Здравей Гост

0 Потребители и 1 Гост преглежда(т) тази тема.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 5668
    • Профил
Тази тема е нещо като продължение на опитите ми да напиша тема за конструиране на озвучителни тела, които подновявам на всеки 1-2 години.

Беседа за Управление на тока на самоиндукцията

Токовото управление е един от последните жилави и устойчиви щамове на аудиофилска болест, който оцелява по причина, че наистина съществува.

Токово управление имаме, когато в обратната връзка на усилвателя е включен и импеданса на озвучителното тяло. По този начин се получават два ефекта, изходното съпротивление на усилвателя е по-високо от типичното и коефициента на усилване става пропорционален на импеданса. - косвено тока през озвучителното тяло става по-постоянен, за разлика от усилвателите на напрежение, които имат постоянен коефициент на усилване и за дадена амплитуда на входа дават точно определена амплитуда на изхода.

Желаният ефект е токово управление в ниските честоти, където този вид усилватели преодоляват импедансните пикове от системния резонанс. Съответно имаме повече бас. Въпросът е дали този бас ни трябва. В затворен обем, може би. Току що разглеждах 26 сантиметров Сийс в ТЛ, който върви гладко до 15 херца.

Желаният ефект в средните и високите честоти обаче е само високото изходно съпротивление, което не позволява на тока от самоиндукцията (back EMF) на динамичен високоговорител да свърши много работа. Съответно това води до понижени изкривявания, при това в желаната пропорция.

Има метод за дизайн на разделителни филтри, който се нарича токово управление. Това название обаче не е самообясняващо се и е объркващо. То просто е неправилно, а това е пречка към по-нататъшното овладяване на знанието.

Дефиниция: Управление на тока на самоиндукцията.
Цел: отслабване или елиминиране на допълнителното, ненужно и деструктивно демпване осъществявано от есектромагнитната спирачка формирана между самоиндуциращата се при движение бобина и ниското изходна съпротивление и/или паралелните елементи на филтъра.

Сега вече с правилната дефиниция в ума, домораслият дизайнер може да седне и да работи с правилно целекуказване.

Очевидно от досегашните методи, последователното съпротивление на кабелите и елементите във филтъра не е достатъчно за да произведе желаният ефект.
От скорошни широко обсъждани публикации става ясно:
- че покачващият се с честотата импедас на филтъра поставя говорителя (чийто импеданс също се покачва) в константно съотношение с импеданса на захранването, което било хубаво; и
- че повишаването на импеданса между паралелните вериги във филтъра и звуковата бобина също води до подобрения в звученето, които са, както субективни, така и измерими. Причина: на токът от самоиндукцията отново не е предоставена верига през която да протече с пълната си потенциална големина, тоест той е разтоварен.

Очевидно от дефиницията и двата случая, става въпрос за управление на тока на самоиндукцията, а не за нещо друго.

Няма как да говорим за токово управление, когато използваме модифицирана конвенционална схема на филтър и конвенционален напреженов усилвател.

Пример за филтър, който черпи ток огледален на импеданса на говорителя, изглежда доста по-различно: https://www.current-drive.info/projects/clean-current-speaker

Важно: усилвателят на ток води до редица сериозни проблеми и няма особено много предимства, както се митологизира. От целия списък проблеми, които са описани от много автори, основният и достатъчен за мен е факта, че АЧХ на озвучителните тела става силно разбалансирана и неестествена.

Управляваните с напрежение динамични високоговорители не са индустриален компромис резултат от заговор на мързеливци.
Не, импеданса се покачва не само по непреодолим природен закон вграден в индустриалното производство, а и защото необходимите ход и работа за един цикъл на мембраната намаляват с честотата. Съответно необходимите  работа и ток също намаляват с честотата и това се отразява съвсем ясно в ИЧХ.
Физичните закони на материалознанието и акустиката също се намесват, мембраната преминава в различен от буталният режим, а също и излъчването се стеснява по акустично-физични причини.
Този проблем не се решава с токова еквализация, защото тя ще реши само проблема с консумираната мощност, но не и с материалите и акустиката. (Диаграмата на излъчване ще остане стеснена, съответно общата излъчена енергия ще е по-ниска от измерената по оста)
Решава се с 3-4, дори 4.5 ленти. (При което всеки говорител излъчва достатъчно широко и равномерно в лентата в която работи)
Тоест, ние най-напред трябва да постигнем съгласие между акустиката, геометричните размери на озвучителното тяло и излъчвателите, а след това с тока, ако такова противоречие изобщо възникне.
Класическите напреженови филтри ти дават all kinds of angles on SPL. Имаме всички видове наклони и стръмности на свое разположение за да имплементираме, както балансирана амплитуда/налягане, така и вече с дефиниция, която е самообясняваща се да управляваме тока от самоиндукцията. И на последно място при нужда и изобилие от ресурси да модифицираме импеданса и съответно дампинг фактора за няколко процента токов елемент.

Допълнителни съображения

Идеала за говорител с нисък Qms от 60-те и 70-те;
Изходните автотрансформатори на Макинтош;
Идеала за говорител от 50-те и 60-те с мощен алнико мотор и супер характеристики, който в днешно време ни кара да се чешем по главите, защото наблюдаваме всевъзможни аномалии, а често и не звучат особено добре на съвременни усилватели;
Апериодичнатя кутия на E.J. Jordan;
Първите трансмисионни линии.

Това е танца на инженерите и учените около тока и наппежението с отчитане на така важното механично демпване от окачването и кутията.

Важно: където говоря за самоиндукция имам предвид "противо ЕДН", мисля че е повече от очевидно, но на някои хора им пречи по някаква причина.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 5668
    • Профил
Re: Беседа за Управление на тока на самоиндукцията
« Отговор #1 -: Януари 29, 2021, 02:27:17 14:27 »
Допълнително четене:

Написаното в настоящата тема допълва и обяснява в много голяма степен констатациите в тази тема: http://penkiller.com/index.php/topic,2500.0.html - отделна система за музиката от всяка музикална епоха
Тази статия изключително добре допълва ретроспективната ми статия от предишния линк: http://education.lenardaudio.com/en/12_amps_8.html мастерирането на записите следва видовете аудитория и стиловете музика, същото се отнася и за взаимовръзката мастериране - техника, а като под вид озвучителните тела също си взаимодействат с усилвателите.

Тук има обяснение за импеданса, което много хубаво ще Ви се върже с току-що прочетеното в уводната публикация: http://education.lenardaudio.com/en/05_speakers_3.html трябва да си подберем говорителите внимателно и да съблюдаваме да ги използваме в зоната им на импедансно плато и относително не насочено излъчване.
Озвучителното тяло с равен импеданс с малки вариации има предимствата и на токово и напреженово управление.

На много места ще срещнете цели оди и балади от хвалебствия по адрес на токовите усилватели, като винаги изводите са основани на митологеми.  Например тук, някой е написал цяла книга по темата: https://www.current-drive.info/
Всичко, което можете да прочетете във възхвала на токовите усилватели е много категорично развенчано обаче тук: https://sound-au.com/articles/current-drive.htm
Още изводи за практическото безмислие на токовото управление има тук: https://sound-au.com/project56.htm в раздел Изводи.
Следва да се обърне внимание обаче на следното:
Цитат
There have been many claims over the years that current drive is the best, and some may claim it's the only way to drive loudspeakers, as it reduces distortion and allows the speaker to work the "way it was intended".  While there is some discussion of this on the Net (see [ 2 ] as an example), there is little real evidence that the benefits are anywhere near as great as claimed.  Tests I've run show no improvement, but I admit that my test equipment is not really laboratory standard, so maybe I missed subtle effects?  I don't think that I missed anything, considering that I've been messing with current drive for well over 40 years.  All loudspeaker drivers are designed and manufactured based on the high probability that they will be connected to a voltage amp, not a current amp.  While there does seem to be evidence that some distortion 'mechanisms' are reduced by current drive, there are so many other problems with it that no serious manufacturer has ever bothered.
Тук обсъждаме удебеления и подчертан шрифт. Действително може да се измери и чуе, че изкривяванията намаляват, шума също може да бъде намален, а детайлите се увеличават... с управление на големината на тока на самоиндукцията и в много малка степен дампинг фактора, което е цивилния вариант на т.н. токово управление, а всъщност в случая с напреженов усилвател е просто отново управление на тока от самоиндукция или т.н. дампинг фактор.

Усилвател на напрежение - обратната връзка се състои от R1 между изхода и входа и R2 между входа и земя. Коефициента на усилване е съотношението R1 / R2 +1;
Усилвател на ток - същото, само че R1 е вече товара, а R2 е с по-различна стойност. Коефициента на усилване отново е равен на R1 / R2 +1, само че заради вариациите в импеданса на озвучителното тяло и коефициента на усилване варира заедно с него, съответно, напрежението варира заедно с импеданса и кара тока да бъде приблизително константен през товара.

Трябва ли ни това нещо при положение, че имаме озвучително тяло с приличен импеданс, добра диаграма на излъчване и задоволителен бас? Естествено, че не.

Управлението на самоиндукцията в средите и високите е много по-важно за да имаме по-ниски изкривявания и повече детайли. Това най-лесно се постига с филтри първи ред, които освен всичко останало имат и по-добро поведение при импулси. Ако филтър първи ред не е възможен по някаква причина, то трябва да вземем мерки да увеличим съпротивлението на веригата формирана от звуковата бобина и паралелните елементи във филтъра, евентуално и между звуковата бобина и усилвателя, достатъчно много за да намалим изкривяванията заради електромагнитната спирачка и достатъчно малко за да не се разбалансира АЧХ или да не загубим прекалено много чувствителност.

АЧХ се разбалансира при управлението по ток заради това, което намекнах в уводната публикация, има си природни закони според които говорителя постига равна или някаква определена АЧХ с чист източник на напрежение. Ако ООВ е по ток, то говорителят ще черпи ненужно много ток около резонанса си и в горната част от лентата си, където импеданса му ще се повиши, съответно и АЧХ по оста ще стане с подтиснати среди и изразени бас и високи.

Отделен е въпросът ако усилвател на ток се използва в комбинация с озвучително тяло излъчващо на 360 градуса.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 5668
    • Профил
Re: Беседа за Управление на тока на самоиндукцията
« Отговор #2 -: Януари 29, 2021, 05:20:41 17:20 »
Едно от най-важните неща, които трябва да се разберат, е че независимо от всичко, ефективността на говорителите е една и съща, както с напреженово управление, така и с токово. Разликите в изкривяванията са пренебрежими освен в частният случай филтър с управление на тока от т.н. обратна самоиндукция.
Токовото управление е абсолютно равносилно на еквализация, без значение пасивна или активна.

Има и други, които се дразнят от митове, легенди и гуруто експлоатиращи интересни и неясни термини: http://hifisonix.com/current-and-voltage-feedback-amplifiers/ категорично, във всички случаи това са усилватели на напрежение, разликата, е че усилваниьт параметър се контролира, в единия случай с обратна връзка по ток, а в другия по напрежение.


Факти:

Усилвател на ток - усилвател с нулево съпротивление на входа и безкрайно в изхода - не съществува;
Усилвател на напрежение с токова обратна връзка задължително обхващаща товара - съществува;
-//- със смесена обратна връзка със и без променливо изходно съпротивление - съществува;
-//- с изход автотрансформатори обхванат от ООВ - съществува;
Операционен усилвател с токова обратна връзка - съществува и дори има съществено по-висок slew rate;

Изкривяванията са практически еднакви между усилвателите на напрежение, като тези с токова обратна връзка могат да имат една идея по-ниски, но несъществено, докато напреженовата ООВ пък дава по-нисък шум;

Има цяло огромно изследване на десетки ШЛ в затворен обем според което таковата обратна връзка дава доста повече енергия в ниските, но пък системата се нуждае от доста сериозна и скъпа пасивна коригираща верига, защото АЧХ при такава обратна връзка е силно разбалансирана;

Усилвател с токова обратна връзка може да се направи още днес дори с 1875 или 3886;

Сериозен е въпроса, дали такъв тип еквализация не е 100% еквивалентна на обикновена еквализация или просто BSC. Повечето източници смятат, че е еквивалентна и би дала много повече гъвкавост вместо да се прави усилвател с непредвидима АЧХ за всяко ОТ;

Таковата обратна връзка прави поразии при компресия на мощност;

Прави поразии и при голям ход и излизане от хомогенното магнитно поле

* * *

Филтри с елемент на контрол на тока от back EMF

Всеки, който мери и/или симулира така или иначе се е сблъсквал с резонанси около разделителната честота, СЧ gain и други неестествени явления, които се лекуват с повишаване на съпротивлението на паралелните вериги и/или малко добавено последователно съпротивление.
Доказано намалява изкривяванията.
Също е описано и има схеми, които могат да накарат даден говорител от системата или цялата система да черпи един и същи ток за всички честоти. Това обаче е до голяма степен противоестествено. Импеданса не е обусловен само от индуктивността на мотора, а и от работата, която се извършва, която естествено намалява с покачване на честотата по две причини описани в уводното мнение.

Токовата обратна връзка може да свърши добра работа за качествени винтидж НЧ говорители с лека мембрана и силен мотор.

За средни честоти е трудна работа, защото вече повечето са съобразени сэс съвременните усилватели и имат нужните параметри.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 5668
    • Профил
Re: Беседа за Управление на тока на самоиндукцията
« Отговор #3 -: Януари 30, 2021, 06:03:15 18:03 »
Измервания на хубави средночестотни говорители: http://www.troelsgravesen.dk/midrange-drivers.htm

Импеданса, АЧХ и диаграмата на излъчване поне до 3 кХз. на всички са такива, че просто няма нужда от нищо повече от обикновен усилвател с ООВ по напрежение. Ако отгоре сложите лентов ВЧ системата Ви ще стане с пропорционални ток и напрежение от самосебе си.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 5668
    • Профил
Re: Беседа за Управление на тока на самоиндукцията
« Отговор #4 -: Февруари 02, 2021, 02:06:24 14:06 »
Още линкове:

https://www.diyaudio.com/forums/solid-state/329854-emf-flat-impedance-12.html

https://mynewmicrophone.com/the-complete-guide-to-speaker-impedance-2%CF%89-4%CF%89-8%CF%89-more/#Damping-Factor

Безценно:
Цитат
Phase Angle   Power Dissipated By Amplifier   Power Transferred To Speaker   Power Factor
0º   1.00   1.00   1.000
15º   1.38   0.94   0.966
30º   1.76   0.75   0.866
45º   2.00   0.50   0.707
60º   1.66   0.24   0.500
75º   1.20   0.08   0.259
90º   4.00   0.00   0.000


https://www.diyaudio.com/forums/multi-way/76347-ribbon-tweeter-distortion-4.html

Резюме на книгата за токовите усилватели: https://www.inner-magazines.com/audiophilia/current-please-no-voltage/

Всъщност, всичко, което пише в тази книга е наполовина вярно. Например, усилвател на напрежение, който движи озвучително тяло с относително линеен импеданс и контролиран дампинг фактор и ток на обратната самоиндукция ще даде по-линейна АЧХ, по-малко шум и много вероятно по-вярно възпроизвеждане на баса.

https://forum.audiogon.com/discussions/low-damping-factor-but-fast-high-current-ss-amps

Някъде затрих линка в който обясняваха, че back EMF пред обратната връзка освен, че кара усилвателя да работи допълнително му прецаква и режима, защото сигнала е с изместена фаза спрямо основния.
Ще кажете какво от това. Ами такова, че усилвател в клас АБ има два изходни усилващи елемента, които се отпушват и запушват в нулевата точка и грешката при това се нарича crossover distortion. Сигнала изместен по фаза спрямо основния сигнал, който е в противофаза на back EMF обаче отпушва и запушва транзисторите не когато трябва, тоест по отношение на основния сигнал се получава crossover distortion.

Неактивен Toshko

*
  • *****
  • 5668
    • Профил
Re: Беседа за Управление на тока на самоиндукцията
« Отговор #5 -: Март 08, 2021, 01:38:16 01:38 »
Много ми беше интересно как продължава темата, защото от всичко до тук се стига до извода, че единственото решение, което изобщо не е елегантно е да сложим резистор или индуктивност последователно пред цялото озвучително тяло или пред даден говорител, може би заедно с филтъра.
И какво от това? Още като съвсем начинаещ открих факта, че атенюацията с един резистор е всъщност е еквализация усилваща горната част от лентата на говорителя или просто казано високите.
Какво токово управление, какво управление на обратното ЕДН, какво регулиране, какви 5 лева.
Пасивна еквализация може би с добавените ефект на малко повече детайли и малко по-ниски изкривявания. Докато за детайлите ниския дампинг фактор далеч над резонанса, където не е нужен наистина е обяснение, то за изкривяванията ДФ съвсем не е обяснение, нито пък някакво си токово управление.

Проблемът е друг. Не всеки усилвател удвоява мощността си при намаляване наполовина на импеданса, съответно повечето не я намаляват наполовина, а по-малко с удвояване на импеданса.
Причина: вътрешното, а не изходното съпротивление на усилвателя.

Тоест, вече съвсем не може да става дума за каквото и да било токово управление.

Целият проблем е в импеданса. Противо ЕДН е причината с нарастването на честотата индуктивностите да могат да пропускат все по-малко ток.

Преминаването от VfB отрицателна обратна връзка съм CFB такава е безмислица, която пък си противоречи с физическата природа на самите динамични високоговорителите.
Едно нормално озвучително тяло има равна АЧХ по оста си и в определен ъгъл от нея въпреки импедансните пикове около резонанса на баса и въпреки покачващият се импеданс към високите честоти и това е така благодарение на физиката на динамичните високоговорители.

И така, преди да стигаме до каквито и да било заключения трябва да започнем от усилвателя и да използваме такъв, който удвоява мощността си в 1/2-ра импеданс и я намалява наполовина в 4/2-ри. Така ще бъдем сигурни, че говорителите няма да ни поднесат неприятни изненади, които са трудно обясними и още по-трудно преодолими.

Поставяйки резистор за да намалим ДФ, ние всъщност правим още едно нещо, намаляваме относителната вариация на импеданса с което намаляваме грешката във възпроизвеждането на различните честоти една спрямо друга. Да кажем, че така повишаваме относителната динамика на системата и... намаляваме изкривяванията.

Същото можем да постигнем обаче и с по-линеен импеданс. Говорител с равен импеданс свири еднакво с всички усилватели и тогава вече по-голяма относителна тежест ще има дампинг фактора, който уж ядял детайли. Само че дампинг фактора може да бъде намален и по по-умен начин, например с използването на 4 омови говорители, усилвател с по начало умерен дампинг фактор и евентуално съвсем малко съпротивление.

Отново за импеданса. Импеданса също си има фаза и когато тя е прекалено "развъртяна" това натоварва усилвателя излишно (вж. таблицата в по-нягоре) много и вдига трети хармоник на системата. - това вече е свързано с относителната фаза на противо ЕДН и отрицателният му ефект върху усилвателя през ООВ.

Следва продължение.