Federmannovo zkreslení

Úvod

V článku Malé ohlédnutí nejen za rokem 2017... byl mimo jiné popsán doposud nepopsaný druh zkreslení, které se doposud neposuzovalo, ani nikterak neměřilo, zkreslení, které má významný vliv na konečný zvuk, zkreslení které na svou metodiku posuzování teprve čeká.

Ve světových publikacích se mi nepodařilo najít nic, co by směřovalo k takovému náhledu a posuzování zvuku či hledání právě takového druhu zkreslení, které jsem v závěru článku Malé ohlédnutí nejen za rokem 2017... popsal, mam za to, že tento druh zkreslení i tento článek mohu nazvat "Zkreslení Federmannovo".

Paradoxem je, že tímto zkreslením, zesilovače Topologie Federmann trpí snad nejméně. Nezbývá než připomenout text Malé ohlédnutí nejen za rokem 2017... , který zůstal bez výraznějšího povšimnutí a bližší vysvětlení Zkreslení, které jsem si dovolil pojmenovat Federmannovo Zkreslení či Zkreslení Federmann.

Přínos Topologie Federmann a dění kolem

Milníky topologii

Abychom mnohé pochopili, bylo se třeba vrátit zpět ke kořenům, které pro zpětnovazební zesilovače svým US patentem č. 2 102 671 dne založil 8. srpna 1928 Harold Stephen Black, jak bylo napsáno v článku Hi-Fi zesilovače a milníky jejich topologii. Myšlenka však byla těžce pochopitelná a ani po 50 letech ji mnozí nejsou schopni dostatečně pochopit, proto jsem napsal články na téma 50let slepé cesty.

Dynamická saturace

V článcích o Dynamické saturaci jsem poodhalil příčinu či jednu z příčin vzniku zkreslení u zpětnovazebních zesilovačů, kterou se doposud nikdo hlouběji nezabýval a její dopad je na zvuk či jeho charakter rozhodující, vše se točí kolem rezervy zisku, zpětné vazby a Udif.

Rezerva zisku

Rezerva zisku, zpětná vazba a Udif jsou neoddělitelné na sobě závislé veličiny, které jsou navíc závislé na mnoha dalších faktorech, frekvenci nevyjímaje. Většina světových obvodových zapojení vychází z prací a zapojení Roberta R. Cordella, jehož pohled na rezervu zisku byl diametrálně jiný jako můj, spíše bych měl snad napsat, že Robert R. Cordell rezervu zisku vůbec neřešil, neboť se upřel spíše na linearizaci poklesu zesílení v závislosti na frekvenci, kdežto mé pojetí, pojetí Topologie Federmann upřednostnilo malost Udif a k jejímu dosažení je zapotřebí zisk zvětšovat, nikoliv zmenšovat. Mnohé bylo popsáno v textech na toto téma.

Celková vs. lokální zpětná vazba

O vlivu celkové vs. lokální zpětné vazby, jsem toho taky něco málo napsal, v podstatě nám lokální zpětná vazba převážně hloupým přidáváním kapacity ke kapacitě Millerově mnohé vylepšuje, ale vše se děje na úkor celkového zesílení a tím rezervy zisku s enormním nárůstem Udif, hloupým řešením malých problémů vznikají problémy mnohem hloupější a větší, což je podstatným rozdílem mezi pracemi Roberta R. Cordella a B. Federmanna, přesně jak je již bylo uvedeno.

Filtr napájení

V článcích věnovaných napájecím částem a její filtraci jsem poodhalil problematiku, které rovněž doposud nebyla věnována dostatečná pozornost, pozornost problematice průsaku rušivých složek do napájení zesilovače a tím i do akustického signálu s přímým dopadem do posunu pracovního bodu vstupních obvodů nejenom zpětnovazebních zesilovačů a vzniku zkreslení.

Federmannova koncepce a její přínos pro dynamický dynamický rozsah

Ztráta zvukových detailů a věrnost zvuku je oblastí kterou se mnozí zabývají, ale výsledek práce je pro mnohé blízký nule, zde jsem problematiku nazval Federmannova koncepce a dynamický rozsah, který bude blíže popsán v PE-AR 01/2018.

Ve skutečnosti jde o uzavřený kruh, jehož středem je Udif, což není nic jiného než rozdílové napětí vstupní diferenciální dvojice zpětnovazebních zesilovačů. Rozdílové napětí je zesilováno frekvenčně závislým zesílením otevřené smyčky na dané frekvenci a výstupní napětí tak odpovídá zesílenému napětí vstupnímu, přičemž se pohybuje v povolené napěťové toleranci vymezené rezervou zisku.

Uvědoměním si této skutečnosti a jejím hlubším poznáním se dostáváme do dalšího kroku významného poznání zesilovačů s celkovou zpětnou vazbou, neboť zjistíme, že povolená odchylka výstupního napětí je na úrovni Udif, kde v této povolené odchylce, jakési pomyslné volnosti signálu, může zesilovač signál přidávat, ponechávat či ubírat a to dle víceméně náhodného předchozího stavu, který je vymezen přibližně konstantním časovým zpožděním daným zpožděním zesilovače a rezervou zisku na dané frekvenci.

Ve skutečnosti nám zpětnovazební zesilovač zaručí věrně malé signály jen na úrovni rezervy zisku od aktuálního signálu maximálního, podíváme-li se na Cordellovu koncepci, při frekvenci 10kHz a doložené rezervě zisku vychází aktuální dynamický rozsah pouhopouhých 66-26=40dB! Podíváme-li se na Federmannovu koncepci, při téže frekvenci 10kHz a doložené rezervě zisku vychází aktuální dynamický rozsah velmi slušných 125-22=105dB! Srovnáním obou koncepcí zjistíme, že Federmannova koncepce je v detailech řádově o 60dB přesnější - věrnější než koncepce Cordellova.

Zde uvedený rozdíl obou koncepcí chování se zpětnovazebních zesilovačů ve zpracování či přenesení nejjemnějších signálových detailů, není nic jiného než popis doposud nepopsaného druhu zkreslení, v jehož důsledku se vytrácí či poškozují nejjemnější detaily zvuku, jako ambientní zvuky, ruchy, tep či tlukot srdce, dýchání, polknutí či tikot hodinek, odrazy, šustot oděvu a mnohé další, jak je popsáno v poslechovém testu HQQF na Hi-Fi Voice.

Tímto druhem doposud nepopsaného zkreslení, jakousi dynamickou změnou dynamického rozsahu trpí zřejmě všechny zpětnovazební zesilovače, ale je rozdíl zda se vytrácí či poškozují detaily na aktuální úrovni -40dB či na úrovni -105dB!