Tónový korektor Baxandall vs. Federmann - šum

Úvod

Po třech článcích Tónový korektor Baxandall vs. Federmann - úrovně, Tónový korektor Baxandall vs. Federmann - charakteristiky a Tónový korektor Baxandall vs. Federmann - srovnání, věnujících se detailně několika Baxandallovým korektorům včetně korektoru splňujícího podmínky Topologie Federmann, přichází článek čtvrtý, jehož náplní je pohled na šumové vlastnosti korektorů.

Metodika

Abych se vyhnul zbytečným dohadům o tom či onom, omezil jsem hodnocení pouze na výstupní šum při cca 1kHz a korektoru nastaveném na rovnou charakteristiku, poněvadž jsou hodnoty krokovány v celém rozsahu, je nutno odečítat 6. charakteristiku, nezáleží ze které strany.

Legendární TW40

Jde o jednotranzistorové zapojení, kde je rezerva zisku žádná, charakteristiky obstojné, dodnes mnohými vychvalován, jedině uznáván a používán.

Výstupní šum při 1KHz je těsně přes 300nV, což lze považovat za dost špatnou hodnotu, vzhledem k tomu, že není žádná rezerva zisku a tím je i zkreslení nejhorší, pak není co k tomuto jednotranzistorovému korektoru dodat.

Korekční zesilovač „zapojení Federmann“

Jde o zapojení ze samotných počátků formování Topologie Federmann, oproti jednotranzistorovému větší zesílení a již dostatečná rezerva zisku.

Výstupní šum při 1KHz je těsně pod 100nV, což lze považovat za obstojnou hodnotu. Zde nezbývá než abych upozornil na odpor v neinvertujícím vstupu OZ složeného s diskrétních prvků. Tento odpor má nemalý vliv na šumové vlastnosti, je vhodné jej stejně jak u jiných korektorů přemostit kondenzátorem.

Zapojení Federmann (Baxandall) 2006

Jde o pokročilé zapojení Topologie Federmann kde je zcela jasně kladen důraz na rezervu zisku, stejně tak na linearitu vstupních prvků a vynikající šumové vlastnosti.

Výstupní šum při 1KHz je cca 30nV, což lze považovat za vynikající hodnotu, která je 10x lepší než u jednotranzistorového korektoru. Podíváme-li se pozorněji na oba přiložené průběhy, které se liší jen velmi nepatrně, pak jeden je pro OZ LF256 a druhý pro OZ LT1028, je patrné, že ani vlastní šum, který je u obou OZ v poměru cca 10:1 již nehraje velkou roli a téměř se neprojeví.

Zapojení Federmann (Baxandall) 2006 -TOP

Všechny tři předchozí zapojení byly pro potenciometry 50kΩ:

U jednotranzistorového zapojení typu TW40 byl výstupní šum cca 300nV a potenciometry nehrály vůbec žádnou roli, mnozí se však dodnes domnívají opak.
Jako druhé zapojení je Zapojení Federmann, na tom je šum již pod 100nV, což je výrazně lepší, ale ani zde nehraje velikost potenciometrů velkou roli.
Jako třetí zapojení je Zapojení Federmann (Baxandall) 2006, zde se konečně dostáváme pod šumovou hranici, která je dána v převážné míře polovodičovými prvky a začíná převažovat vliv okolních součástek.

Zde se konečně můžeme zaměřit na změnu velikosti potenciometrů, které jsou značným zdrojem šumu, stejně jak další použité odpory.

Zapojení je přepočteno na hodnotu potenciometrů 10kΩ/N, šumové poměry se ještě zlepšily a výsledný výstupní šum při 1kHz se dostává pod hodnotu 15nV. Další graf prozrazuje přenosové charakteristiky.

Závěr

Tento článek se věnoval šumovým poměrům u několika typů tónových korektorů, byl poodhalen vliv šumu vlastních polovodičů a také velikost vlivu šumu použitých odporů.

Článek také dává jednoznačně zapravdu Topologii Federmann, která mimo jiné klade důraz na jednoduchost konstrukce a minimalizaci prvků, což při vzniku šumu hraje nemalou roli, neboť každý polovodič a každý odpor více či méně šumí.