Hi-Fi svět

Web převážně vážně nejen o zesilovačích a počítačích.

L

Nejnovější

Neaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnoceníNeaktivní hodnocení
 

 

Úvod

Po tříletém odstupu od článku "I MISTŘI se mýlí, aneb 50let slepé cesty", který nakonec po řadě útoků skončil jako článek Ta naše povaha česká je třeba se k problematice opět navrátit. Článek Hi-Fi zesilovač HQQF finální verze opět vzedmul hladiny ne vždy poklidných vod Hi-Fi komunity. Jako jeden z prvních se nechal na Slovanetu slyšet Pavel Dudek. Za tři roky se na straně "Mistrů" téměř nic nezměnilo, kdežto já jsem teoreticky dotáhl podstatu Tranzistorového zvuku, popsal ji prostřednictvím vlivu rezervy zisku na zkreslení, čemuž se podřídily všechny mé další kroky v Topologii Federmann, právě proto nese tento článek název "Nebuďte negramotní podesáté, aneb I MISTŘI se mýlí, či hodina pravdy udeřila"

 

Výkonové dimenzování zesilovačů a jejich zdrojů

Na Slvanetu, ale i jiných rádoby odborných fórech stále přetrvává "hloupý" názor, že zesilovač jede vždy na plný výkon a tudíž je nutné, aby měl jeho zdroj trojnásobný výkon. "Hloupý" jsem napsal celkem záměrně, neboť "Mistři" stále nepochopili či pro své marketingové záměry pochopit nechtěli, že i ten nejhorší audiosignál má dynamiku 10dB, ty slušné mají 20 a více dB a studiová kvalita má i 40dB, tedy poměr hudebního a středního výkonu je u nejhorších nahrávek 10:1 a u studiových i 10.000:1.

 

 

100Wattový Hi-Fi zesilovač pak neběží trvale na 100Wattech ale v nejhorším případě dodává střední výkon pouhých 10W, nebo ještě mnohonásobně méně. Opět jsem záměrně napsal slovo Hi-Fi, čímž je jednoznačně dáno, že zesilovač neběží trvale v limitaci a ani se do ní moc často nedostává.  Není tedy třeba aby byl zdroj dimenzovaný na trojnásobek výkonu hudebního, ale jen na jeho desetinu plus jistá rezerva.

 

Limitace Hi-Fi zesilovačů

Jak jsem mnohokráte napsal limitace Hi-Fi zesilovače, je stav z akustického hlediska naprosto nepřijatelný a z hlediska elektrického nesmí být pro zesilovač destruktivní, právě proto jsem v článku Hi-Fi zesilovač HQQF finální verze uvedl ten nejhorší stav, který je při cca 20% přebuzení. Zesilovač vše hravě zvládá a vzniklý rušivý produkt při odběhu z limitace je frekvenčně daleko nad nejenom slyšitelným pásmem, ale i pásmem ultrazvuku, které je sluchem rovněž vnímáno.

 

 

K Václavovi Daněčkovi se hned na Slovanetu přidává i Pavel Dudek, oba by chtěli limitaci při 10kHz! Jak jsem napsal, limitace Hi-Fi zesilovače není stav, při kterém je Hi-Fi zesilovač provozován a nemá velký smysl jej řešit, je to však stav, který musí zesilovač být schopen bezpečně přežít! Já řeším přednostně věrný zvuk a přežití zesilovače, kdežto "Mistři" spíše, jak si ukážeme dále jen pěkný obrázek limitace, na zvuk a bezpečnost zesilovače poněkud zapomněli, ale arogancí a vulgaritou jen kypí, příčný proud, jeho příčinu a podstatu dodnes Pavel Dudek nepochopil.

 

Příčný proud

Mnohokráte jsem Pavla Dudka na podstatu příčného proudu upozorňoval, a nejenom na to, za tímto účelem vznikla série vzdělávacích článků

Nebuďte negramotní:

Nebuďte negramotní, aneb SPICE Compatibile programy

Nebuďte negramotní podruhé, aneb neznalosti "Mistrů" při výpočtech

Nebuďte negramotní potřetí, aneb výkonová ztráta

Nebuďte negramotní počtvrté, aneb výkony a výkonová ztráta

Nebuďte negramotní popáté, aneb 83 let nepochopená celková zpětná vazba

Nebuďte negramotní pošesté, aneb exploze neznalosti a xenofobie na hifi_slovanetu

Nebuďte negramotní posedmé, aneb proč v hudbě mizí detaily či systematické zabíjení Hi-Fi zvuku

Nebuďte negramotní poosmé, aneb Ještě větší blb než jsme si mysleli, majitelé DPA330 třeste se!!!

Nebuďte negramotní podeváté, aneb Ještě větší blb než jsme si mysleli, pokračování

Nebuďte negramotní podesáté, aneb I MISTŘI se mýlí, či hodina pravdy udeřila

 

Podstata příčného proudu 

Příčný proud je proud, který teče napříč tranzistory v obou napájecích větvích současně, vzniká opožděným zavíráním tranzistorů, nejčastěji v důsledku prostorového náboje báze u Bipolárních tranzistoru. Tento proud výkonově přetěžuje tranzistory a je nejčastější příčinou jejich destrukce, jak píše Pavel Dudek, při vyšších frekvencích přímo explodují. Podívejme se tedy na detaily konstrukcí HQQF a porovnejme je s konstrukcemi DPA. Aby nám zbytečně tranzistory neexplodovaly a neohrozily někoho na zdraví a životu, jak vyplývá z článku Zesilovač HQQF-55-506W ULN, simulace vs. realita vystačíme si se simulacemi, které jsou velmi blízké realitě.

 

Topologie DPA

Zesilovače DPA jsou si podobné jako vejce vejci, jejich chování bude obdobné i u jiných typů. Pro simulaci jsem vybral DPA110, na jehož konci jsou 70W výkonové tranzistory KD607. Po neblahých zkušenostech se značným přetížením při běžném provozu u DPA330 nelze čekat asi příliš jiný výsledek.

 

 Schéma

 

 

 

 

Šířka pásma

 

 

Na šířce pásma je dobře patrné, že je dostatečně velká, ale zároveň hádání se celkové ZV a ZV lokálních, na cca 5MHz je nebezpečný hrb, který bude zvyšovat rychlost přeběhu (SR), ale zároveň ohrožovat bezpečnost zesilovače.

 

Topologie HQQF

Zesilovače HQQF jsou si rovněž podobné jako vejce vejci, jejich chování bude obdobné i u jiných typů. Pro simulaci jsem vybral HQQF-506W, na jehož konci je pětice 150W výkonových tranzistorů IRFP240/IRFP9240.

 

Schema

 

 

Šířka pásma

 
 

Na šířce pásma je dobře patrné, že je velmi silně svázána celkovou ZV na 350kHz, je menší než u DPA, zároveň je vidět zdánlivě nebezpečný sklon, ve kterém protíná zisk 0dB, odtud by mohli mnozí málo znalí mylně nabýt dojmu, že jde o velmi nestabilní zesilovač. Rychlost přeběhu (SR) nebude díku šířce pásma ve srovnání s DPA a jeho hrbem na 5MHz příliš velká.

 

Příčný proud při 100 a 300kHz

DPA 100kHz

Zde je krásně patrné, že u DPA při 100kHz teče 40% periody nemalý příčný proud. Na průběhu je patný hrb v přenosové charakteristice na 5MHz, tuto nestabilitu však většina osciloskopů nemusí vůbec zobrazit.

   
   

DPA 300kHz

Při 300kHz DPA již vůbec nestíhá a příčný proud teče celou periodu. Výstupní signál se snaží udržet za cenu značných proudů obou tranzistorů. Nestabilita v oblasti 5MHz se projevuje výrazněji.

 

 

 

HQQF 100kHz

Zde je krásně patrné, že u HQQF při 100kHz neteče vůbec žádný příčný proud, MOS tranzistory si proud navzájem předávají naprosto excelentně, bez jakéhokoliv překrývání, které je možno vidět u Bipolárních tranzistorů DPA . Výstupní proud je naprosto excelentní a obrovská rezerva zisku utažená velmi silnou celkovou ZV, zajišťuje na rozdíl od zesilovačů DPA naprosto věrné kopírování vstupního signálu. Rovněž je zde vidět nepatrný fázový posuv způsobený vnitřními kapacitami HEXFETů.

 

 

 

HQQF 300kHz

Při 300kHz je již HQQF na mezní frekvenci nastavené celkovou ZV, průběh se již změnil na trojúhelníkový omezený rychlostí přeběhu, ale ani zde není ani náznak příčného proudu. Naprosto dokonalý budič zajišťuje že MOS tranzistory si stále excelentně proud navzájem předávají bez jakéhokoliv překrývání.

 

 

 

Závěr k příčnému proudu

Co říci k závěrem k příčnému proudu, snad jen to, že pokud se chce někdo o příčném proudu bavit, tvrdit, že ta či ona topologie ním trpí či netrpí, musí nejdříve o něm něco vědět, znát jeho příčiny, nebýt omezen jen svými dogmaty, kdy mu to či ono při nekonečném laborování shořelo a on si myslel! Myslet totiž znamená "HOVNO" vědět, je třeba méně myslet a více vědět. Topologie DPA, jak jsem napsal v článku Pavel Dudek vzestup a pád?  mají svůj původ v Borbelyho a Cordellyho topologiích, kteří o nich zřejmě věděli více než autor DPA.

 

Topologie Federmann mají svůj původ v mém výzkumu, práci, výpočtech a znalostech, kde jsou všechny parametry soustředěny na věrnost signálu a bezpečnost zesilovače. "Mistři" pracující pouze se zapojením, byť by měli sebevíce nazkoušeno, bez dostatečné znalostí teorie nemohou nikdy pochopit správnou funkci a výsledkem jejich kopírování je většinou místo věrného zvuku jen velký BUM! Asi tolik k tvrzení Pavla Dudka o příčných proudech u HQQF-506W a hrozbě exploze. Prostě když někdo něco neumí, nech to raději nedělá! Ne všechno se dá jen tak okopírovat, co šlo kopírovat u Borbelyho a Cordella nejde u Federmanna, kde je to krom znalosti prvkové a obvodové teorie ještě podmíněno těsným prostorovým uspořádáním a jeho teoretickým základem.

 

Výkonové poměry a bezpečnost zesilovačů

Další část článku je nutné věnovat tolik dokola diskutovaným výkonovým poměrům a bezpečnosti zesilovače, na které "Mistři" za každé příležitosti neustále útočí. Podívejme se tedy jaká je pravda. Při hodnocení běžného provozu dopadlo DPA330 ve srovnání s HQQF-506W velmi špatně, a jak je tomu v podmínkách extrémních?

 

Topologie DPA

 

DPA při 100kHz

Vybuzení DPA pod limitaci při 100kHz je poznamenáno značnými příčnými proudy, které ve svém důsledku začínají o 20% přetěžovat 70W tranzistory.

 

   

DPA při 100Hz 20% přes

Limitace DPA při 100Hz je ukázková, výkony na 70W tranzistorech nejsou překračovány.

 

  

DPA při 100kHz 20% přes

Limitace DPA při 100kHz je o již poznamenána značnými příčnými proudy, které ve svém důsledku již o 50% přetěžují 70W tranzistory.

 

 

 

DPA při 300kHz 20% přes

Přestože nejde ani o polovinu šířky pásma, je pro zesilovač DPA limitace při tomto kmitočtu naprosto katastrofální, příčné proudy již o více jak 200% 70W výkonové tranzistory přetěžují!

 

 

   

Topologie HQQF

HQQF při 100kHz

Vybuzení HQQF pod limitaci při 100kHz je na rozdíl od DPA naprosto čisté až excelentní, na otvírání tranzistorů je patrný potřebný výkon k nabíjení vnitřních kapacit HEXFETů, Výkonová ztráta na 150W tranzistorech dosahuje pouze 1/3 povolené ztráty.

 

 

 

HQQF při 100Hz 20% přes

U limitace HQQF při 100Hz je patrný malý odskok při návratu z limitace. Výkonová ztráta na 150W tranzistorech dosahuje pouze 1/4 povolené ztráty.

  

 

 

HQQF při 100kHz 20% přes

U limitace HQQF při 100kHz dochází k nelinearitě při návratu z limitace. Výkonová ztráta na 150W tranzistorech dosahuje stále pouze 1/3 povolené ztráty.

  

 

 

 

HQQF při 300kHz 20% přes

U limitace HQQF při 300kHz již jsme na celkovou ZV nastaveném mezním kmitočtu proto se nám tvar mění na trojúhelníkový. Výkonová ztráta na 150W tranzistorech zůstává stejná i zde dosahuje pouze 1/3 povolené ztráty.

  

 

 

 

Závěr k výkonovým poměrům a bezpečnosti zesilovačů

Zde je to obdobné jako u příčných proudu, neboť právě příčné proudy jsou hlavní příčinou navýšení výkonové ztráty na tranzistorech. Zásadním rozdílem zesilovačů DPA a HQQF je fakt, že zesilovače DPA jdou v samotném základu až na hranici povolené ztráty, kdežto zesilovače HQQF mají v základu zatížené výkonové tranzistory jen na 25%.

 

Se zhoršujícími se podmínkami vzroste zatížení výkonových tranzistorů u HQQF až k 35% povolené výkonové ztráty, kdežto u zesilovačů DPA je běžně dosahováno přes 300% povolené výkonové ztráty. U zesilovačů HQQF je výkonová ztráta s frekvencí téměř stabilní, neboť její navýšení kryje pouze kapacitní charakter tranzistorů, kdežto u zesilovačů DPA jde o prostorový náboj báze tranzistorů a následný vznik příčných proudů. Přihlédneme-ji k významně lepšímu využití napájecího napětí u zesilovačů HQQF, pak dimenzování výkonových tranzistorů u HQQF je více jak 10 x lepší jako u zesilovačů DPA!

 

Reálný provoz Hi-Fi zesilovačů

Nyní je třeba se podívat ještě na reálný provoz Hi-Fi zesilovačů, jak jsem zadokumentoval v článku Jak měřit Hi-Fi zesilovače a jejich pracovní oblast, akustický signál není s frekvencí rovnoměrně zastoupen. Dá se říci, že od cca 500Hz jeho úroveň klesá se strmostí cca 20dB/dek. Máme-li 100W zesilovač, pak při 500Hz může běžně dosahovat úroveň signálu až k limitaci, nikoliv do limitace. Akustické signály s frekvencí 5kHz však budou mít o 20dB méně, na frekvenci 10kHz o dalších 6dB méně, lze tedy napsat, že úroveň 10kHz frekvencí bude dosahovat nejvýše -26dB pod limitaci zesilovače.

 

 

Jak je z příspěvku patrné, Pavel Dudek neustále preferuje provoz zesilovače v limitaci a pěknější marketingové obrázky, ale zvuk a bezpečnost zesilovače jsou mu poněkud vzdálenou neznámou. Nepomůže modelovat měkkou limitaci a přitom ani netušit o poměrech uvnitř topologie a jednotlivých prvků!

 

Pokud Pavel Dudek upřednostňuje měření s přebuzením zesilovače o 13dB při 10kHz, pak by takový stav v běžném provozu mohl nastat, jedině pokud by úroveň na spodním konci pásma bylo o již zmíněných 26dB výše! Pak by ale na vstupu zesilovače muselo být při měření, jak se chová zesilovač v běžném provozu, na spodním konci pásma o téměř 40dB větší signálové napětí. Při zesílení zesilovače 20dB kde je pro výstupní výkon 100W/4Ω zapotřebí připojit na vstup zesilovače 2V ef, bychom museli měřit se vstupním napětím 200V ef!

 

Závěr

Reálný provoz je však o něčem jiném, proto také všechny DPA ještě neshořely, mají oproti HQQF mnohem pěknější limitaci, ale to je vše, na oplátku HQQF mají zase mnohem věrnější zvuk a jsou mnohem lépe dimenzovány. Hold konstruktér si musí vybrat, co upřednostní, vymyslí či jen okopíruje, co zvládne a co je nad jeho síly či schopnosti, finanční a časové se dají odhadnout lehce, jen ty mentální se dost těžko řeší.

 

Diskuse

 

 

 

 

L

Nejnovější

Copyright © 2019 Hi-FI svět. Všechna práva vyhrazena.
Joomla! je svobodný software vydaný pod licencí GNU General Public License.

B

Hi-Fi svět - ISSN 1803-733X

Stránky vydává Bohumil Federmann, Kunovice 7, 75644 Loučka, Česká republika, federmann@seznam.cz