HiFi 功放中的热失真 2. 方案、说明

高保真放大器中的热失真。无线电电子与电气工程百科全书

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当 HiFi 放大器在几十年前开始发展时，电子学作为一门科学还很不发达。然而，尽管如此，结果非常好（迄今为止）。在过去的 30...40 年中，许多或多或少重要的问题已经得到阐明，但这种发展的结果丝毫没有（或几乎没有）影响 HiFi 技术。

对此领域感兴趣的读者会惊奇地发现，HiFi 技术并没有取得任何进展，相反，有时会出现退步（例如，具有特定音质的数字电视）。自第一次登月以来已经过去了几十年，音响工程仍然停留在“马车”时代的某个地方。

让我们熟悉这种物理现象，即使在专业的 HiFi 文献中也很少讨论。同时，实际上，这正是“哥伦布彩蛋”……

众所周知，前置放大器、HiFi 功率放大器和其他音频设备会受到双重检查。一方面，电子和声学专家使用测量仪器对任何设备进行严格控制，无论是在组装过程中还是在组装形式中。另一方面，每个放大器的特点也是听力良好的人——不一定是专家（例如，他们可以是音乐家或音乐爱好者）。在没有任何设备的情况下聆听音乐的声音，他们将放大器归为一类或另一类。

新出现的情况的特点是，在实践中，这两项检查的结果经常相互矛盾。碰巧的是，尽管测量结果很好，但声音质量对耳朵来说似乎不是很好，反之亦然。例如，几十年前，作者制造了他的第一台HiFi半导体放大器，使用当时存在的测量方法获得了非常好的特性。但功放却有如此杀手锏的“新鲜”声音，可惜花费的时间和精力，之后我又享受了很长时间的真空管功放美妙的声音。

在过去的几年里，越来越多的电气测试程序已经由专家开发，具有更高电气特性的放大器正在诞生，而通过听力确定的音质仍然有很多不足之处。

专家（现在甚至是非专业人士）特别恼火的是，根据电气特性归类为高级别的设备，当用作放大器时，会发出令人不快（有时难以忍受）的声音。我的许多对电子产品充满热情并熟悉 HiFi 的朋友，经过热烈的讨论，开始狂热地重新设计测量仪器，开发新的测量仪器，发明巧妙的测量方法，花费数月时间，然后生气这一切并没有真正导致令人信服的结果。电气性能和听力分数很少相互关联。

事实上，在已知事物之间的某个地方可能隐藏了一些“垃圾”，作者首先注意到，在修改了使用两个信号测量互调失真的方法后，他应用了（纯粹是偶然的）第三个信号（结果是在手 - 频率约为 0,1 Hz 的慢速信号，近似三角形）。结果由示波器控制，结果非常奇特。到目前为止，已经很好地通过“考试”的放大器现在在某些时间点开始引入各种严重失真，这无疑与第三个信号的存在有关。同时，放大器在测试期间无疑处于标称模式，远低于过载限制。失真的性质非常奇怪和反复无常：在某些时间点，它们看起来像“幅度截止”，给出了二次或三次谐波。使用示波器观察整个“曲目”很困难，不可能准确评估这些失真。并且不清楚如何处理“它”。当次声范围内的慢信号频率发生变化时，失真的性质和幅度发生了一些变化。另一种类型的放大器，立即“紧追不舍” , 是“经过相同的测试，失真较小。尽管测量结果相当好（频谱分析显示谐波失真低于 6,1%），但耳朵对两个放大器的感知同样差。

长期以来，作者一直将放大器归类为“对神经系统有害”的设备。整个系列的测量都是因为标准的测量参数看起来很刻板，而且漂亮得令人讨厌，这对听力结果来说是不能说的。这一切似乎都是不合逻辑和不可理解的。由于无法评估检测到的失真，因此中断了测量，尽管在与熟人讨论问题期间，成功测试了一些出色的假设。仅仅几年后，这个问题意外地找到了解决方案。

您需要从这样一个事实出发：大多数电气测量方法和听力方法在一个看似微不足道但非常重要的点上彼此不同。如何进行测量？我们首先将来自某个发生器的信号施加到放大器的输入端，然后才控制输出信号。整个测量方法本身是一个固定过程：信号在进行精细分析之前已经在放大器中停留了相当长的时间。测量过程相当长（例如，需要几秒甚至几分钟），其结果指的是稳态，并表征输入端连续存在标准的、定义明确的测量信号。

聆听时会发生什么，这里有什么区别？例如，小提琴手在小提琴弦上混乱地弹奏弓，或吉他手凶猛地弹奏吉他弦，或鼓手疯狂地敲击鼓，或受启发的歌手唱歌所产生的音乐输入可以是任何东西但标准的 1 kHz 信号。它（输入信号）在幅度、频率、频谱组成和立体声特性方面伪随机变化。耳朵和大脑完美地分析了这种信号的声学质量，并准确无误地评估除了（而不是）原始声音旋律之外出现的其他声音信号的印象。虽然与这种音乐有某种联系，但与它无关。

所有声音传输系统都会引入某些失真。这不仅适用于任何具有广谱的“嘈杂”音乐，也适用于窄带语音，例如，任何“木质”语言的演讲。主要问题是如何测量这些失真以及如何对放大器进行分类。过去几年的经验表明，迄今为止进行的控制不够正确，也没有为这种分类提供可靠的立足点。

在工业电子（测量技术、自动调控技术、仪器仪表）方面，专业人士积累了大量的观察、开发和广泛使用的测量方法（由于其成本高、专业性强）只有人才能掌握和使用。一小群专家。如果可以在 HiFi 技术的开发上投入同样多的金钱和智力，那么毫无疑问，我们不会是现在的样子。

声学和电子学专家尚未充分控制的是状态中相当快速的热变化以及由它们引起的有时非常显着的瞬态失真。目前存在的任何测量方法都无法检测到这些失真，因为它们本质上都是静止的。这些失真只能通过动态测试信号和快速失真计（频谱分析仪）来捕获。

当然，大多数读者都知道，当外部温度和半导体晶体的温度发生变化时，半导体的整套参数都会发生变化：因此，如果不考虑热效应，几乎不可能在合理的工程参数上获得改进。过程。而这一切都如此简单，以至于可能这就是为什么它一直被忽视的原因。

作者：S.GYULA；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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