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无线电电子与电气工程百科全书 关于高品质声音再现的真相和故事。 无线电电子电气工程百科全书
在过去的五六年里，独联体国家的家用扩音设备市场显然已经被各种外国设备所饱和，而今天，并不是每个音响发烧友，尤其是无线电爱好者，都会接受广告中的“一句话”即使我们谈论的是高端级别，它的优点也是如此。 不幸的是，许多人在投入大量资金购买某家公司的 UMZCH 等产品后，发现其主要优点只是美观的设计，而根本不是音质。 近年来出现的面向发烧友的丰富多彩的杂志在迷惑买家方面发挥了重要作用。 其中几乎所有材料都根据广告商提供的数据谈论设备的功能，通常为“粉红色”。 嗯，正如你所知，广告是贸易的引擎，但真正的唱片爱好者，以批判性思维而著称，总是能够弄清楚什么是“好”，什么是“坏”。 莫斯科人 Nikolai Klimenko 是《Radio》的读者之一，他对《AUDIO STORE》杂志（以下简称“AM”）专家关于高保真 UMZCH（以下简称 UMZCH BB）的推理和毫无根据的批评表示极大怀疑，在[1]中描述。 他特别要求对一些判决作出评论（《邮件》栏目——《AM》，1996年，第4期，第3,4页）。 读完 AM 中的注释后，我可以注意到专家 V. Zuev 和 S. Kunilovsky 在我看来，温和地说，不太了解电路。 因此，例如，V. Zuev 在评估 UMZCH VV 的电路时，试图证明（我引用）“放大器输入端的微电路......肯定会窃取立体声全景的虚拟深度，这是因此有必要创造临场感”（意味着高速运算放大器 K574UD1 在场效应晶体管上具有输入级联）。 有必要问为什么这个特定的运算放大器“窃取深度”，以及十几个运算放大器，音频信号通过它们传递到录音机、CD 播放器或任何其他信号源（甚至在“电子管”CD 中）的 UMZCH正如专家所知道的那样，DAC 是在固态 IC 上制成的，里面有几个运算放大器），他们会表现得“得体”并且“不偷”任何东西吗？ 此外，AM 专家试图让我们相信“在业余条件下几乎不可能获得良好的声音”，因为“良好的声音再现需要昂贵的“高保真”导体、使用特殊技术制成的开关以及复杂的连接方法（无氧焊接、特殊焊料）”。 它证明了 Audio Note（120400 美元）17 W 放大器和 Kegon（247000 美元）45 W 放大器的“荒谬”价格是合理的，显然，还有花费数百美元的非晶导体结构互连电缆。 从物理课程中可知，任何金属与金属的接触（至少存在最薄的氧化膜）都可以被视为电路的非线性元件。 这种非线性会降低高保真系统的声音质量。 但对我来说，例如，很难相信 V. Zuev 听到了 UM3CH BB 的真实操作，而且完全熟悉它的电路，因为特别关注消除连接线非线性的问题、连接器触点和继电器在开发该放大器时。 特别是，放大器中引入了特殊的级联，不仅补偿非线性，还补偿连接线分布电阻的有功和无功分量，一般OOS电路的设计方式是补偿UMZCH 输出开关继电器和连接器的“冷”触点的非线性。 换句话说，V. Zuev 提到的那些可能使声音恶化的负面因素在 UMZCH VV 中以最有效的方式（电路）消除了。 我也不同意“业余音频工程现在无法与品牌设备竞争……在音质方面”的说法。 如果我们谈论案例的设计和执行 - 是的，业余爱好者很难与行业竞争。 但如果我们谈论音质，今天即使是受过一般训练的无线电业余爱好者也完全有能力组装 300-500 美元价格范围内的 UMZCH，只需花费 40...50 美元。 但为此，您需要成为一名无线电爱好者，而不是听从 V. Zuev 的建议“最好购买现成的设备”。 我认为 AM 专家的评论有些自命不凡，“苏霍夫先生很晚才提请注意一些外国公司的奇异电路，这些公司的产品音质没有什么不同（指的是 Kenwood 和 Akai。 - 作者的话。）而且……大约晚了 10 年。” 但为什么“AM”将七年前的设计视为最受欢迎且在参数方面仍然无与伦比的设计呢？ 对于电子技术世界来说，这是一个很长的时间。 在结束我对《AM》笔记的看法时，我想指出的是，这些杂志本身当然是有用的。 但文章作者的许多陈述可能只有对那些无法区分晶体管和电阻器的读者来说才是无可争议的。 对于了解音频设备电路的人来说，AM中的一些文章给人的印象很可怜。 我相信，当你自己彻底了解你所写的内容时，你就可以教导别人。 N. Klimenko 在给 Radio 的信中还对我在开发 UM3CH BB 以及进行专家聆听会议时所坚持的“哲学”感兴趣。 因此，这款放大器被开发为根据其中一个测试实验室的指示对 CD 播放器声音进行主观检查的最后一个环节。 任务是在国产元件基础上进行设计，并在 100 欧姆负载（JBL 录音室监听器）下提供 8 W 的输出功率，失真和噪声水平比 CD 播放器低 10...20 dB 。 在对国内元件重复了来自西方领先公司的 UMZCH 十几种变体后，我确信使用具有低截止频率的 KT818、KT819 系列互补晶体管将不可能获得可接受的（根据技术规范 -音频范围最高频率处的非线性失真度不超过 0,001%）。 这些晶体管在音频频率下产生的相移（即比国外晶体管低一两个数量级）迫使引入更深的频率相位校正以确保稳定性，这反过来又限制了较高频率下的反馈、频率和线性度恶化。 根据 OE 电路，通过完全放弃晶体管的包含来解决该问题。 引入了提前校正，通过开路反馈环路对放大器的频率响应上的输出级晶体管形成的极点进行补偿。 结果，在整个音频范围内，客户对线性度的要求得到了很大的满足，放大器投入运行。 但后来发现（我作为“听众”参与了大部分主观测试）通过不同电缆连接到 UMZCH 的显示器（录音室扬声器）播放的 CD 听起来不同！ 然后，仔细研究了这一现象，我们意识到 UMZCH 所产生的千分之几的失真与通过连接器连接电缆所产生的失真相比根本不算什么。 将连接器替换为镀金连接器，并将通常的连接线替换为具有“非晶”结构的特殊连接线（250 m 长的双绞线 4 美元），仅部分解决了问题 - 失真度降低了数倍，但不会消失。 然后，在使用带有“Sigma Drive”系统的 Kenwood 录音室放大器进行了一系列实验之后，我尝试在 UMZCH 中引入用于补偿导线总阻抗和“冷”触点非线性的级。 结果超出了所有人的预期 - 无论连接线和连接器的质量（和价格！）如何，失真都消失了。 6 年第 7 号、第 1989 号广播电台中描述的设计就这样诞生了。 顺便说一句，我强烈建议所有高品质声音爱好者在他们的 UMZCH 中安装上述补偿电路。 这并不难做到：您只需要三个精密（或精确选择的）电阻器和一个运算放大器。 它的类型并不是特别重要；它可能是K140UD6、IK157UD2。 在图中。 图 1 显示了典型 UMZCH 的功能图： 1，a - 具有基于离散元件的输入级，图1。 2、b - 具有运算放大器输入级，其余级“隐藏”在块 A2 中。 补偿电路的输入直接连接到扬声器端的公共端，输出通过电阻Radd（其阻值必须恰好等于UMZCH通用OOS电路中电阻R1的阻值）到输入级的反相输入。 补偿器应采用精密电阻（误差不大于XNUMX%）。
这种补偿器的工作原理是测量其中一根连接线上的压降，将其加倍并将其“添加”到 UMZCH 输出处的正常信号中，这相当于消除了放大器和放大器之间的导线。扬声器。 该电路解决方案在更换连接电缆或扬声器系统时不需要任何调整。 尝试一下，你会发现效果会超出你的所有预期（当然，如果你的放大器、信号源特别是扬声器系统的质量足够高的话）。 在回答关于 UMZCH VV 声音主观比较的问题时，我想指出的是，我只承认根据所谓的 A-B-X 考试系统进行的“匿名”测试，在此过程中，被比较的设备 A 和 B 对专家来说是不可见的，并且随机切换（先说“A”，然后说“B”，后续的“X”切换不公布）。 因此，在 A-B-X 比较检查中，UMZCH BB 比测试实验室在 500 - 405 美元成本类别中提供的 Kenwood KA-1、Quad 400、Yamaha A-1000 更好或不差，并且比 Brig、Odyssey 好得多-010”或管“Priboy”。 顺便说一句，正是A-B-X检查，让我们亲眼目睹了多少高端鉴赏家在他们无限但“盲目”的爱的对象消失后，就失去了区分Hi-Fi和高端级组件的能力黑色分区。 当然，我对音乐没有完美的耳朵，但是，在我看来，现在围绕“高端”这个词“旋转”的大部分内容看起来像是一场宗教辩论（“我相信 - 我不相信”） ”），而这种兴奋是人为煽动的，唯一的目的就是刺激销售。 对此，我想起Nakamichi公司曾一度推出一款流行录音机“Nakamichi 1000 ZXL”的“特别版”，其中所有部件，甚至电源散热器，都是金色的。 -镀！ 这是否会增加声音的质量 - 读者会自己猜测，但与标准型号相比，价格大约增加了两倍。 说到现代高品质声音再现，我忍不住要分享一些与“粉红色”色调不对应的观察结果。 电子管放大器。 事实上，在大多数情况下，它们听起来比晶体管听起来更悦耳。 但“更好”并不意味着更准确。 输出变压器是一种比线性模式的晶体管具有更大（由于磁路的磁滞回线和最终饱和感应）非线性、频率和相位失真的器件。 了解这个问题的“纯灯制造商”已经创建了基于 6S3ZS 的无变压器 UMZCH，但这是一个例外。 正是由于相位畸变较大，电子管UMZCH很难覆盖较深的OOS，最终表现为输出电阻较大（晶体管的单位为欧姆，通常为百分之一欧姆），作为过载期间相对平滑的限制（图 2 中，曲线 1 和 2 分别描绘了电子管放大器和晶体管放大器的典型幅度特性）。
尝试人为地将任何“平均”晶体管 UMZCH 的输出电阻增加到 2...4 欧姆（为此，只需将具有此类电阻的 10-20 瓦电阻器与扬声器系统串联），并且不要超过其额定功率的四分之一，这样短期信号峰值就不会被割断。 您会确信95%的情况下声音都会获得“管子柔软度”。 原因在于，许多（但不是全部！）扬声器提供最小的互调失真（就声压而言）不是在 UMZCH 的输出阻抗接近于零时，而是在其值至少为 3 时。 ..5欧姆*。 然而，这种电阻违反了声学系统无源隔离滤波器的频率响应和相位响应的线性度，而声学系统无源隔离滤波器通常是基于UMZCH输出阻抗的零值来设计的。 但这些不是放大器的问题，而是扬声器系统的问题！ 声学家在开发系统时不仅必须注意正弦信号声压方面的频率响应和相位响应的线性度，而且还要最大限度地减少 Rout = 0 时的声学互调失真，或更糟糕的是，将 Rout 归一化，例如，值为 3 欧姆，计算交叉滤波器为源电阻。 音响发烧友中的另一个常见误解是光盘 (CD) 比模拟压缩盒式磁带 (CD) 提供更大的动态范围。 在这种情况下，主要参数是计算量化噪声的公式：Nqv=6N+1,8[dB]，其中N是按级别的量化位深度。 对于CD，接受N = 16，因此，理论量化噪声水平NKBKd = 6X16 + 1,8 = 97,8 dB。 凭某人的轻手，将此值视为CD的动态范围。 考虑到最好的 CC 的信噪比（没有降噪系统）约为 55 dB，他们得出结论 CD 增益超过 40 dB。 但我们不能忘记，模拟QC和数字CD的原理是根本不同的，因此用QC测量方法来评估CD的动态范围是不正确的。 在CC中，下面的动态范围确实是由噪声水平决定的，但这并不意味着CD也是如此！ 看图。 图3显示了非线性失真系数Kni KK和CD作为信号电平的函数的典型依赖性，我们可以很容易地注意到，在模拟录音中，随着电平的降低，Kni单调下降，而在数字录音中，它增加，趋于40% （因为它增加了量化步长的相对大小）。
如果在模拟录音中，失真频谱主要由不太刺耳的三次和五次谐波主导，那么在数字录音中，情况会更糟 - 许多组合组件不会形成耳朵熟悉的谐波系列，并且它们的影响变得明显已经达到1%左右的水平。 很容易验证，在-50 dB 量级及以下的信号电平下，CD 信号的失真超过了 1% 的允许阈值。 从下往上看，其动态范围并非受量化噪声限制，而是受非线性失真限制。 理论上的 97,8 dB 只剩下 50 dB。 但这还不是全部！ 当CC过载时，非线性失真与录音电平的平方成正比（当电平加倍时，谐波系数仅增加四倍），因此它们在信号峰值处的短期出现是耳朵察觉不到的。 在 CD 中，当模数转换器 (ADC) 的标称输入电平仅超出 2...3 dB 时，非线性失真就会增加数千倍，因此，在实际的数字录音设备中，电平为 12 ...15 dB 被视为标称电平（即真实音乐信号的峰值系数）小于 ADC 的最大输入。 结果，从原来的 97,8 dB 开始，实际只剩下 35...37 dB，比 CC 低了 20 dB。 这就是为什么，尽管主观上不存在“尖峰”，但从 CD 播放的许多唱片会导致快速疲劳，并且与从模拟黑胶唱片或高质量 CD 播放的相同唱片相比，其“立体声全景深度”明显更差。 顺便说一句，使用直接金属母带处理技术制作的现代留声机唱片提供了 60...65 dB 的动态范围，受到发烧友的高度评价。 不可能不提到对 CC 的另外两次“攻击”——来自数字紧凑盒式磁带 DCC 和 MD 迷你光盘的开发商。 自从DCC（1989）和MD（1993）问世以来，DCC的开发商飞利浦一直试图让发烧友相信DCC将在1-2年内完全取代CC。 MD的开发商索尼也发表了类似的声明，但这次是针对MD的。 但是......时间已经过去了，CC仍然是具有录音功能的音频节目的主要家庭载体。 而且，如果说一开始DCC格式得到了全球巨头松下和其他一些知名公司的支持，那么今天DCC只有飞利浦生产，而且即使当时也只有少数型号（背景是KK的几十种型号） 。 索尼也因德国《音频》杂志对音质的主观评价而郁闷，结果MD以45分（满分100分）排名垫底，仅次于CD机（1分）和卡式录音机（ 2分）并列第85-85位（3分），黑胶唱片机（4分）和DCC录音机（80分）分列第80-4位，开始狂热地改进数字音频数据压缩系统，结果ATRAC 1 - ATRAC 4 的 XNUMX 年中诞生了四个（！）版本的压缩算法，并且之前的版本与所有后续版本不兼容（即“旧”MD 播放器无法播放“新”录音）。 .. 现在是时候记住，在 DCC 和 MD 中，就像在 CD 中一样，使用 16 位级别量化，但为了减少写入媒体的数据流，根据 PASC（精密自适应子带编码）使用数字压缩和 ATRAC（自适应变换）算法，分别是声学编码），它将数字数据流从 2 Mbit/s 降低到 384 kbit/s 和 300 kbit/s，即 DCC 和 MD 再现声音的精度根本上不如 CD。 预测是一项吃力不讨好的任务，但公平地说，让我们记住另一种（理论上质量优于 CD）格式 R-DAT 的命运，它在 1987 年出现时也被预测为 CD 的后继者。 在这个意义上，作者在[2]中发表的相当准确的预测就具有指示意义。 尽管几乎所有的国内外媒体都写道，到 1991 年，R-DAT 将完全取代 CC，但这可能是除了半专业录音室之外，唯一给予 R-DAT 适当地位的出版物。 最后，我借此机会向所有记者和崇拜者表示深深的谢意，他们在道义上、信息上和物质上的支持使我的许多设计的发展成为可能。 注意 *“UMZCH 应该具有低输出阻抗吗？” 载于《广播》，1997 年，第 4 期，第 14 页。 16-XNUMX。 文学
作者：N.Sukhov，基辅，乌克兰
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