Branko Nojković: Moja audio priča (8)

Submitted on: 21 окт 20

Website Address:

Category: Blog: Branko Nojkovic

Website Rating:

Author's Description:

DOUBLE-BLIND ABX TESTOVI

 

Voleo bih da znam da li je neko kod nas (kao što to postoji u zapadnim zemljama) napravio kvalitetnu kutiju za DOUBLE-BLIND ABX testove i ako jeste, da li se ona pojavljuje na sajmovima i izložbama audio tehnike da bi se tamo poredili izloženi uredjaji?

Da li bar neki naši proizvodjači imaju ovu kutiju i, pored prodajnog, i tzv. Audio Salon za slušanje i poredjenje uredjaja, dovoljno veliki i akustički idealno obradjen, sa bar desetak sedišta za muzički i audiofilski obrazovane slušaoce (kao što je to u podrumu imao Duško Dragović), zatim LP ploče i diskove sa posebno odabranom muzikom odličnog tehničkog i muzičkog kvaliteta snimka, vrhunsku audio liniju, da bi se samo jedna komponenta uredjaja u njoj mogla porediti sa drugom i ocenjivati razlika u njihovm audio kvalitetu iz statistički obradjenih zaključaka više kompetentnih ljudi.

Pročitati i sledeće:

David Clark: „High-Resolution Subjective Testing Using Double-Blind Comparator“, JAES, Vol. 30, Issue 5, pp. 330 – 338, May 1982.

Jedna od ABX kutija relativno novijeg datuma koja se nudi na tržištu, a koristi vrlo kvalitetna relea za switching i nije previše skupa (oko 1000 US dolara) je :

AVA ABX Comparator (Dizajner:  Frank Van Alstin).

 

 

U TO VREME I KASNIJE, POSLE 2000-TE,

U AUDIO ČASOPISIMA SU SE POJAVILI NOVI, ZNAČAJNI RADOVI…

…svetskih dizajnera, koje sam sa pažnjom više puta čitao, razradjivao ih i pripremao se da ih upotrebim u svojim budućim projektima. To su bili sledeci radovi:

  1. Walt Jung: “ Build Ultra Low Noise Voltage Reference“, Electronic Design, Analog Appl., June 24, 1993, p. 74, 75.
  2. Walt Jung: „Getting the Most from IC Voltage References“, Analog Dialogue, 28 Jan 1994, p. 13 – 21
  3. Walt Jung: „Regulators for High-Performance Audio“, Part 1, 2, The Audio Amateur (TAA) 1/95, p. 8 – 19, 2/95, p. 20 – 48.
  4. Jan Didden: „Regulators for High-Performance Audio“, Part 3, TAA 3/95, p. 20 – 30..
  5. Gary A. Galo:  „Regulators for High-Performance Audio“, Part 4, TAA 4/95, p. 34 – 43.
  6. Walt Jung: „Regulator excels in noise and line rejection“, EDN, Jan 2, 1997, p. 92, 93.
  7. Walt Jung: Low Noise Power for Analog Circuits“, Electronic Design, Analog Appl., June 23, 1997, p. 65 – 68.
  8. Erno Borbely: „JFETS THE NEW FRONTIERS, PART 1 and 2“, Audio Electronics, 5 and 6/99.
  9. Walt Jung: „Improved Positive/Negative Regulators“, Audio Electronics, 4/2000, p. 8 – 19.
  10. Walt Jung: „Sources 101: Audio Current Regulator tests for High Performance – part 1, 2“, audioXpress 2007.
  11. Walt Jung: „High Performance Current Regulators Revisited“ („Two All-Weather CCS-s“), audioXpress, 4/09, p. 40 – 42. (VRHUNSKI CCS).

 

OD 2012 PONOVNO AKTIVIRANJE U AUDIO HOBIJU

POJAVILE SU SE ZNAČAJNE NOVE AUDIO KNJIGE

Bob Cordell : „Designing Audio Amplifiers“, ISBN: 978-0-07-164024-4,  McGraw-Hill, 2011 (608 stranica). (pokazati knjigu).

Skoro se pojavila nova verzija gornje knjige, drugo izdanje, dosta proširena, ali nema je na internetu besplatno, može da se naruči direktno od autora, ali, nažalost, veoma je skupa, tj. US$200,00.

Douglas Self: „Audio Power Amplifier Design Handbook“, VI edition, Focal Press, 2013 (718 stranica). (pokazati knjigu).

… koje daju analize raznovrsne problematike u vezi sa elektronikom u audio pojačavačima kakve ranije nisu mogle da se pročitaju na jednom mestu.To su izuzetne i nezamenljive knjige za svakog audio elektroničara i svako ih treba u celosti bar jednom pročitati.

 

 

NOVI RADOVI I IDEJE

…U VEZI SA SVIM ONIM ŠTO JE ZAPOČETO OD 1992., I ZA ŠTA JE PRIKUPLJEN MATERIJAL, KAO I SA NEKIM NOVIM STVARIMA, A ŠTO NIJE REALIZOVANO… I VEROVATNO NEĆE NI BITI, ZBOG MOJE STAROSTI I ZDRAVSTVENIH PROBLEMA

Ti radovi se odnose na sledeće:

 

STUDIRANJE SLEDEĆIH SPOJEVA

  • CASCODE circuit (kompozit tranzistor) – važne osobine:

Zbog svojih nelinearnih karakteristika, tranzistori nisu idealni za korišćenje u prenosu audio signala, tj. ne važi princip „straight wire with gain“. Zato se dizajneri dovijaju na razne načine da tu manu redukuju. Jedan od načina, koji je davno opisao Nelson Pass u svom članku „Cascode Amp Design“ je upotreba tzv. „kaskodnog“ spoja dva tranzistora (sl. 45a.).

Ne ulazeći u detalje, evo nekoliko citata raznih dizajnera u vezi sa osobinama ovog spoja:

Nelson Pass: „Cascode Amp Design“, Audio, March 1978 or (Pass Labs: Articles),…:

„Class A operation reduces nonlinearities due to current fluctuations through transistor. However it does not affect nonlinearities due to voltage changes. There is a method for eliminating such nonlinearities called Cascode operation, where the voltage across transistor Q1 (master, gain) is frozen at a constant value, completely eliminating voltage-induced distortion…“.

From Nelson Pass „A75 Pwr Amp“, (TAA 4/92, Part 1)“:

„…Common base trans. (slave) Q2 do not add current gain, but merely shield gain trans. Q1 (master), from the output voltage fluctuations. In doing so it reduces distortion and improves speed of Q1, while contributing very little of its own characteristics…“.

From Nelson Pass „F5 Turbo Pwr Amp“:

„…Common base tranz. (slave) Q2 contributes very little of its own characteristics to the amplification, but it acts like a voltage umbrella, shielding the gain trans. Q1 (master) from high DC voltage and noise of the power supply rails (psrr)…“.

From Cordell’s book: „Designing Audio Amplifiers“, p. 258 and 259:

„…Common base trans Q2 (slave) bear the greatest portion of the pwr dissipation. Since it is not really in the signal path, it can be slower device  without affecting the speed of the gain trans. Q1 (master). Q1 then see a much smaller collector-emitter voltage (about 3 – 5 Vdc) and dissipate much less pwr (about the order of magnitude less) then Q2. As a result, Q1 can be fast small signal trans. Q1 in this config. also operate at fairly low temp., which improve its temp. stability…“.

From Erno Borbely’s „Measuring Nonlinear Distortions“, Part III, TAA/3/90, p. 18:

„…The most efficent way of improving the static nonlinearity, caused by the „Early“ effect and the dynamic nonlinearity caused by the junction capacitance modulation is to use CASCODE configuration…“.

 

  • BIAS FOR Cascode Input Diff. Pair:

Zanimljivo je kako neke odlične ideje mogu da se nadju i u veoma starim dokumentima. Tako sam našao u staroj RCA knjizi, tj. Data-Sheets za linearna integrisana kola podatke za čip CA3095E – Super Beta Transistor Array (sl. 46.), gde je prikazan kaskodno vezan diff. par sa veoma uparenim tranzistorima kao i tri posebna slobodna tranzistora. Ono što je ovde zanimljivo je da je dat i vrlo rafinirani način za bias kaskodnog super-beta para. Tu je trebalo dodati samo spoljni otpornik za dovod struje sa „+“ napajanja (sledi citat is teksta u data sheet): (pokazati CA3095E data sheet).

 

 

„An internal voltage-limiting network (diodes D1, D2 and p-n-p transistor Q5) incorporated in the differential cascode amplifier, assures that the applied collector-to-emitter voltage of each super-beta unit is maintained below two volts.

Bias current for this network  must be supplied by an external source. This bias current can be obtained by simply connecting a resistor (koji sam ja, naravno, zamenio izvorom konstantne struje, tj. CCS) from pin 11 to the positive supply of the differential amplifier.

The return path for most of the bias current is through the substrate, Pin 5, rather than through the common emitter, Pin 8. This arrangement provides superior common-mode and power supply rejection. As a general rule of  thumb, the current supplied into Pin 11 should be approximately 0.04 to 0.1 times the value of the quiescent current of Pin 8″.

Ovaj bias metod bih koristio u svakom kaskodnom diff. paru zbog svog elegantnog rešenja.

 

  • CFP = Complemrntary Feedback Pair, ili „Sziklai“ (čitaj: „Heklai“) Pair, ili Compound Pair, ili Komplementarni Darlington odnosno tzv. Super-Beta Transistor

Ovo je spoj dva komplementarna (NPN i PNP) tranzistora, gde, kao i kod „Cascode“ kompozita, imamo dva tranzistora: Q1 (gain, master, input) i Q2 (slave). NPN kompozit – CFP nastaje spojem Q1 (master)=NPN i Q2 (slave)=PNP (sl. 46a1.), a PNP kompozit – CFP nastaje spojem Q1 (master)=PNP i Q2 (slave)=NPN (sl. 46a2.). Preporuka je da se, uz pomoć otpornika ili, još bolje, CCS,  struja kroz Q2 (slave) podesi da bude oko 10 puta veća od struje kroz Q1 (master, input), zato što se postiže bolja linearnost (doduše i nešto više šuma). Koristi se najčešće u kolu ulaznog diff. para, i kod izl. tranz., naročito za rad u klasi A. O osobinama ovog spoja pogledati više u knjigama:

    1. Bob Cordell : „Designing Audio Amplifiers“, ISBN: 978-0-07-164024-4, McGRAW-HILL, 2011, strane 105, 106, 257 – 259, 294, 295.
    2. Douglas Self: „Audio Power Amplifier Design Handbook“, VI edition, Focal Press, 2013, Chapter 6: strane 136, 137.
    3. R. N. Marsh: „POOGE-3“, TAA 4/85, p. 40.

 

Zanimljivo je takodje poredjenje  sa „Darlington“ tranzistorima (sl.46a3.) koje je dao Rod Elliott na svom sajtu:

ESP (Elliot Sound Products): „Compound (Sziklai) Pair Vs. Darlington Pair“,

www.sound.whsites.net/articles/cmpd-vs-darl.html

gde pokazuje da je termička stabilnost mnogo bolja kod CFP-a, veća je linearnost kod CFP-a, da oba spoja zahtevaju da se tranzistori Q1 i Q2 ne stavljaju na isti hladnjak jer se degradira termička stabilnost, itd.

 

CCS i Vref (IZVORI KONSTANTNE STRUJE I NAPONSKE REFERENCE):

  • Kod izvora konstantnog napona (CVS = Constant Voltage Source), odnosno naponskog generatora, na pr. baterije, ispravljenog napona iz mreže, preko trafoa, dioda ili mosta i elektrolit-kondz., karakteristično je da mu je, u idealnom slučaju, teorijski, unutrašnja otpornost jednaka nuli, a ako se gleda u korišćenju u audio svrhe, to je impedansa i poželjno je da bude nula u celom audio opsegu. U praksi to nije ostvarljivo već CVS poseduje neku, relativno malu, unutrašnju, ili, što je isto, izlaznu otpornost, odnosno (izlaznu) impedansu u audio frekventnom opsegu, (koja raste sa porastom frekvencije) i zbog toga će na toj otpornosti da se javi pad napona za vreme opterećenja spoljašnjim potrošačem (na pr. pojačavačem), pa će i napon na izlazu varirati u ritmu promene spoljašnjeg opterećenja. U projektovanju izvora konstantnog napona, tzv. Series ili Shunt Regulator-a, cilj je da se u celom audio opsegu postigne što manja unutrašnja impedansa, pa ih zato u audio primenama nazivamo Low-Z Regulators.

 

  • Kod izvora konstantne struje (CCS = Constant Current Source), odn. strujnog generatora, karakteristično je da mu je, u idealnom slučaju, unutrašnja otpornost, ili, što je ustvari isto, izlazna otpornost, teorijski, beskonačno velika, a ako se gleda u korišćenju za audio svrhe, to je beskonačno velika (izlazna) impedansa, dakle sasvim suprotno od CVS-a.

U praksi to nije ostvarivo već CCS poseduje neku, relativno veliku, unutrašnju otpornost, odnosno impedansu u audio frekventnom opsegu, i zbog toga u strujnom izvoru struja neće biti konstantna nego će varirati sa promenom na red sa njom vezanog spoljašnjnjeg promenljivog opterećenja – na pr. u nekom delu pojačavača, te će ta promena uticati na audio signal i izobličavati ga. U projektovanju izvora konstantne struje (CCS) za audio potrebe, cilj je da se napravi CCS sa što većom izlaznom impedansom u celom audio opsegu.

Ovo je našlo svoju primenu kod problema prenosa signala kablovima na fizički udaljene tačke. Naime kod naponskih generatora često kablovi imaju, ako su dugački, znatnu otpornost (koja se ustvari sabira sa malom unutrašnjom otpornošću naponskog generatora) pa, ako je ona reda veličine otpornosti potrošača, dolazi do znatnih gubitaka u visini napona koji stiže do potrošača zbog pada napona na kablovima. Kod strujnih generatora situacija je obrnuta jer je izlazna (unutrašnja) otpornost (impedansa) samog strujnog generatora znatno veća od otpornosti čak i veoma dugih kablova pa njihova otpornost ima relativno malo uticaja.

Postoji posebna grupa strujnih izvora, tzv. VCCS (Voltage Controlled Current Sources), gde se razne vrste senzora (opticki, temperaturni, gasni, itd.) sa promenljivim naponom na svom izlazu (u funkciji od promene parametra koji mere) priključuju na CCS-ove koji služe kao daljinski predajnici promenljive struje (naravno žičani), a koji sa vrlo malim gubicima na dužim kablovima vrše prenos signala do prijemnika (tzv. Data Acquisition System) gde se sakupljaju i obradjuju podaci, (na pr. u PC-u sa kružnim programom u vremenu, koji se koristi u raznim industrijskim ili drugim procesima za automatsko upravljanje).

Izuzetna i iscrpna literatura iz ove oblasti je:

    1. Linden T. Harrison: „Current Sources & Voltage Refferences“, Elsevier, 2005.
    2. Walt Jung: „Sources 101: Audio Current Regulator tests for High Performance – part 1, 2“, audioXpress 2007.
    3. Walt Jung: „High Performance Current Regulators Revisited“ („Two All-Weather CCS-s“), audioXpress, 4/09, p. 40 – 42. (NAPOMENA: Ovaj rad predstavlja najbolji i najuniverzalniji CCS na koji sam ikada naišao, ogromne izlazne impedanse, uz mogućnost korišćenja visokih napona uz male struje – na pr. za cevnu elektroniku, što sam iskoristio u predlogu za modifikaciju cevnog phono preamp-a „EROS“ sa pasivnom RIAA-om, kasnije više o tome, kao i većih struja (naravno uz niže napone) – do 500mA, a korišćen je u oba moja rada za Low-Z Shunt Regulatore, i o tomeće biti više reči kasnije. W. Jung je u tom radu koristio Supertex-ov tzv. „Depletion Mode Mosfet“ DN2540N5.).

 

Comments are closed.