Форум » Теория » Скорость нарастания сигнала в УМ » Ответить
Скорость нарастания сигнала в УМ
Датсун: Вот кругом кричат: "скорость нарастания, скорость нарастания, этот усь - туфта, у него маленькая скорость, а этот - крутой, скорость космическая" А есть ли реальная грань, чтобы разделить на "хороший - плохой"? А есть ли конкретная привязка скорости к качеству звука? А не слишком ли разномерны понятия скорости нарастания в МИКРОСЕКУНДАХ, чтобы говорить о её влиянии на ГГ, у которой время отклика измеряется в МИЛЛИСЕКУНДАХ?
Ответов - 68, стр:
1 2 3 4 All
ГДН: Не стоит путать понятия "времени нарастания" и "скорости нарастания"! Первое действительно не зависит от амплитуды (точнее она, как правило, не важна). Время нарастания ПХ – один из основных параметры осциллографа, например. Для прямого измерения параметров импульсных сигналов, ВН ПХ прибора должно быть как минимум на порядок меньше, чем таковое же у исследуемого сигнала (в противном случае применяют поправочную формулу). Ну а скорость это "путь на время". В нашем случае Vu = Um/t. Т.е. учитывается амплитуда сигнала, которой он достиг (смог достичь) на время t (которое можно считать временем нарастания).
Yoika: ГДН пишет: Не стоит путать понятия "времени нарастания" и "скорости нарастания"!Действительно, не стоит. Скорость нарастания, как упомянул СП, есть dU/dt. отсюда и формула 2пи Fв U, для синуса.
ГДН: Да уж… Но попробуем таки разобраться. Yoika пишет:SR=2пиFв*U … при 0-100 кГц, получится SR=6.28*0.1*50*8=251В/мкс. 50А пик. на 8 Ом нагрузке Обращают на себя внимание два последних сомножителя (50*8)! Оно конечно, IR = U, но почему незадачливый автор не смущается полученной величиной 50*8 = 400 В!? Ну хорошо, ток пиковый, сл-но и напряжение тоже. Для синуса Urms = 0,707Um, тогда 0,707*400 = 283 В, что, однако, не намного лучше с точки зрения элементарно здравого смысла! А вот Prophetmaster пытался быть ближе к реальности:У него выходная мощность 180 Вт/ 8 Ом, что соответствует выходному напряжению (действующее значение) 38 В. Соответственно, по этой формуле получается 6.28*0.1*38*8=191 В/мксЗдесь все бы ничего, да непонятна эта "восьмерка" на конце!! Произведение UR не имеет физического смысла! Похоже, что она по недосмотру осталась от попытки Yoik-иного расчета! Однако если мы ее выкинем (ведь у нас SR=2πfвU и только), получим вполне реальное значение: 6.28*0.1*38 = 23,8 В/мкс. Это даже меньше, чем получилось у меня (≈ 31 В/мкс). Почему? Потому, что в формулу следует подставлять не Urms, а Um. Тогда 6.28*0.1*38*1,41 = 33,6 В/мкс. Оставшуюся разницу отнесем к разным способам оценки полосы пропускания. Я пользовался стандартным (принятым в измерительной технике) равенством fв = 0,35/t, где t – время нарастания. Полоса здесь оценивается по уровню примерно –1 дБ.
illarionovsp: ГДН пишет: Urms Где-то встречал. Вроде U называется. Кто-то из бестолковцев, действующим сию величину так величают. Но Вам, понятно дело, виднее. С ув., СП.
ГДН: Наш строгий пурист и блюститель как всегда прав! Среднеквадратическое (СКЗ, оно же эффективное или действующее) значение переменного напряжения (англ. RMS – Root of Mean Square) действительно обозначается U! Но вполне допустимо (и практикуется) присовокупление "скз" или "rms", если требуется отмести возможные вариации в толковании и конкретизировать, где - что!
Yoika: ГДН пишет: Обращают на себя внимание два последних сомножителя (50*8)! Оно конечно, IR = U, но почему незадачливый автор не смущается полученной величиной 50*8 = 400 В!?Считаю, что скорость нарастания это максимальная величина производной звукового сигнала по времени. Я конечно не уверен, что пиковый ток декларирован на нагрузке 8 Ом, импеданс АС может быть и менее номинальной величины. Не забывайте также, что на реактивной нагрузке, в импульсе, амплитуды тока и напряжения могут многократно превышать значения в номинальном, установившемся режиме.
Prophetmaster: ГДН пишет: Здесь все бы ничего, да непонятна эта "восьмерка" на конце!! Произведение UR не имеет физического смысла! Похоже, что она по недосмотру осталась от попытки Yoik-иного расчета! Да, так и есть - по невнимательности домножил на сопротивление нагрузкиЭто даже меньше, чем получилось у меня (≈ 31 В/мкс). Почему? Потому, что в формулу следует подставлять не Urms, а Um. :) Да, сюда амплитудное значение нужно подставлять, а я действующее значение взял. Yoika пишет: Я конечно не уверен, что пиковый ток декларирован на нагрузке 8 Ом, импеданс АС может быть и менее номинальной величины.Я вообще не знаю откуда они его взяли:) 50 А - это сумма допустимых токов коллекторов 4 оконечных транзисторов по даташиту, скорее всего. Но отдать 50 А на 8 Ом они вряд ли смогут - для этого нужно отдать в нагрузку: 50А*50А*8Ом=20кВт мощности и иметь выходное напряжение 400 В! А мощность блока питания одного канала с учетом КПД усилителя должна быть в таком случае не менее 25кВт, то есть 50 кВт на 2 канала:) Даже в импульсе это очень много:) А реально, мощность блока питания этого усилителя не превышает 1 кВт, а выходное напряжение имеет максимальную амплитуду 53,5 В, которая не может превышать устоявшееся значение и на реактивной нагрузке, потому что жестко ограничена напряжением питания оконечного каскада. Может расти амплитуда тока на провалах импеданса АС, но таких провалов в импедансе, чтобы ток в катушке динамика достиг 50 А, реально не бывает, скорее всего.
ГДН: На сей раз добавить нечего... Разве, что... после появления широко известной в узких кругах статьи в ж. Радио "О взаимодействии УМЗЧ с нагрузкой" (2/2000, с. 17), я перемерял кучу ГГ и АС на предмет изменчивости импеданса и фазы. Мне пока не попались изделия, в которых импеданс падал бы ниже 0,8 от номинала (или ниже активного сопротивления катушки НЧ ГГ)…
Бокарёв Александр: Иногда импеданс проваливается ниже омического из-за дурацкого фильтра НЧ, в котором малая индуктивность и лошадиная ёмкость.
illarionovsp: ГДН пишет: Наш строгий пурист и блюститель как всегда прав ГДН, дорогой. Это я пурист? Да я самый либеральный либерал. Разбухаю только тогда, когда обсуждения выходят за пределы логики. А так, говори, что хочется. Форум у нас, не заседание президиума АН России. С ув., СП. ЗЫ. А где параметры атаки басовых инструментов?
ALSS: illarionovsp пишет: ЗЫ. А где параметры атаки басовых инструментов? ЮМ за предельную атаку музыкальных инструментов приводит клавесин. Если поискать в ветке по ПСН на АП, то где-то в начале есть и ссылка на исследование в печатном виде.
illarionovsp: Я же не против исследований ЮА. Я просто их не видел. Вы в них верите, хорошо. Я нет. Я же всегда согласен за создание совета по аудиотехнике. Вы предлагаете "послушать петуха". Я не против. Только без меня. "В ширь и вглубь рождается Отечество". Наше. Ваше в "кулачковизм". С ув., СП.
ALSS: illarionovsp пишет: "В ширь и вглубь рождается Отечество". Наше. Ваше в "кулачковизм". Гм, это после моих 0,185 Ф параллельно 270 Ом в катоде?! Применительно к инструментам нижнего диапазона нельзя не учитывать длительность звука - т. к. исходный излучатель (струна, столб воздуха) довольно-таки узкополосная система, то время установления стационарного сигнала велико и требует продолжения границы усиления/воспроизведения далеко вниз; впрочем, это уже было описано и рассчитано много раз.
illarionovsp: ALSS пишет: установления стационарного сигнала велико Меня интересует только атака. Насколько велико. Дальше хоть потоп. (см. Саяно-Шушенская ГЭС).требует продолжения границы усиления/воспроизведения далеко вниз; Думается, не требует. Чем дольше звук, тем узкополоснее его спектр. С ув., СП. ЗЫ. Под "кулачковизмом" я подразумеваю направление, называющее изделия РЭА разумных размеров "кулачковыми".
ALSS: illarionovsp пишет: требует продолжения границы усиления/воспроизведения далеко вниз; Думается, не требует. Чем дольше звук, тем узкополоснее его спектр. И тем ниже его центральная частота, что таки требует снижения низшей частоты полосы пропускания усилителя. illarionovsp пишет: ЗЫ. Под "кулачковизмом" я подразумеваю направление, называющее изделия РЭА разумных размеров "кулачковыми". А-а-а, а я в другую сторону подумал... Я как-то участвовал в перемещении СК4-72 (инфранизкочастотный спектроанализатор) по маршруту 200 м по горизонтали - 3 этажа вниз - 300 м по горизонтали - 2 этажа вверх - 150 м по горизонтали без лифтов и тележек (все было отключено и украдено); в общем-то, это изделие РЭА выше меня и шире меня во всех измерениях. Для своего назначения и времени разработки у него разумные размеры... Усилитель должен быть действительно разумных размеров, не зря американские правила требуют при массе более 40 фунтов (18 кг) перемещать изделие не менее чем вдвоем - вот и первый критерий, который я вынужден тут же нарушить - как раз 2 выходных трансформатора...
Bobby: Вставлю свои 5 копеек по поводу скорости нарастания и ОООС: Если нам требуется отыграть синус (ну или косинус) 20кГц на максимальной мощности, мы получим довольно низкий необходимый SR. В усилках без ОООС он в общем-то является минимально достаточным. Совершенно иной механизм правит ОООС (Общая Отрицательная Обратная) - там низкая SR является основой образования искажений, которые и делают звук "транзисторным". с ОООС всё замечательно в статике. В динамике получаем если какой-то каскад "не догоняет" по скорости, предыдущие должны "отрабатывать с запасом", а если всё равно "не догоняет"? И если усилок спроэктирован плохо, нек. каскады могут "уходить в отбой" (но это совсем ). В любом случае имеем задержку сигнала с ОООС, которая приводит к появлению компенсирующего сигнала, который в свою очередь, ... . Т.е. на выходном сигнале появляются неизбежные искажения. Поэтому бесконечная скорость нарастания (можно рассматривать усилок с ОООС как в статике) желательна, но ясен пень, недостижима :-) Какой каскад в усилителе имеет самые плохие переходные характеристики и соотв, SR? Если не брать ошибок природы, то выходной вследствие большой мощности, сложной нагрузки, ... . Что предлагается? А тупо исключить его из петли ОООС и использовать выходной каскад с Местной ООС примеры схем уже есть - я знаю 1 - Ульяновская. Предвыходные каскады на мой взгляд вполне можно использовать с ОООС и не копить искажения. Теперь о желательном уровне искажений: есть данны что некоторые слышали их на уровне -140Дб. т.е. 10**-14. Я надеюсь, это по мощности и по напряжению неслышимый уровень КНИ будет соотв 10**-7. Сейчас у НАД-М3 если не ошибаюсь, 2*10**-5 (и это надеюсь, по напряжению), т.е. ышшо пилить и пилить, но уже недалеко - всего-то в 200раз (23Дб ). А с развитием цифровых технологий, думаю, будет сл. фишка: усилки будут с МООС, будет рассчитываться и вводиться предкоррекция сигнала, возможно по звуковому давлению. Т.е. сигнал пересчитали/скорректировали, в таком виде-в усилок, на выходе АС получаем то, что доктор прописал :-) - всё! умер Танной с НАДом, УТТ+комп форэва :-)
ГДН: Bobby пишет:…Совершенно иной механизм правит ОООС (Общая Отрицательная Обратная) - там низкая SR является основой образования искажений, которые и делают звук "транзисторным".Ну это-то понятно. Я тоже говорил, когда формулу выкладывал:ЗЫ.Но это для "линейности АЧХ", прочее сложней.Bobby пишет:…Теперь о желательном уровне искажений: есть данны что некоторые слышали их на уровне -140Дб.А что за "данны"? Дело тут вот в чем, чтобы это услышать, надо для начала получить акустический сигнал такой чистоты! Даже источника такого пока нет, усилителя – тоже, а уж электроакустического преобразователя (дина или наушника), имхо, и не будет никогда! Да и с аппаратурой для измерений (есть ли у нас эти –140 дБ), имхо, проблемы будут не детские…… но уже недалеко - всего-то в 200раз (23Дб 200 раз это, батенька, 46 дБ. И цифиря другая, и пишется не так… Коэффициент в децибелах для силовых величин вычисляют по ф-ле: КдБ = 20Lg(U1/U2), а "по напряжению", как Вы пишете, - силовая величина…
Вадим Пузанов: Чуть поясню про слю-рейт. Это из моей статьи про Домашний усилитель. Статья была бы неполной, если обойти вниманием тему быстродействия каскадов усилителя. Большую помощь в написании этой части оказал наш коллега, В. Большаков из Ярославля, за что ему отдельная благодарность. Этот параметр, как показала практика, тоже является достаточно важным для достижения высококачественного звучания. Я позволю себе поговорить о быстродействии каскадов усилителя в свете новомодной теории ПСН (приведенной скорости нарастания) и классической, общепринятой (по Mh – ослаблению на верхней граничной частоте рабочего диапазона), так как этот вопрос представляет интерес для достаточно большого числа радиолюбителей. Думаю, что не нужно объяснять, что чем меньше ослабление Mh, тем быстродействие выше (это для тех, кто не видит связи между ПСН и Mh). Термин скорость нарастания сигнала пришел к нам из цифровой техники и численно показывает, до какого напряжения может вырасти передний фронт импульса за 1 мксек. В звуковой технике он характеризует скоростные характеристики усилителя, его быстродействие, способность передавать музыкальные сигнала с крутыми фронтами, например, удар барабана бочки, щипок струны контрабаса, электронная музыка. В операционных усилителях она превысила несколько тысяч, для ламповой технике показатель 24, уже хороший результат. Высокой скорости нарастания мешают очень большие динамические емкости ламп, кабелей и выходных трансформаторов. Скорость нарастания сигнала численно равна току, который заряжает емкость, деленному на эту емкость. Математически это выглядит так: Im S.R. = --------- [ А, Ф ] Cдин Из этой формулы легко вычислить каждый член, например амплитуда тока равна: Im = S.R. * Cдин В 1997 г. в своих трудах Вальтер Юнг (Walter Jung) предложил скорость нарастания сигнала считать так: 6,28 * fв * Eам S.R. = --------------------- [ в/мксек ] 6 10 Например, для верхней частоты 87000 Гц при амплитуде напряжения 124,2 В S.R. равна 67,858 в/мксек. И он же предложил иметь пятикратный запас, при котором не будет проблем с передачей сигнала, т.е. нарастание скорости должно идти от выхода к входу. Это значит, что у драйвера она должна быть в 5 раз выше. Однако расчет по скорости нарастания для сравнения каскадов между собой не совсем удобен, поэтому Ю.А. Макаров предложил привести скорость нарастания к 1 вольту, т.е. S.R./Um, которую и назвал приведенной скоростью нарастания (ПСН). При приведении вольты уничтожаются, и размерность выглядит, как 1/мксек. К какой же приведенной скорости нарастания сигнала нужно стремиться, конструируя усилитель? Практические измерения скорости нарастания сигнала показали, что у самого быстрого музыкального инструмента, клавесина, она оказалась равна 0,11 1/мксек. Очевидно, что скоростные характеристики усилителя не могут быть хуже этой величины. По мнению Ю. Макарова, максимальная ПСН должна быть на входе усилителя, и, далее, она должна уменьшаться (предлагается ступенчатое, минимум в два раза, покаскадное уменьшение) до минимальной (но достаточной) на выходе. В принципе, метод расчёта по ПСН, позволяет быстро «прикинуть» параметры каскада на предмет быстродействия. Поделил амплитуду тока на ёмкость, затем на амплитуду напряжения - получил некую цифру. Разделил на 2Пи - получил частоту. Однако само по себе это быстродействие не является единственным критерием для оценки качества звучания усилителя. Тут каждому своё. Одному нравится тёплое и окрашенное звучание (очень комфортное на слух), другому аналитичное и неокрашенное (как у Макарова) и т.д. и т.п. Само по себе понятие "качества звучания" очень относительно, так как уши у всех разные. Можно считать, что применение расчёта по ПСН - очередная попытка связать "качество звучания" аппарата с какими-то числовыми значениями (цифрами), иными словами, ПСН больше - должно звучать лучше. Ответ на вопрос, удачна она (попытка) или нет - у каждого свой. Для тех, кто заинтересуется расчётом каскадов при помощи ПСН, я покажу, как это делается. Итак, в качестве примера, рассчитаем ПСН на выходе драйверного каскада, выполненного на лампе 6Ж8. 4,32/0,04/56=1,93 1/мксек, что в пересчёте на частоту составит 383871 Гц (по уровню -0,17дБ). Поясню размерность величин: 4,32 ма – амплитуда тока на выходе драйвера (6Ж8) Приблизительно, её величина составляет 0,8 от анодного тока лампы (5,4 ма) 0,04 – так выглядит в расчёте 40 пФ - суммарная входная ёмкость лампы 6С19П, которую мы рассчитали вначале статьи. 56 В – амплитуда напряжения на выходе каскада драйвера. 307324 Гц – граничная частота, получаемая делением ПСН на 2Пи. Теперь представьте, что мы применили другую выходную лампу с суммарной входной ёмкостью, например, 200 пФ. Смотрите, что у нас получится. 4,32/0,2/56=0,386 1/мксек, что в пересчёте на частоту составит 61419 Гц, т.е. в 5 раз меньше. Помните, вначале статьи я сказал, что суммарная входная ёмкость лампы 6С19П мала, и это облегчает выбор лампы драйвера? Так вот, посмотрев расчёт, теперь можно легко понять, что ПСН растёт с увеличением амплитуды тока и (или) с уменьшением суммарной входной ёмкости (которая зависит от типа применённой лампы). Хорошо, если эта ёмкость невелика (как у лампы 6С19П). Небольшая суммарная входная ёмкость такой лампы позволяет при сохранении приемлемой ПСН, применять лампы драйвера с небольшим током покоя. Для сравнения, ПСН=3,96 1/мксек для каскада на 6С4П (на выходе каскада), и, кажется, что это очень хорошо. Однако при расчёте оказывается, что из-за гораздо меньшей суммарной входной ёмкости пентода, по сравнению с триодом, у лампы 6Ж8 почти в 2 раза выше ПСН на входе, по расчёту 3,47 1/мксек против 1,8 1/мксек у 6С4П. Усилитель в целом по ПСН: 3,47 на входе; 1,93 на выходе драйвера; 0,9 на выходе оконечного каскада. Это для лампы 6Ж8 в драйвере. 1,8-3,96-0,9 для 6С4П в драйвере. Вот и получается, что вариант с лампой 6Ж8 согласуется лучше со всеми постулатами этой теории: максимальная ПСН (3,47) на входе, затем она уменьшается (до 1,93) на выходе драйвера, минимальная (0,9), но, достаточная (вспомните про клавесин), на выходе оконечного каскада.
Charm:
Бокарёв Александр: Любой осциллограф имеет вверху и внизу кроме основной шкалы ещё и штрихованные линии. По этим линиям меряем скорость отклика. Фронт измеряемого сигнала растягиваем от низа до верха, то есть на 100 процентов, а вольт на микросекунду (слю-рейт) меряем аккурат между этими штриховками. Считается. что сигнал между ними уже поимел скорость, она неизменная и можно мерить. Вольты по вертикали делим на микросекунды по горизонтали.
полная версия страницы