Tónový korektor Baxandall vs. Federmann - charakteristiky

Úvod

V článku Tónový korektor Baxandall vs. Federmann jsem popsal princip zapojení zpětnovazebního korektoru který je znám od roku 1952 pod názvem Baxandallův korektor, tento korektor samozřejmě měl a má i svou pasívní podobu.

Baxandall vs. Federmann

Aby mohl Baxandallův korektor nést vlastnosti zapojení Topologie Federmann musí splňovat několik důležitých podmínek:

1. Musí být postaven s dostatečnou rezervou zisku a to v pásmu až do 100kHz včetně.
2. Musí mít dostatečnou přebuditelnost.

Tyto dvě zdánlivě banální podmínky dovolují splnit ty nejnáročnější požadavky na kvalitu přenosu elektroakustického signálu, dovolují nastavit zcela rovnou charakteristiku pro pásmo 5Hz÷100kHz, což je u většiny jiných zapojení zcela nemožné.

Nevhodný OZ

Snahou v Topologii Federmann je dosáhnout rezervy zisku přes 40dB, což garantuje zkreslení řádu tisícin procenta a současně zaručuje ten nejvěrnější přenos.

Jak je patrné při omezení se pouze na pásmo do 20kHz a nedostatku důrazu na rezervu zisku, dochází u konstruktérů velmi často k použití nevhodného OZ.

Znázorněný OZ má na frekvenci 10kHz zesílení pouhých 40dB tedy 100x, je to ve skutečnosti jeho použitelná šířka pásma při zesílení 0dB a pro použití v korekčním zesilovači, stejně jak v jakémkoliv jiném nf. zesilovači je naprosto nevhodný!

Vhodný OZ

Zde se můžeme podívat na použití vhodného OZ, který má zesílení 60dB na kmitočtu 45kHz a 55dB na kmitočtu cca 80kHz. Při kmitočtu 100kHz má ještě zesílení 53dB!

Přestože jde o jeden z nejlepších OZ, který byl kdy vyráběn a je pro audiosignál velmi vhodný, přestože má šířku pásma 70MHz, podmínku Topologie Federmann již plně nesplňuje!

Jde o OZ LT1028, který má naprosto excelentní vlastnosti a pro Topologii Federmann je použitelný až do zesílení 53dB-40dB=13dB. Pro dále uvedené korektory s nastaveným zdvihem ±15 a 20±dB však jen stěží seženeme něco lepšího a budeme se muset smířit s tím, že podmínka rezervy zisku nebude nad zesílení +13dB již splněna.

Legendární TW40

Podívejme se nyní na tolik používané zapojení s jedním tranzistorem, které bylo použito i u dnes již legendárního zesilovače TW40.

Zapojení má natavené zesílení +10dB, použitý tranzistor KC509 si vedl velmi dobře a jeho zesílení je těsně pod +50dB. Pokud zapojení podrobíme kriteriu Topologie Federmann, pak neprojde ani při nastavení rovné charakteristiky, která zas tak moc rovná není.

Pomineme-li chybné zapojení elektrolytických kondenzátorů a nevhodně omezené zdvihy korektoru, nezbývá než uznat, že v době vzniku, kdy nebylo možno využít simulačních programů, šlo o zapojení vcelku zdařilé, které mnozí dodnes přes jeho chyby stále doporučují.

Korekční zesilovač „zapojení Federmann“

Korekční zesilovač „zapojení Federmann“ vznikl hluboko v minulém století či tisíciletí, bez znalostí simulačních programů a jen z náznakem tušení o vlivu rezervy zisku na zkreslení, kterou jsem zadokumentoval a dostatečně popsal až v tomto tisíciletí.

Z přiložených grafů je však dobře patrné, že již tato topologie velmi dobře splňoval potřebnou rezervu zisku a při 100kHz se již blížila potřebným 40dB!

„Zapojení Federmann“ oproti zapojení jednoho tranzistoru u TW40 zvýšilo zesílení samotného zesilovače připomínajícího vnitřní strukturu OZ o cca 15dB, korektor jako celek má základní přenos 0dB, tedy celkové zesílení o 10dB kleslo, tímto se rezerva zisku zvýšila o +25dB.

Zapojení Federmann (Baxandall) 2006

Ukázka konkrétního zapojení, vzniknuvšího v roce 2006, kde jsou nastaveny dva různé zdvihy cca ±15dB a ±20dB, u obou zapojení je střední kmitočet volen na 1kHz.

Zapojení již vychází z poznatků o vlivu rezervy zisku na zkreslení, potřebné šířky pásma popsané v SACD, blíže vinylu? a Dynamické saturaci, jako příčině Tranzistorového zvuku! Zapojení je snad nejvhodnějším kompromisem použitím vhodných OZ, kdy je ještě dostatečná rezerva zisku i linearita zesilovače.

Bipolární OZ mají vyšší zesílení a šířku pásma, naopak OZ s FET prvkem na vstupu zase lepší linearitu s ohledem na Udif.