Rychlost přeběhu

Rychlost přeběhu je u zesilovače měřitelný parametr, který mnohé napoví a nelze ji v žádném případě opomenout. Obecně platí, že zesilovače s větší rychlostí přeběhu mají lepší vlastnosti a tím i výsledný zvuk.

Leach

W. Marshall Leach se dlouhodobě věnoval zesilovačům s nízkým zkreslením TIM (transient intermodulation distortion). K dosažení šířky pásma zesilovače alespoň 400kHz používal tranzistory s F_T větší jak 8,5MHz, dosahoval rychlost přeběhu zesilovače až 60V/µs, následně vstupním R-C filtrem upravoval výslednou šířku pásma tak, aby nebyla větší jak 220kHz.

Ostatní konstruktéži

Většina konstruktérů však nemá žádný recept na řešení rychlosti přeběhu a bere ji pouze jako výsledek své práce na topologii. Mnozí ani nevidí přímou souvislost mezi topologii a rychlostí přeběhu...

Federmann

Dlouhodobě jsem se právě problematikou rychlosti přeběhu zabýval a cesty jak rychlost řešit najdete již v článku  Model ... a dále.

Z principu je každý tranzistor na vstupu jako R-C člen, kde se uplatňuje jeho vnitřní odpor báze R_BE a kapacita C_BE. Na výstupu si lze představit tranzistor jako zdroj proudu I_C, který je odvozen od proudu I_B. Proud I_C pak nabíjí připojené kapacity, včetně své kapacity C_CB.

K dosažení maximální rychlosti přeběhu je nutno použít co největší nabíjecí proudy vzpomenutých kapacit. Jako další, mnohem elegantnější řešení je omezení vlivu těchto kapacit, proto jich musíme použít minimální počet...

HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair

Pro rychlost přeběhu použiji pro mne již klasického srovnání dvou zdánlivě podobných a přitom ve výsledku tak odlišných topologii HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair.

SPV 250

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V a rozkmitu výstupního napětí ±50V.

Výpočet strmosti ∆U/∆t, 80V/4,211=18,998V/µs

.

HQQF-55-502D

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V a rozkmitu výstupního napětí ±50V.

Výpočet strmosti ∆U/∆t, zde to již nebylo tak jednoduché a bylo nutno přistoupit ke zvětšení měřeného průběhu.

80V/0,13023=614,295V/µs

.

Verdikt

Srovnáním rychlosti přeběhu samotného budiče obou zesilovačů, dojdeme k pozoruhodnému výsledku.

614/19=32,335

Budič HQQF-55-502D je více jak 32krát rychlejší jak budič zesilovače SPV 250.

Fázová charakteristika

Fázová charakteristika je parametr, který je konstruktéry totálně opomíjený, přičemž jde o parametr lehce měřitelný a napoví o zesilovači mnohem více jak si většina konstruktérů dokáže jen představit.

Fázová charakteristika přímo zobrazuje dění uvnitř zesilovače, ať je zesilovač jakýkoliv, postaven z  OZ či sestaven z diskrétních prvků, ať jde o zesilovač výkonový či předzesilovač.

Než jsem postavil na první místo měření fázové charakteristiky, pokusil jsem se vlastnosti zesilovače definovat dobou odezvy.

HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair

Opět použiji pro mne již klasického srovnání dvou zdánlivě podobných a přitom ve výsledku ještě odlišnějších topologii HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair.

SPV 250

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V

Pro fázové natočení 1° (2π/360) je kmitočet 4kHz. Lze vypočíst zpoždění průchodu signálu jako T/360

250µs/360=0,694µs. Hodnotu 694ns můžeme označit za dobu odezvy.

HQQF-55-502D

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V

Pro fázové natočení 1° (2π/360) je kmitočet 25kHz. Lze opět vypočíst zpoždění průchodu signálu jako T/360

40µs/360=0,111µs. Hodnotu 111ns můžeme rovněž označit za dobu odezvy.

Verdikt

Srovnáním fázového zpoždění samotných budičů obou zesilovačů, dojdeme k výsledku.

694/111=6,253

Budič HQQF-55-502D je více jak 6,235krát rychlejší jak budič zesilovače SPV 250.  Budič HQQF-55-502D se vejde s frekvenčním pásmem 20Hz ÷ 25kHz do fázového natočení ±1°, kdežto budič SPV 250 má ve fázovém natočení ±1°, šířku pásma pouze 800Hz ÷ 4kHz!

.

Zesílení otevřené smyčky a zkreslení

HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair

Do třetice použiji pro mne již klasického srovnání dvou zdánlivě podobných a přitom tak odlišných topologii HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair.

Zde bych ještě připomněl, že jsem byl neprávem kritizován za uvedení různých měřítek na ose X, při jednotlivých měřeních v prvním srovnávacím článku. Rozdílnost měřítek byla použita pro lepší čitelnost grafů. Zde jsem použil vždy měřítka stejné, čímž se dostala řada hodnot mimo graf, ale ten zůstal ke svému účelu stále dobře čitelný.

Zesílení otevřené smyčky má přímý vliv na Udif. při použití zpětné vazby, vycházejme tedy z grafů, které zobrazují průběh Udif. v závislosti na frekvenci.

SPV 250

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V. Při 1kHz je Udif. rovno 6,969mV a pod frekvencí 2kHz se již začíná zvyšovat.

Obdobně můžeme usuzovat o průběhu zkreslení, které bude mít obdobný průběh jako Udif. a pro frekvenci 20kHz bude již 2,517 krát větší.

HQQF-55-502D

Měřeno - simulováno v MC-7 při napájení ±60V. Při 1kHz je Udif. rovno 0,851mV a až pod frekvencí 20kHz se již začíná zvyšovat.

Obdobně můžeme usuzovat o průběhu zkreslení, které bude mít obdobný průběh jako Udif. a pro frekvenci 20kHz bude teprve 1,120 krát větší.

Verdikt

Budič HQQF-55-502D má při 1kHz 8,189krát menší Udif., jak budič zesilovače SPV 250, tudíž i přibližně tolik-krát menší zkreslení.

Budič HQQF-55-502D má při 20kHz již 18,404krát menší Udif., jak budič zesilovače SPV 250, tudíž i přibližně tolik-krát menší zkreslení.

Hodnoty Udif. které dosahuje budič SPV 250 při 20kHz, dosáhne budič HQQF-55-502D až na hranici 300kHz, kde bude jeho zkreslení teprve obdobné zkreslení budiče SPV 250 při 20kHz.

Z uvedeného rozboru vyplývá, krom konkrétního zkreslení i množství vzniklých modulačních a intermodulačních produktů, které budou u topologii typu "Sinclair" (SPV 250) zastoupeny v akustickém pásmu v mnohem větší míře a nárůstem již od 2kHz.

Naopak u topologie typu "Federmann" (HQQF-55-502D) je zkreslení a množství vzniklých modulačních a intermodulačních produktů v akustickém pásmu výrazně nižší. Hodnot, které jsou pro topologii "Sinclair" naprostou samozřejmostí při 1kHz dosahuje topologie až nad frekvencemi 300kHz.

Závěr

Závěr je zcela jednoznačný, obě topologie HQQF-55-502D vs. SPV 250, Federmann vs. Sinclair jsou naprosto nesouměřitelné a nelze je vůbec srovnávat.

Topologie HQQF-55-502D je postavená na tranzistorech s F_T nad 100MHz, jsou dokonale optimalizovány proudy jednotlivými tranzistory i minimalizován počet použitých aktivních prvků při dosažení maximálního zesílení v otevřené zpětné vazbě.

HQQF-55-502D se svými 600V/µs, je vynikající základ pro překonání všech legendárních zapojení W. Marshalla Leacha s jeho 60V/µs, ale i zapojení, které je známo jako zapojení "Dispre II" od autora Pavla Macury, jehož Dispré II dosahuje rychlost přeběhu 3V/µs v otevřené smačce zpětné vazby a v uzavřené smyčce zpětné vazby dosahuje 30V/µs. 

.

Přímou konkurencí pro budič HQQF-55-502D, který pro pokles -3dB chodí do cca 1,5MHz, by snad mohly být pouze zesilovače THEL, které deklarují svou šířku pásma rovněž do řádu MHz!

Verdikt

Fázová charakteristika vs. Rychlost přeběhu, jde o dvě obdobné metody, přičemž Fázovou charakteristiku považuji za mnohem více vypovídající, obzvlášť pokud se udělá v 3D a vynese se její závislost nejenom na frekvenci, ale i na výstupní amplitudě.

Zdroj: THEL, Pavel Macura Audio

Podívejte se na články se stejnou tématikou.

Diskuse

Psáno pod čarou

Musím však připomenout, či snad uvést na správnou míru, chování některých českých webů, hájících zájmy svých rádoby "odborníků".

.

Když se problematika nechápe, pak se prohlásí za tmářství. Někteří se snažili jen nalézt skulinku v mých znalostech, či jinak odvést pozornost od problematiky.

Našli se však i takoví, kteří neváhali jít za hranice slušného chování i zákonů, veřejně a zcela záměrně uvádí nepravdy, lži a urážky, nezastaví se ani před organizovanými útoky na tento web! Ale i taková je podoba současného, dnešního Internetu se kterou si musí umět čtenář poradit.

.

Inkviziční praktiky aplikované na vše-související s mnou popsaným Tranzistorovým zvukem hrstkou fanatických odpůrců a vymýtačů Tranzistorového zvuku, však nezastaví běh dějin, ale prohloubí pouze jejich vlastní neznalosti.

"Veřejné" diskuze, nejenom na audio témata: Hospůdka, Môj chat