消除强大的 UMZCH 的晶体管发声效应。方案、说明

消除强大的 UMZCH 晶体管发声的影响。无线电电子电气工程百科全书

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狂热的音乐爱好者、音乐家和音响工程师很早就注意到，强大的电子管放大器和晶体管 AF 放大器的声音存在差异。就其参数实测值而言，晶体管放大器并不逊色，有时甚至优于电子管放大器。但在听晶体管超声波频率时，常常会出现所谓的“晶体管声”。它表现为乐器自然音色的失真，可以简单地描述为声音自然“轻盈”的丧失、声音“透明度”的不足以及对乐器高频成分的特定再现。信号，以通过声音再现路径“困难”的感觉来表达。

进行的研究表明，这种效应在同一类别的不同放大器中表现出来的方式完全不同。研究人员对放大器进行了分类，按照声音恶化和放大“晶体管声音”的顺序排列。结果，俄罗斯专家表示，“晶体管声音”的出现与非线性失真系数有关，前提是放大器的所有其他参数都相同。这一结论得到了许多西方研究人员[1-3]获得的结果的证实，显示了根据信号的非线性失真系数估计的幅度特性的非线性的强烈影响。应该注意的是，声音再现的质量不仅受到非线性失真的负面影响。在更大程度上，这是由于信号频谱的组合分量造成的，而信号频谱的组合分量是由于同时放大不同频谱的信号时幅度特性的非线性而产生的[4]。

在研究组合组件时，MEK 建议用于测量所谓的“TIM 失真”（瞬态内调制失真）。频率为3,18 kHz和15 kHz的信号以相同的幅度馈送到放大器的输入端，提供比标称电平低3 dB的输出功率。

测试结果证实了理论假设，即晶体管放大器的输出信号比电子管放大器的输出信号谐波更丰富（观察到存在约11个谐波）（频谱最多有5个谐波），这影响了对信号的主观感受。有声图片。此外，事实证明，晶体管放大器的组合频谱比电子管放大器的组合频谱“密集”。作者认为，谐波和组合分量频谱中的这些特征是出现“晶体管发声”的主要原因之一。

综上所述，显而易见的结论是电子管放大器的非线性失真系数（Kni）规范不适用于晶体管UMZCH。对于他们来说，可接受的书籍应该少得多。对于互调失真因数也是如此。预见到有目的地影响有用信号的谐波分量的频谱宽度的困难，处理“晶体管声音”的唯一方法是将拐点减小到一个值，在该值处信号的组合频率的影响是主观感受不到的。这需要一种评估非线性失真的方法，从而可以明确确定阈值，低于该阈值则不会出现“晶体管声音”。

使用 TIM 失真评估放大器质量的方法与众所周知的频谱方法没有显着差异，但在实践中并不适用，因为需要新的专用测量设备。正如[6]中的研究表明，单信号方法非常适用于评估任何具有均匀频率响应的音响系统中的拐点，这在高质量 Hi-Fi 放大器中很容易实现。以下结果是根据单信号法进行的实验的结果。

由于晶体管固有的非线性，在不引入特殊器件来减少非线性失真的情况下构建放大器是不可能的。降低KNI最有效的方法是引入负反馈（NFB）。避免每个设计人员在使用 OOS 开发输出级时面临的许多麻烦 [6, 7]。必须遵守以下规则：

减少整体环保覆盖的梯级数量；
采用补偿电路消除某些级的偶次谐波；
引入当地的出租车。

最符合指定要求的 UMZCH，由 Lynch Marshall 设计和建造 [8]。该放大器可与电子管放大器相媲美。相应的结果如表所示。

消除强大的 UMZCH 晶体管发声的影响

测试过程中，放大器按照图1所示的方案打开。这里 U1 是录音室录音机。 Z1——多频段均衡器。 A1和A2是比较音质的放大器。

消除强大的 UMZCH 晶体管发声的影响

为了不干扰实验的纯度，扬声器中没有引入相位失真的频率滤波器。声学系统（我们自己设计的）采用 Gudmans 生产的扬声器，其特点是在 0,03 ... 16.5 kHz 频率范围内非线性失真较低。作为信号源，我们使用了在录音室设备上以 4615 厘米/秒的速度录制在 A6-38,1P 磁带上的节目，该节目来自先锋 XL-1550 留声机机箱中内置的 Otophon 播放器播放的高质量留声机唱片。设备。为了避免放大器输入过载，信号电平经过设置，即使在峰值输出功率下，信号电平仍比最大值低 3 dB。

聆听时，在传输声谱的较高分量时，在声图的“纯度”和“透明度”方面感受到1号放大器相对于2号和3号放大器的优越性。此外，为了实现大致相同的平衡（音色）声音，放大器 #1 的 EQ 响应是均匀的，而与放大器 #2 一起使用时，需要在 10 至 1 kHz 的频率范围内提升 + 16 dB。 3 号放大器的音质比其他所有放大器都要差。

电子管放大器 #4 和 #5 尚未得到一致同意，但人们发现它们比 #1 放大器没有优势。在这方面，对 1 号放大器进行了额外测试，将其纳入具有机电反馈 (EMOS) 且带宽（根据声压）为 0,016 ... 25 的双向电子管声音再现复合体中。千赫。安装框图如图 2 所示。 XNUMX.

消除强大的 UMZCH 晶体管发声的影响

作为1号放大器（图2中的A2）的测试负载，选择电阻分压器R1-R2以获得等于1的传递系数。测试表明，在音频中包含1号放大器复杂的结构不会导致播放各种音乐节目时出现任何“晶体管音调”。结果发现，UMZCH No. 1 的特性几乎与 UMZCH No. 2 的特性一致，但它们的 Knin 明显较低 - 在 0.04 ... 0,02 kHz 频段不超过 20%。这就是Kni的意义。显然，这是“晶体管声音*”消失的理想边界。以设计高质量自动对焦设备的原理为基础，以及相对便宜的元件基础，作者开发了一种功率放大器，其电路如图3所示。

（点击放大）

前置放大器由 VT1 晶体管上的射极跟随器和 VT2、VT3 上的对称推挽级联组成，由于发射极电阻 R11 和 R12 而由本地 OOS 覆盖，公共 OOS 则从集电极 VT2、VT3 绕制。通过分压器R1-R2-RP3到基极VT1。 OOS 信号与输入信号相加。电阻器 R2 和 RP3 同时用作输入信号分压器。没有OOS的前置放大器的增益约为100，最大输入信号时的拐点约为0,15%。 OOS 的引入将增益降低至约 5.5，拐点降低至 0.01%。级联通过 RP8 电阻进行平衡。

“累积”级联根据类似于前置放大器的方案组装在晶体管VT4、VT5和VT6上。在没有 OOS 的情况下，该级联的增益约为 100，Kni = 0,1 ... 0,15%。这是通过使用晶体管 BD140/BD139 来实现的（无需通过参数选择晶体管）。 VT4 射极跟随器用于提高放大器输出通过 R14-R15-R20 分压器引入的并联 OOS 的效率。级联的截止频率由集电极结VT5、VT6的电容和C13的值决定。对于图中所示的电容 C13，截止频率约为 35 kHz。 R16-C8 链校正频率响应。

该方案的输出级与 Brig 001 立体声放大器类似。为了避免拐点增加和出现“晶体管声音”，使用本地反馈，在低电阻的电阻分压器 R38-R39 和 R40-R41-R42-RP44 上实现。与前一阶段一样，没有进行晶体管的选择。在 RP44 的帮助下，输出信号 kn 被最小化。没有OOS Knee时，整个音频频带内的增益为0.5 ... 0,7%，增益为2.7。

使用 RP100 将输出晶体管的静态电流设置为约 30 mA。输出端设置“0”是通过电阻RP24实现的。

常见的负反馈涵盖“摆动”和输出阶段。在整个频率范围内最大输出功率的拐点为0,02%（通过补偿方法测量）。除了由 R14-C6 链形成的低通滤波器外，在“小信号”模式下（将标称电平为 0,1 的信号施加到输入），放大器为 1.8 MHz！

为了防止放大器自激，在输出端安装了 Bouchereau 补偿器 - R54-L1。线圈 L1（电感 - 约 0,3 μH）用 54 (0.8) mm 的导线缠绕在 R1,0 上（沿整个长度）。

放大器中可以使用以下替换元件：VT1、VT3、VT4、VT7、VT8 - VS546V、2T3167V (C)、VS107。 KT315V(G); VT2、VT9 - VS556V、VS177V(S)、2T3307V(S)、KT361B(G)；VT5 - 2T9140C、KT814B； VT6 - 2T9139C。 KT815V：VT10 -2T7638V。 KT626V； VT11 -2T7637V、KT807B； VT12、VT13 - KD3442。 2N3442、2N6259A、KD502。将VT7三极管涂上导热膏，固定在散热器上靠近VT12或VT13处（散热器顶部）。总之，我们可以说：

“晶体管声音”是由标准UMZCH电路和半导体结构的缺陷造成的；
当工作频段内Kni减小到0,03…0.04%时“晶体管声音”消失；
凭借现代元素基础，通过足够深入的总体环境保护实现了低 KNI。

文学

Otata M. 商业音频放大器中的瞬态互调失真。 - 音频工程学会杂志，1974 年 XNUMX 月。
Marsha Leach W. 功率放大器中的瞬态 IM 失真。 - 音频，1975 年 XNUMX 月
Baxandoll PJAudio 功率放大器设计。 - 无线世界，1978 年，XNUMX 月。
沃尔夫·V.M. 关于复杂形状振荡的非线性失真的谐波和组合分量的强度。 - 声学杂志，1955 年，第 1 版。问题 4.
拉科夫斯基 V.V. 电影录音设备的测量。 - M.：艺术，1962 年。
祖埃夫。 P. 关于低频晶体管放大器的动态失真。 - 广播，1978 年，第 8 期。 C.XNUMX。
Mayorov A. 低频晶体管放大器的动态失真。- 无线电，1976 年，第 4 期，C41。
Marshall Leach W. BuiW 低 TIM 放大器。 - 音频，1976 年，XNUMX 月。
Tuliev N. 放大器 40 W. - 年轻设计师，1983 年，No. 4，S.Z.

作者：D.Kostov, V.Todorov

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