W jaki sposób głośnik "kręci fazą"?

krzysztof.kr · 3 Września 2011

witam, chciałbym, jeśli AUTOR nie ma nic przeciwko, odświeżyć temat bo od dłuższego czasu próbuję zrozumieć oddziaływanie głośnika na wzmacniacz i jaki ma to wpływ na dźwięk. W różnych wątkach pojawia się czasem parę słów a moim zdaniem sprawa jest poważna i wymaga przedyskutowania. Najpierw wypowiedź jednego z forumowiczów w tym temacie :

Dodatkowo na skutek ruchu cewki w polu magnetycznym indukuje się napięcie powodujące tzw. hamowanie dynamiczne i przechodzące na wyjście wzmacniacza, który mając małą rezystancję wyjściową (tranzystorowy), także wprowadza hamowanie dynamiczne. Część tego napięcia dostaje się poprzez ujemne sprzężenie zwrotne na wejście (stopnia mocy) i po wzmocnieniu trafia na wyjście wzmacniacza (w odwróconej fazie) stanowiąc tzw. Damping Factor (DF).

To chyba nie jest takie proste bo ruch cewki w polu magnetycznym wywołuje SEM głośnika ale nie jest ona dokładnie odwrócona w fazie w stosunku do napięcia na wyjściu wzmacniacza ale jest dodatkowo przesunięta do przodu lub do tyłu o spory kąt w zależności od częstotliwości( ch-ka fazowa głośnika ). Ta SEM poprzez obwód zamknięty zawierający impedancję głośnika, zwrotnicy, przewodów, wyjścia wzmacniacza powoduje przepływ prądu w zasadzie hamującego ruch cewki ale też wytwarzającego spadek napięcia na impedancji wyjściowej wzmacniacza który jest widziany przez sprzężenie zwrotne. Jest to spadek jakoś poprzesuwany fazowo czyli właściwie chyba odkształcony w stosunku do sygnału źródła. Dodatkowo należy uwzględnić przesunięcia fazowe zwrotnicy oraz raczej małe w porównaniu z resztą przesunięcia fazowe wzmacniacza. Więc jak się zachowa wzmacniacz ze sprzężeniem zwrotnym kiedy pojawi mu się na wyjściu jakieś odkształcone napięcie pochodzące od głośnika ? Wg moich amatorskich pomiarów amplituda tego napięcia wynosi około od 0,2% do 5% napięcia wyjściowego i zależy głównie od impedancji wyjściowej wzmacniacza. I jeżeli to rozumowanie ma sens to co się dzieje dalej z tym napięciem ?

**misiomor** · 3 Września 2011

To wszystko opisuje się jednym wykresem impedancji zespolonej - a więc dwa przebiegi - modułu impedancji i fazy tejże impedancji. Stereophile tak mierzą kolumy, najgorsza kombinacja jaką tam znalazłem to było bodajże 45 stopni kąta fazowego przy module równym 4ohm dla dipolowych Jamo. A więc przy częstotliwości tej kombinacji w zerze napięcia na wyjściu płynie prąd równy 0.707 prądu maksymalnego.

Dobre wzmacniacze radzą sobie z tym bez najmniejszego problemu - nawet jak obciążenie wciska wzmacniaczowi prąd, wzmacniacz ma za zadanie utrzymać napięcie na wyjściu takie jak wynika z sygnału wejściowego i wzmocnienia w pętli sprzężenia zwrotnego - które wysteruje stopień końcowy tak żeby napięcie na wyjściu było takie jak trzeba, z dokładnością na rezystnację wyjściową.

Słabo zaprojektowane wzmacniacze mogą przekroczyć SOA tranzystorów końcowych - w końcu na rezystancji im większy prąd wyjściowy, tym większe napięcie na obciążeniu a więc mniejsze na tranzystorze. Przy kącie fazowym mamy gorsze dla tranzystora kombinacje dużego na raz prądu i napięcia na tymże.

Ostatni problem - jeżeli ktoś zrobi zabezpieczenie przeciwprądowe z podcięciem - mające za zadanie nie dopuścić do dużego prądu przy zerze napięcia na wyjściu - taki wzmacniacz może silnie zniekształcać na obciążeniu z kątem fazowym.

krzysztof.kr · 3 Września 2011

no właśnie, po pierwsze co to znaczy : Dobre wzmacniacze

po drugie jedyny moim zdaniem tylko teoretyczny przypadek kiedy napięcie na wyjściu wzmacniacza jest takie jak wynika z sygnału wejściowego przy napędzaniu głośnika zachodzi wtedy gdy impedancja wyjściowa wynosi dokładnie zero omów.Bo nawet jeśli jest ona bardzo mała a wynika z zastosowania bardzo głębokiego NFB to jednocześnie bardzo duże NFB odpowiednio mocno zareaguje nawet na bardzo małą odpowiedź głośnika. Moim zdaniem jest to błędne koło. Może dlatego pojawiają się wzmacniacze typu D-NFB, albo konstrukcje na jednym tranzystorze. Znalazłem też coś takiego

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Autor pisze też o zminimalizowaniu oddziaływania SEM głośnika

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

**misiomor** · 3 Września 2011

Dobre wzmacniacze - najprostszym przykładem tego o czym pisałem mogą być popularne scalaki w poprawnej aplikacji.

O zjawiskach zachodzących kiedy obciążenie wymusza na wzmacniaczu inny prąd niżby wynikał z rezystywnego obciążenia wyjścia parę lat temu jeden z kolegów już pisał (chyba Foksik, nie wiem czy nie wcięło przy migracji forum niestety), i zamyka się to w hasłach "rezystancja wyjściowa" oraz "interface intermodulation distortion". Zwykle te zniekształcenia są na tyle niskie że nie warto zawracać sobie nimi głowy.

Przynajmniej ja kiedy słyszę o tych teoriach z SEM głośnika, od razu zapala mi się lampka "oszołom". Najlepszym, bo ilościowym i łatwo modelowalnym opisem tych zjawisk jest impedancja zespolona.

krzysztof.kr · 4 Września 2011

Bardzo ryzykowne stwierdzenie

Dobre wzmacniacze - najprostszym przykładem tego o czym pisałem mogą być popularne scalaki w poprawnej aplikacji.

Jeżeli impedancja zespolona jest takim łatwo modelowalnym opisem zjawiska to może kolega rzuci jakiś przykład impedancji zespolonej kolumny głośnikowej i udzieli paru wskazówek jak wykonać analizę ?

**misiomor** · 4 Września 2011

Poszukałbym w Stereophile przebiegów impedancji zespolonej - przykładowo Jamo R707 mają przy 43Hz trudną kombinację 4ohm modułu impedancji i 45deg kąta fazowego, ujemnego a więc charakter pojemnościowy.

Nie namawiam nikogo do modelowania tych kolumn jako całości, ale do symulacji wzmacniacza można je znakomicie zastąpić układem RC o odpowiednich parametrach - generator źródłowy 43Hz sinus, obciążenie - szeregowy układ RC, tak żeby wyszło 4ohm 45deg a więc równe wartości (bezwzględne) rezystancji i reaktancji konda, każda 2.83ohm, kond musiałby mieć 1.31mF (1310uF). Można też zobaczyć co się stanie dla wyższej częstotliwości i podobnego obciążenia - zostawiamy R=2.83ohm, zmniejszamy C 100 razy i podwyższamy częstotliwość generatora też 100 razy.

Innym sposobem pomiaru IID jest taki setup - mierzony wzmacniacz ma zero (masę) na wejściu a więc ma za zadanie utrzymać zero napięcia na wyjściu. Przez rezystor 8ohm podłączamy do wyjścia wyjście innego wzmacniacza i sterujemy go tak żeby dał np. 50W @ 8ohm 1kHz (żeby oddalić się od brumu). Mierzymy przebieg na wyjściu pierwszego wzmacniacza. 50W @ 8ohm oznacza maksymalny prąd równy 3.54A - i w najlepszym przypadku na wyjściu pierwszego wzmacniacza powinno pojawić się napięcie sinusoidalne 3.54A * R_out. Wszystko co ponad to (harmoniczne) to będzie właśnie IID. Żeby wyeliminować wpływ zniekształceń drugiego wzmacniacza, można zmierzyć podobny przebieg, ale zamiast pierwszego wzmacniacza podłączyć między 8ohm a masę opornik o wartości zbliżonej do R_out - i zdjąć widmo. Różnica między tym widmem, a przebiegiem dla wzmacniacza, będzie czystym IID.