KĄCIK TECHNICZNY

Wzmacniacze

Wasze pytania:

Jaka jest Wasza opinia na temat wzmacniaczy cyfrowych ?

W ostatnim czasie sytuacja na rynku wzmacniaczy cyfrowych mocno się zmieniła. Pierwsze, proste wzmacniacze z modulacją PWM charakteryzowały się złą jakością dźwięku spychającą zakres ich zastosowań do urządzeń profesjonalnych wymagających dużej efektywności czy też subwooferów. Jednak w masowych zastosowaniach przyszłość należy do urządzeń cyfrowych wyposażonych w nowoczesne procesory sygnałowe, charakteryzujące się znacznie lepszą jakością dźwięku od swoich protoplastów, dobrym stosunkiem jakości do ceny oraz dużą sprawnością. Z drugiej strony nie mamy też wątpliwości, że hi-end o najwyższej jakości dźwięku jest fortecą nie do zdobycia dla układów cyfrowych i tu dobrze dopracowane urządzenia analogowe obronią się mając wrodzoną przewagę wynikającą już z samej zasady ich działania. Ponieważ obecnie skupiliśmy się na układach o najwyższej jakości dźwięku to naturalną koleją rzeczy jest stosowanie analogowych rozwiązań w naszych urządzeniach.

Powrót do pytań

Wokół sprzężenia zwrotnego narosło chyba wiele mitów, jaka jest wg Was rzeczywistość ?

Faktycznie wokół sprzężenia zwrotnego narosło wiele mitów wprowadzających na rynku audio sporo zamieszania. Niektóre firmy wykorzystując niedostateczne zrozumienie specjalistycznych pojęć, kreują pseudonaukowe dywagacje i wielorakie figury retoryczne, w których prawda przedstawiona jest na przemian z fałszem i niedopowiedzeniami. Odbiorca nie rozumiejąc ich, będąc oczarowany popisem retoryki, bierze ją za wierne przedstawienie rzeczywistości. Kolejni producenci przejmują ją, nagłaśniając jako bezsporny dogmat by także czerpać zyski. Tak szerzy się fałsz, tworząc w zawrotnym tempie pozór prawdy. W związku z tym chcemy przedstawić nasze poglądy opierające się na wieloletnich doświadczeniach.
Po pierwsze to nie widzieliśmy jeszcze wzmacniacza bez sprzężenia zwrotnego. Owszem, zdarzały się nie mieć sprzężenia globalnego ale miały sprzężenia lokalne. Np. na jednej ze stron internetowych natrafiliśmy na "poemat pochwalny" na cześć wzmacniacza rzekomo bez żadnych sprzężeń zwrotnych.  Zamieszczono tam schemat ideowy tego wzmacniacza, na którym tych sprzężeń widocznych jest kilka! Nie jest to też przypadek odosobniony. Świadczy zaś totalnej niewiedzy autora bądź raczej o świadomej chęci wprowadzenia klienta w błąd. Tak więc twierdzenia o braku sprzężeń we wzmacniaczu najczęściej mijają się z prawdą - zdarzają się wzmacniacze posiadające sprzężenia zarówno globalne jak i lokalne, jednak reklamowane jako te bez sprzężeń. Producenci - szczególnie ci mniejsi - często powołują się na to, że renomowane firmy nie stosują w swych wzmacniaczach sprzężeń zwrotnych. Spotkaliśmy jednak wiele takich urządzeń o bardzo silnym globalnym sprzężeniu zwrotnym (np. szczytowe wzmacniacze Meridiana, czy też wzmacniacze Jeff`a Rowland`a). Twierdzi się też, że brak sprzężenia jest warunkiem muzykalności. My muzykalność rozumiemy jako oddanie rzeczywistych doznań w czasie koncertu, a nie stworzenie ich przez sprzęt na nowo i wobec takiego podejścia do sprawy uważamy powyższe twierdzenie za nieprawdziwe. Nasz pierwszy wzmacniacz INT-20 jest odbierany przez słuchaczy jako układ z minimalnym sprzężeniem zwrotnym a prawda jest taka, że jest ono tam duże. Zły wpływ globalnego sprzężenia zwrotnego tłumaczy się najczęściej znacznym wzrostem zniekształceń wynikających z opóźnienia sygnału sprzężenia zwrotnego w stosunku do sygnału wejściowego. Jest to niewątpliwie prawda i zniekształcenia te (głównie chodzi o przejściowe zniekształcenia intermodulacyjne - TIM) mogą być poważną wadą takich układów. Można temu jednak zaradzić. Należy zastosować odpowiednio szybkie układy, co jest przy obecnej technologii jak najbardziej realne. Sytuację można dodatkowo poprawić przez zastosowanie odpowiednich układów korekcji (np. sprzężeń lokalnych), które mają mieć pozytywny wpływ także na inne parametry układu. Problem zniekształceń TIM i walki z nimi jest znany od wielu lat. Brak globalnego sprzężenia zwrotnego może być szczególnie negatywnie odczuwany na basie. Głośnik niskotonowy ma stosunkowo ciężką membranę o dużej bezwładności. Aby w pełni kontrolować jej ruch potrzebne jest porównanie sygnału na wyjściu wzmacniacza z sygnałem wejściowym, co ma miejsce w przypadku istnienia sprzężenia globalnego. Przy jego braku dodatkowym problemem jest duża rezystancja wyjściowa wzmacniacza (mały współczynnik tłumienia). Dlatego wzmacniacze takie są dużo bardziej wrażliwe na pracę z różnymi obciążeniami (kolumnami, kablami). Niektórzy twierdzą, że jest odwrotnie, tyle że nie podają żadnego sensownego uzasadnienia, nie znamy też takiego przypadku z praktyki. Jedna z firm tłumaczy to np. tak: "dzieje się tak dlatego, że impulsy przyspieszające lub zatrzymujące membrany głośników są dostarczane bezpośrednio z wyjścia wzmacniacza (bez żadnych opóźnień)" - chodzi tu o opis w/w wzmacniacza. Kompletny nonsens, bo niby skąd są dostarczane impulsy ze wzmacniacza ze sprzężeniem jeśli nie z wyjścia. O jakim opóźnieniu może być mowa, szczególnie dla basu (stosunkowo mała szybkość narastania/opadania sygnału) ?

Nie negujemy tu rozwiązań z płytszym sprzężeniem zwrotnym. Tak skonstruowane są zresztą ostatnie nasze wzmacniacza gdzie zastosowaliśmy precyzyjnie dobraną kombinację sprzężenia globalnego z lokalnymi. Stosowana przez nas metoda polega na precyzyjnym doborze proporcji pomiędzy głębokościami poszczególnych sprzężeń lokalnych a głębokością sprzężenia globalnego tak aby uzyskać na drodze testów odsłuchowych najlepszą jakość brzmienia we wszystkich jego aspektach dla różnego rodzaju muzyki. Bardzo płytkie sprzężenia zwrotne, lub brak globalnej pętli sprzężenia czy tendencje dążące do wyeliminowania w ogóle sprzężeń w niektórych konstrukcjach lampowych są jak najbardziej celowe tyle, że zarezerwowane do bardzo drogich urządzeń. Dobór jakości elementów, ich parowania i zasilania jest tu bowiem ekstremalnie krytyczny i dopiero wtedy ujawnia się przewaga takich układów. Wynikające z braku wiedzy i doświadczenia niezrozumienie tych i innych zależności czy też po prostu zła wola prowadzą niestety do pojawienia się na rynku wielu nieudanych bądź też mało uniwersalnych (np. dobrze odtwarzających wyłącznie małe składy) produktów, a poddany zewsząd silnej indoktrynacji klient kupuje je ulegając sugestii.

Powrót do pytań

Jak skonstruowane są zasilacze we wzmacniaczu?

Na zasilacz zwróciliśmy dużą uwagę, a jest to jeden z najczęściej lekceważonych podzespołów wzmacniacza. Najistotniejsze jest zachowanie się zasilacza podczas poboru dużego prądu. Wielu producentów podnosi napięcie zasilania, aby uzyskać większą moc wyjściową nie uwzględniając odpowiedniego zwiększenia mocy transformatora. Prowadzi to do tak kuriozalnych rozwiązań, gdzie moc transformatora jest równa lub nawet mniejsza od mocy wzmacniacza. Efektem są gwałtowne zmiany napięcia zasilania przy dużych poborach prądu, które modulują sygnał wyjściowy prowadząc do zniekształceń sięgających kilkudziesięciu %. Dlatego np. w naszych wzmacniaczach znajdują się transformatory znacznie przekraczające wymagania wynikające z mocy wyjściowej i sprawności wzmacniacza. Są to transformatory specjalnie wykonywane do zastosowań audio. Dobrą elastyczność prądową zapewnia duży zapas mocy. Zredukowanie wpływu drgań uzyskaliśmy dzięki umieszczeniu ich na podkładkach tłumiących wibracje. Niewątpliwie najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie stabilizowanego zasilacza, również dla stopni wyjściowych, o jak najmniejszej rezystancji dynamicznej, także dla wyższych częstotliwości. W prostownikach używamy ultraszybkich diod prostowniczych. Często niedoceniana jest też rola zastosowanych w zasilaczu kondensatorów, a ich jakość jest niezwykle istotna. Spotykane są tam kondensatory o przeznaczeniu przemysłowym, często o bardzo dobrych parametrach. Doświadczenie nauczyło nas jednak, że często takie kondensatory przegrywają sonicznie z kondensatorami przeznaczonymi do audio, mimo lepszych parametrów katalogowych. Wynika to z innego spektrum generowanych zniekształceń i nie pomoże tu duża ich pojemność. Dlatego dobieramy kondensatory biorąc pod uwagę wyłącznie właściwości soniczne. Nie negujemy tu całkowicie możliwości użycia kondensatorów o innym przeznaczeniu niż urządzenia audio, gdyż także wśród nich można spotkać przydatne typy - celowość ich zastosowania weryfikujemy na podstawie testów odsłuchowych. Wzmacniacze wyposażane są również w układ "miękkiego startu" przeciwdziałający generowaniu groźnych dla głośników impulsów oraz nadmiernemu forsowaniu kondensatorów zasilacza podczas załączania urządzenia. Poprawę parametrów zasilania uzyskaliśmy także dzięki zastosowaniu akumulatorów, które aktualnie są jednym z podstawowych źródeł prądu dla naszych urządzeń.  Zalety to bardzo duża wydajność prądowa, stabilne i prawie pozbawione szumów napięcie, brak zakłóceń dostających się z sieci zasilającej oraz będących produktem pracy prostownika.  Biorąc pod uwagę koszty zastosowania specjalnych kabli sieciowych i kondycjonerów w klasycznych zastosowaniach, a także możliwość stosowania kondensatorów o niewielkiej pojemności lecz o najwyższej jakości jak BLACK GATE N czy też V-CAP (duże pojemności są bardzo drogie) takie podejście do zasilania jest także uzasadnione z ekonomicznego punktu widzenia. Stosujemy dwie metody zasilania urządzeń. W pierwszej z nich zastosowany jest jeden komplet akumulatorów o pojemności wystarczającej na kilkadziesiąt godzin pracy urządzeń, ładowanych w momencie gdy urządzenia nie pracują. W drugiej używamy dwóch kompletów akumulatorów w ten sposób, że zawsze na przemian jeden komplet jest ładowany a drugi zasila urządzenia.

Powrót do pytań

Jaki układ regulacji wzmocnienia zawierają wzmacniacze?

Klasyczne obrotowe potencjometry mają duży niekorzystny wpływ na brzmienie i są zbyt niedokładne. We starszych wzmacniaczach stosowaliśmy regulację głośności opartą na scalonych, analogowych tłumikach sygnału ze sterowaniem cyfrowym. Początkowo był to regulator Crystala CS3310, który potem zastąpiliśmy układem Burr- Brown PGA 2310 charakteryzujący się dobrą dynamiką, będącą przecież piętą achillesową większości układów scalonych. Innym rozwiązaniem jest użycie przedwzmacniaczy wykonanych na elementach dyskretnych wraz z tłumikami firm Wolfson lub Micro Analog Systems. Ponieważ jednak każdy tego rodzaju układ wnosi zawsze pewną nieliniowość odciskając swe piętno na brzmieniu to obecnie stosujemy rozwiązanie składające się z tłumików wykonanych z precyzyjnych rezystorów przełączanych przełącznikiem wielopozycyjnym lub przekaźnikami w przypadku układów sterowanych pilotem. 

Powrót do pytań

Dlaczego we wzmacniaczach mocy oraz zintegrowanych stosujecie osobny przedwzmacniacz aktywny?

Rozwiązanie z przedwzmacniaczem pasywnym sterującym bezpośrednio końcówką mocy (wzmacniacz zintegrowany), czy też końcówki mocy bez przedwzmacniacza odrzuciliśmy w trakcie doświadczeń, jako rozwiązanie gorsze. Końcówka mocy lepiej pracuje, gdy jest sterowana dużym sygnałem. Docenili to zresztą konstruktorzy sprzętu top hi-end, gdzie zastosowanie przedwzmacniacza aktywnego jest powszechne.

Powrót do pytań

Czy do waszych wzmacniaczy mocy można stosować przedwzmacniacze pasywne?

Jest to możliwe. W przypadku zastosowania przedwzmacniacza pasywnego należy użyć interkonektu o małej pojemności.

Powrót do pytań

Czy dążycie do maksymalnego uproszczenia ścieżki sygnału fonicznego?

Uważamy, że należy znaleźć optymalne rozwiązanie przy założonej konstrukcji układu. Wygląda to mniej więcej tak, że upraszczając ścieżkę sygnału dochodzimy do takiego punktu, gdy dźwięk zaczyna się pogarszać. Taka sama sytuacja nastąpi też przy nadmiernym rozbudowaniu ścieżki sygnału. Nigdy nie kierujemy się jakimś specjalnym dążeniem do uproszczenia. Wychodzimy na ogół od prostego układu, stopniowo rozbudowując go aż do momentu, gdy przestanie to przynosić poprawę brzmienia. Takie postępowanie jest najrozsądniejsze. Śmieszy nas, gdy niektórzy podkreślają, że zastosowane przez nich elementy do montażu powierzchniowego SMD mają na celu poprawę brzmienia dzięki skróceniu ścieżki sygnału. Zapominają jednak dodać, że zastosowane elementy SMD są gorszej jakości w stosunku do elementów klasycznych, a zysk jest jedynie po stronie kosztów. Wysokiej klasy elementy SMD są rzadko spotykane. Przykładem nonsensu bezkrytycznego skracania ścieżki sygnału może być przedwzmacniacz. Zakładając maksymalne uproszczenie nie powinno się go stosować. Powinna być tylko regulacja pasywna sterująca bezpośrednio końcówką o dużym wzmocnieniu. Jednak w top hi-endzie przedwzmacniacz aktywny jest niemal niezbędnym elementem i mało kto podważa sens jego zastosowania. 

Powrót do pytań

Czy stosujecie układy zbalansowane ?

Wykonanie w pełni zbalansowanego wzmacniacza wiąże się ze znacznie większym kosztem w porównaniu z konstrukcją tradycyjną. Wiąże się to z potrzebą zastosowania w przybliżeniu podwójnej ilości podzespołów. Uważamy że w średnich przedziałach cenowych rozwiązanie takie nie ma większego sensu, gdyż musi prowadzić do zbyt daleko idących oszczędności i lepszy stosunek jakości do ceny dają tradycyjne układy. Dlatego podstawowe modele naszych wzmacniaczy nie są konstrukcjami zbalansowanymi, woleliśmy większe środki przeznaczyć na lepszej jakości elementy, co naszym zdaniem dało lepszy efekt. Jest dużo wzmacniaczy symetrycznych, szczególnie tych tańszych wytwarzanych bardziej dla podniesienia własnego prestiżu w oczach klienta, a nie z potrzeby dbałości o jakość dźwięku. Często jest to też jedynie tylko częściowo symetryczny układ, a w skrajnym przypadku tylko wejście układu. Natomiast przy najwyższych pułapach cenowych i jakościowych, gdzie o postęp w jakości brzmienia jest już trudniej, takie rozwiązania mogą już być w pełni uzasadnione i przez nas zastosowane.

Powrót do pytań

Dlaczego nie stosujecie klasy A w Waszych wzmacniaczach tranzystorowych?

Klasa A jest niewątpliwie dobrą drogą do osiągnięcia wyrafinowanego brzmienia, ale też nie jedyną. Wzmacniacze takie mają małą sprawność z czego wynika konieczność zastosowania wielu równolegle połączonych tranzystorów mocy, dużych obudów i radiatorów odprowadzających ciepło, rozbudowanych zasilaczy dużej mocy itp. Prowadzi to do znacznego wzrostu ceny urządzenia i dlatego budzi poważne wątpliwości co do sensowności tego rozwiązania. Poza tym osiągnięcie prawidłowej kontroli niskich częstotliwości jest znacznie prostsze w klasie AB. Określenie "klasa A" jest też często nadużywane poprzez używanie go w stosunku do urządzeń, które tak na prawdę z prawdziwą klasą A nie mają nic wspólnego. Tanie wzmacniacze, pracujące w klasie A są na ogół kiepskie lub dobrze pracują tylko z niewielką ilością zespołów głośnikowych. Automatyczne utożsamianie klasy A z dobra jakością dźwięku jest błędne. Klasa AB pozwala na łatwe uzyskanie wysokiej mocy wyjściowej. Biorąc pod uwagę te czynniki zdecydowaliśmy się na zastosowanie klasy AB z zastosowaniem szeregu układów korekcyjnych minimalizujących zniekształcenia wnoszone przez wzmacniacz.

Powrót do pytań

Jak odnosicie się do wzmacniaczy lampowych?

W wielu, a może nawet i  w większości przypadków lampowe wzmacniacze mocy są dla nas nie do przyjęcia. Wiele się mówi o liniowości lampy nie mającej odpowiednika w elementach półprzewodnikowych. Zapomina się jednak o tym, że układ należy traktować jako całość, a nie pojedynczy element i ten zbudowany z elementów półprzewodnikowych najczęściej jest bardziej liniowy od tego zbudowanego na lampach. Problemem są duże zniekształcenia generowane przez większość wzmacniaczy lampowych. Pół biedy, jeśli są to tylko parzyste harmoniczne w małych ilościach. Niektórzy odbierają je korzystnie jako dobarwiające dźwięk, co jednak z rzetelnością nie ma nic wspólnego. Urządzenia takie cechujące się dużą ilością zniekształceń harmonicznych, mimo nieraz przyjemnego brzmienia niejednokrotnie sprawdzają się jedynie dla małych składów, nieskomplikowanej muzyki. Często dochodzą do tego zniekształcenia wynikające z przesterowania wzmacniacza o zbyt małej mocy, wąskiego pasma przenoszenia, małej wydajności prądowej, małego współczynnika tłumienia itp. Wzmacniacz, którego zalety zaczynają się i kończą na barwie średnicy to zdecydowanie za mało. Wielu ulega specyficznemu brzmieniu niektórych urządzeń. Dla nas jednak idea sprzętu audio polega na wiernym oddaniu rzeczywistości, a nie kreowaniu jej na nowo. Wzmacniacz narzucający własne brzmienie nie jest dobrym wzmacniaczem. Musimy sobie odpowiedzieć na pytanie czy chcemy słuchać jak brzmi dane nagranie czy też jak brzmi sprzęt. Nie powinna decydować tu też moda, wiele firm stworzyło tu sztuczny mit tylko po to, aby zaistnieć na rynku. Nie negujemy jednak sensu zastosowania lamp, gdyż istnieją również takie urządzenia lampowe, które są całkowicie rzetelne pod względem przekazu. Zrobienie dobrego układu lampowego wymaga pomimo jego prostoty szczególnej staranności przy doborze elementów, ich jakości, projekcie zasilania itp. Są to rozwiązania kosztowne jednak mogące przynieść w hi-endzie określone korzyści. Perfekcyjnie wykonane lampowe wzmacniacze mocy, szczególnie te na triodach, pracujących w klasie A  należą niewątpliwie do świetnych rozwiązań w zakresie top hi-endu. O ostatecznej ocenie danego rozwiązania decyduje dźwięk, a nie sam fakt zastosowania tranzystorów, czy też lamp. Nie do przyjęcia jest dla nas dzielenie dźwięku na lampowy czy tranzystorowy. Dźwięk naturalny jest tylko JEDEN i nie ma dla nas znaczenia z jakiego typu urządzenia pochodzi. Pojęcie dźwięku lampowego jest niestety często używane przez jego zwolenników dla podkreślenia bardziej odstępstw niż podobieństw (na ogół pewnie nieświadomie) do dźwięku prawdziwego.

Powrót do pytań

Czy we wzmacniaczach stosujecie wzmacniacze operacyjne?

Pierwsze nasze wzmacniacze opierały się na założeniach, które stosujemy do dzisiaj. Były one (w tym także INT-20) jednak zbudowane z wykorzystaniem układów scalonych (wzmacniaczy operacyjnych). Stąd pojawił się problem z uzyskaniem satysfakcjonującej nas dynamiki i otwartości brzmienia.  Jest to w znacznym stopniu konsekwencją budowy stopnia wejściowego opartego o źródła prądowe z góry ograniczające jego prąd. Niestety wada ta jest także powielana w konstrukcjach opartych o elementy dyskretne – po prostu większość konstruktorów ma podejście bardzo schematyczne korzystając z podręcznikowych układów. Tymczasem więcej można osiągnąć zmieniając w prosty sposób topologię układu. U nas prądy wejściowych tranzystorów mogą ulec wielokrotnemu zwiększeniu w momencie gwałtownego wzrostu zapotrzebowania na prąd wzmacniacza, co ma kapitalne znaczenie dla dynamiki i zniekształceń dynamicznych (TIM). Pominięcie wzmacniaczy operacyjnych w naszych układach (nie tylko we wzmacniaczach mocy) pozwoliło na poprawę takich aspektów brzmienia jak otwartość, odwzorowanie trójwymiarowości przestrzeni, barwa.

Powrót do pytań