Успех – что отличает один усилитель от другого?

В нашей серии статей Bang for your Buck мы рассказываем о характеристиках продуктов и конструкции компонентов, которые обеспечивают повышенную ценность и производительность. Мы обсудили источники и динамики, и теперь пришло время более подробно изучить усилители и то, что отличает один усилитель от другого.

Много лет назад известный энтузиаст мобильного аудио заявил, что все усилители звучат одинаково в строгих условиях тестирования. Он даже подкрепил это заявление, предложив большое денежное вознаграждение любому, кто выберет один усилитель в 10 случаях из 10 при контролируемых прослушиваниях. Хотя в его заявлении есть ценность, и это было бы очень трудно определить разницу между двумя усилителями при слепом тестировании 10 из 10 раз, это не значит, что все усилители одинаковы. На самом деле есть большие различия.

В этой статье основное внимание уделяется двум совершенно разным областям производительности, которые многие производители отказываются подробно обсуждать:искажениям и шуму.

Важна ли мощность?

Определяет ли способность одного усилителя производить большую мощность, чем другой, его качество или рабочие характеристики? Ну а если менее мощный усилитель загнать в дисторшн, то наверняка более мощный усилитель будет звучать лучше. Однако, когда они работают в своих номинальных диапазонах мощности, имеет ли значение максимальная мощность? Не так много.

Что это за фактор демпфирования?

На протяжении десятилетий производители высококачественных усилителей предоставляли заводские спецификации по демпфированию. Это число представляет собой отношение выходного сопротивления усилителя к заданному сопротивлению нагрузки. История гласит, что усилитель с более высоким номером будет производить более плотный и контролируемый звук, потому что низкий импеданс усилителя закорачивает сигнал обратной ЭДС от динамика.

В зависимости от вашей версии физики коэффициент демпфирования может быть большим или очень маленьким, что делает его потенциально важным или полным отвлекающим маневром.

Для полупроводниковых усилителей коэффициент демпфирования или коэффициент выходного импеданса достаточно высок, поэтому импеданс нагрузки оказывает очень незначительное влияние на результирующую частотную характеристику системы. Для ламповых усилителей с согласующими импеданс трансформаторами это не всегда так. Беспокоиться о коэффициенте демпфирования или даже думать о нем слишком вниз по списку проблем.

Фоновый шум

Мы подробно говорили об отношении сигнал/шум в нашем обсуждении головных устройств. Это имеет большое значение при обсуждении усилителей и снова поднимет голову, когда мы будем говорить о сигнальных процессорах.

Любое электронное устройство создает нежелательный шум при прохождении через него сигнала. Даже такая простая вещь, как резистор, создает небольшой шум. В этом примере он, вероятно, слишком мал, чтобы быть слышимым, но он есть. В сложной схеме с усилением (увеличением амплитуды сигнала) создание нежелательных шумов является обычным побочным продуктом сомнительного дизайна.

Как проявляется шум в усилителе? Это фоновое шипение, которое вы слышите из динамиков, когда музыка не играет. В идеале вы не хотите, чтобы к вашей музыке добавлялся какой-либо шум.

Если у вас есть действительно эффективные громкоговорители PA, то выбор усилителей с отличными шумовыми характеристиками имеет решающее значение. Сами динамики обеспечивают на 5–10 дБ больше выходного сигнала для заданного входного сигнала, поэтому любой присутствующий шум будет на 5–10 дБ громче.

Характеристики отношения сигнал/шум

Мы уже говорили об этом раньше, но повторим сейчас, потому что это важно. Есть два способа, которыми производители публикуют спецификации SNR или отношения сигнал/шум:либо рассчитанные на определенный выходной уровень (1 Вт на 4 Ом), либо относительно максимальной мощности производства усилителя. Вы не можете сравнивать их напрямую, но можете оценить.

Давайте посмотрим на два полнодиапазонных усилителя. В этом примере мы будем использовать пару четырехканальных усилителей аналогичного номинала. Усилитель A имеет коэффициент сигнал/шум, опубликованный на уровне -104 дБ, а усилитель усилителя B имеет номинальный уровень -88 дБ. Если предположить, что цифры опубликованы с использованием одного и того же стандарта, усилитель A производит на 16 дБ меньше шума, чем усилитель B. К сожалению, в этом примере спецификация -104 усилителя A публикуется относительно его номинальной мощности, а усилитель B относится к 1 Вт. выхода. Используя те же характеристики, усилитель A производит шум -84 дБ, что на 4 дБ больше, чем у усилителя B.

Соображения об искажении

Искажение — это, говоря простым языком, добавление нежелательной информации к сигналу. Как и в случае с шумом, все электронные устройства вносят некоторое количество искажений в сигналы при их прохождении. В большинстве случаев, если что-то пошло не так, исходный сигнал проходит через устройство без изменений. Искажение вызвано добавлением нежелательной информации.

Гармонические искажения — это добавление нескольких экземпляров исходного сигнала. Многие высококачественные домашние усилители тестируются с использованием тона 50 Гц при номинальной мощности. Анализ результирующего спектрального содержимого показывает, сколько нежелательной информации создается.

На изображении выше показаны потрясающие характеристики твердотельного домашнего усилителя очень высокого класса. Как видите, есть немного контента с частотой 150 и 175 Гц, но он почти на -120 дБ ниже стимулирующего сигнала.

В этом примере мы видим гармоники, созданные в высококачественном домашнем аудио усилителе класса D. Сигнал частотой 100 Гц присутствует на уровне -85 дБ, а сигнал частотой 250 Гц присутствует на уровне -90 дБ.

Чтобы действительно подчеркнуть потенциал нежелательного поведения, мы включили спектральный состав высококачественного лампового усилителя. Вы можете видеть, что есть спектральный контент на частоте 100 Гц на уровне -42 дБ, контент на частоте 150 Гц на уровне -54 дБ и контент на частоте 200 Гц на уровне -67 дБ. Это искажение будет слышно во время прослушивания.

Интермодуляционные искажения

Другой вид искажения создается, когда два сигнала, проходящие через усилитель, взаимодействуют друг с другом, создавая искажение, которое представляет собой разницу между двумя сигналами. Стандартным отраслевым тестом на интермодуляционные искажения является воспроизведение тестового сигнала, содержащего две синусоидальные волны — одну на частоте 19 кГц, а вторую — на частоте 20 кГц. При искажении с помощью этих стимулов произойдут две вещи:контент будет создан по обе стороны от этих тонов и на разнице между ними, т. е. на частоте 1 кГц.

На этом графике показан высококачественный домашний усилитель с отличными интермодуляционными искажениями. Две боковые полосы имеют уровень -119 дБ и их совершенно не слышно.

На этом графике показан тот же класс D, что и при обсуждении гармонических искажений. Легко видеть, что тестовые стимулы создавали значительный объем информации. Пик составляет -78 дБ, так что это не полная катастрофа.

Покупка автомобильного усилителя

Поскольку никто в индустрии мобильной электроники, похоже, не желает подвергать свою продукцию такому тщательному анализу, как можно выбрать усилитель, предлагающий исключительные характеристики? Единственный способ — тщательное прослушивание. Несколько усилителей на рынке предлагают исключительную производительность, и не все из них дороги. В то же время некоторые очень дорогие усилители работают плохо.

Если вы хотите найти лучшее, то посмотрите, можете ли вы одолжить этот усилитель у друга и поместить его в эталонную систему. Если ваша музыка вдруг стала звучать теплее, это признак того, что в ней есть дополнительное гармоническое содержание. В некоторых случаях это «приятно» слушать, но это точно не точно.

После того, как вы разработаете надежный эталон точности, вы сможете выбрать усилители с превосходными характеристиками. У вашего местного продавца мобильной электроники должен быть демонстрационный автомобиль, который вы можете прослушать. Удачных покупок!