilizzata la compressione digitale secondo il metodo PASC (Precision Adaptive Subband Coding). e ATRAC (Adaptive TRansform), rispettivamente Acoustic Coding), che riduce il flusso di dati digitali da 2 Mbit/s a 384 kbit/s e 300 kbit/s, cioè sia DCC che MD riproducono il suono fondamentalmente meno accuratamente del CD. Fare previsioni è un compito ingrato, ma in tutta onestà, ricordiamo il destino di un altro formato R-DAT (teoricamente superiore in qualità al CD), che al momento della sua comparsa nel 1987 era stato previsto anche come successore del CD. Indicativa in questo senso è la previsione piuttosto accurata dell'autore di queste righe, pubblicata in [2]. Sebbene quasi tutta la stampa nazionale e straniera abbia scritto che entro il 1991 R-DAT avrebbe completamente sostituito CC, questa è stata forse l'unica pubblicazione in cui a R-DAT è stato assegnato un posto modesto tranne che negli studi di registrazione semiprofessionali. In conclusione, colgo l'occasione per esprimere la mia profonda gratitudine a tutti i corrispondenti e ammiratori, il cui supporto morale, informativo e materiale ha reso possibile lo sviluppo di molti dei miei progetti. Nota *"L'UMZCH dovrebbe avere una bassa impedenza di uscita?" in "Radio", 1997, n. 4, p. 14-16. Letteratura
Autore: N.Sukhov, Kiev, Ucraina
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