[Yury_G]

Господа, я закончил свой тяжкий труд по работе источников питания. Эта тема касается СВЧ лишь каким-то боком и вполне заслуживает отдельной ветки


Часть №1. Определение "идеального источника питания"

По-моему, уже давно ни у кого не вызывает раздражения тот факт, что цепи питания- это сигнальные цепи, в том смысле, что по ним замыкаются "звуковые" токи каждого каскада.

А если так, то требования, предъявляемые к ним (как к идеальному источнику питания) таковы: Эта должна быть некая "батарейка" с необходимым вольтажем и неким постоянным внутренним сопротивлением чисто активного характера. Изменение внутреннего сотротивления не допускается: оно должно быть постоянным во всем диапазоне частот от нуля до бесконечности, не зависить от потребляемого тока и даже (!) если от схемы приходят какие-то импульсы любой полярности, в том числе и превышающие само напряжение питания.

Кое-кто, наверное уже почувствовал, что та часть фразы, что после знака "(!)" может быть важна... Заметьте, внутреннее сопротивление не обязательно должно быть нулевым, оно просто должно иметь постоянное значение в любой ситуации при любых изменениях и воздействиях

Часть №2. Работа простейшего выпрямителя, как части звукового пути.

Пусть имеется простейший выпрямитель, от которого питается усилитель. Это будет просто диод, подключенный прямо к сети и конденсатор,

параллельно которому подключен усилитель.Начнем с того момента, когда конденсатор полностью заряжен и диод закрыт. Генератором напряжения в этой ситуации является конденсатор, "звуковые" токи замыкаются через него. Зная, насколько электролитические конденсаторы нелинейны и частото-зависимы, можно сразу предположить, что ничего хорошего тут нет, но это все-же меньшее из зол.

Ужас начинается, когда напряжение упало и открывается диод, чтобы восполнить потерю напряжения... В момент открывания диода генератором стал не конденсатор фильтра, а сеть, вся сеть, через которую пришла энергия: сетьевой кабель, проводка в квартире, кабель до трансформатора подстанции и так до настоящего генератора на электростанции. Заметьте, 50/100/150 раз в секунду в зависимости от "полупериодности" выпрямителя путь, по которому замыкается звуковой сигнал переключается. Понятно, что обе эти цепи настолько далеки друг от друга по своим "звуковым" свойствам, что их даже сравнивать тяжело. Важно же то, что быстрое переключение звуковых свойств вызывает очень неприятную для уха ситуацию. Это-очередной вид никем не описанных искажений, который включит в себя еще и нелинейку, интермодуляцию и СВЧ, которые пойдут одним, мало разделимым пакетом.

Часть №3. Трансформаторный выпрямитель

Поставим трансформатор между диодом и сетью: имеем все тот же однополупериодный выпрямитель. Теперь цепь "звукового тока" походит через транс и его свойства влияют на звук.
1. Силовые трансы практически всегда недомотаны из соображений экономии провода. Это значит они имеют недостаточную индуктивность для пропускания через себя не не только 20 гц, но и 50.По моим грубым прикидкам, силовые трансы имеют нижнюю границу в 65-70 гц, после чего начинается спад. Это значит, что бас ниже этих частот в моменты включения диодов будет заметно подпорчен. В пользу этого говорит то, что те, кто перешли с трансформаторного питания на бестрансформаторное отмечали резкое улучшение баса в первую очередь
2. Силовые трансформаторы имеют весьма ограниченную полосу пропускания "вверх". По моим еще более грубым прикидкам - верхняя граница лежит в районе единиц кгц. Естественно, ни о каком "правильном" замыкании звуковых токов высоких частот говорить не приходится тоже. Меньшая потеря высоких частот (на слух) мне видится в том, что при выпрямлении производится огромное количество мультипликативной грязи, которая "восполняет" спад нормальных высоких частот
3. Гистерезис в железе естественным образом добавляет искажения "звуковому" току
4. Нельзя забывать и то, что работа однополупериодного выпрямителя с трансформатором вызывает подмагничивание вторички и связанные с этим
дополнительные искажения
4. Единственное положительное явление- бесполосость трансформатора является фильтром для свч

Вот если бы сделать хороший силовик: намотать втрое большую индуктивность, чем по классическим расчетам "по минимальному весу" или "по минимальной стоимости", чтобы получить хороший низ, посекционировать его, как это делается в выходных, чтобы получить хотя-бы 15 кгц сверху и намотать его не на хужшем железе, к примеру М6, не забыв поставить зкранных обмоток, может еще чего вышло бы неплохое

Часть №4. Выпрямление переменного тока диодом.

Понятно, что в те моменты, когда диод открывается он впрыскивает в конденсатор ток характерной "колокольной" формы. Нас интересует другое.

все полупроводниковые диоды имеют пороги открывания: обычный кремень - 0.7 в, всяческие ультрасофты, шоттки и ультрафасты - 0.2-0.3, германий - десятки милливольт. Кенотрон порога не имеет, он начинает работать прямо от нуля и выше. Этим порогом (не столько скоростью, сколько порогом) и линейностью характеристики диода от момента открывания и выше определяется "качество звука" выпрямителя. Чем меньше напряжение порога открывания и выше линейность прибора, тем меньше "щелчек" тока, тем более плавно заряжается кондер фильтра, тем менше изменение внутреннего сопротивления, тем меньше условий для генерации пакета СВЧ. В общем-то это отлично объясняет почему именно кенотрон лучше германиевого диода, а германиевый лучше кремниевых ультрафастов и ультрасофтов, которые в свою очередь лучше рядового кремния.

Кстати с линейностью кенотронов все становится понятно тем, кто видел старинные ламповые вольтметры переменного тока: в них шкалы были линейные, не линеаризованные, а именно линейные. Тестеры с германиевым выпрямителем изготовлялись, но имели сжатую вначале и почти линейную после этого шкалу, кремень же вообще неприменим в измерительных выпрямителях и детекторах без специальных схем линеаризации

Часть №5. Попытка применения аналогового стабилизатора

Естественное желание применить некий стабилизатор/фильтр приводит лишь к дальнейшему ухудшению. Почему? Несколько причин.

1. На пути звукового тока появляются дополнительные элементы, которые имеют свои звуковые сигнатуры
2. Все схемы фильтров и стабилизаторов, что я видал- по своей природе однотактные. Чем это нам грозит? Они поддерживают напряжение на выходе в случае "нормального", "классического" потребления тока, пока напряжение на выходе стабилизатора равно или больше (в случае провала напряжения при импульсе потребления)на питании усилителя. А что, если вследствии резкого изменения громкости и не нулевого внутреннего импеданса в усилителе сгенерировался импульс (для ясности - на индуктивности выходного транса или противо-эдс динамика), что напряжение на зажимах питания подскочет выше номинального выходного напряжения фильтра? Да он просто закроется и будет ждать, пока импульс не спадет. В этот момент цепь звукового тока разорвана и я взываю к вашему воображению, которое вам и распишет, как все именно это должно звучать
3. Конечно простой параметрический стабилизатор (стабилитрон и резистор) легко отрабатывает всплеск, превышающий питание, но поскольку сам стабилитрон (что газовый, что полупроводниковый) работает на пробое, то он генерирует широчайший спектр шумов, который обязательно доберется до усилителя и будет нарушать его работу (пример с ракушкой здесь снова очень уместен - это тот самый шум, что попадает во все свч-резонаторы по пути и запускает их.

Если все же применять фильтры, то никакие стабилитроны в них применять не допустимо. Нужно переделать схему фильтра на двухтактную: в "штатном режиме" работает один транзистор, на всплесках "выше питания", когда "основной" транзистор закрылся, должно включиться второе плечо.

Все это в какой-то степени позволит улучшить звук, но не отменит "звуковые сигнатуры" транзисторов в фильтрах. Поэтому я бы лучше обошелся без них вообще

Часть №6. Попытка применения импульсного стабилизатора

Основное заявленное достоинство импульсных стабилизаторов - полная развязка от сети, поскольку в одной полуволне энергия в виде магнитного
поля закачивается в импульснй транс (в англоязычной литературе - флай-бэк), а в другой полуволне -расходуется. Давайте потихоньку разберемся

1. Этот вид стабилизатора - типичный однотактник и ему свойственны все недостатки этой однотактности: диод выпрямителя во вторичной обмотке флай-бэка будет закрыт при всплеске и звуковая цепь рвется
2. Есть и двухтактные импульсные схемы, но они не отвязывают от сети: накачка и отбор энергии от флай-бэка происходят в тех же полупериодах.

Эта схема вообще ничем не лучше обычных трансформаторных (не импульсных) схем и в ней все хуже, чем в традиционных схемах, кроме

массо-габаритных показателей
3. Нелинейность и большой гистерезис феррита (сердечник флай-бэка), намного превышающие нелинейность и гистерезис трансформаторного железа, тоже вносят свою лепту особенно в момент отдачи энергии во вторичку, когда звуковой ток замыкается через вторичку и нелинейность транса
4. Теперь насчет отвязки от сети... Здесь чуть-чуть изотерики, но куда же без нее? Я в свое время сравнивал звучание разных выпрямительных приборов (кенотрон, германиевый и кремниевый диоды). Это понятно, что все они звучали по-разному, я не об этом. Любопытное же состояло в том, что когда я "на полном газу" во время музыки отключал диод, то несколько секунд усилитель продолжал играть, СОХРАНЯЯ ХАРАКТЕР ЗВУЧАНИЯ вынутого выпрямительного прибора. Это мне говорит о том, что чем накормили накопительный прибор (кондер фильтра), то он и отдает. Объяснить это я не могу. Не исключено, что разные формы зарядных токов (порог открывания) создают разные элктрохимические процессы в электролитическом кондере, но это лишь предположение: я не настолько знаю электрохимию и физхимию. Думается, что запасение магнитной энергии в флай-бэке - не менее сложный процесс и запасенное магнитное поле несет на себе отпечаток выпрямителя и вч-генератора, накачивающего транс.

Часть №7 Class АВ & В Special.

Когда выходной прибор работает в классе А (особенно для двухтактных схем и при небольшой мощности для однотактных схем), то не только средний ток, потребляемый усилителем, но и даже мгновенное значениие тока меняется не очень значительно, что означает открытие питающих диодов примерно в одном и том же месте полуволны (том же значении фазы/угла). Классы АВ и В другое дело. Ток сильно зависит от мощности и углы открывания диодов будут меняться в такт сигналу, дрожжать. Это вызовет дополнительный мультипликативный пакет из свч, нелинейки и
интермодуляции, своеобразный "джиттер". Думается, что класс А звучит лучше не только благодаря лучшей линейности в целом и отсутствием отсечки тока, но и благодаря именно отсутствию этого "мультипликативного джиттера". В любом случае требования к питанию аппаратов классов АВ и В - намного выше

В свете всего сказанного выше есть один факт, который пока не отрицают ни "физики", ни "лирики". Для цепей смещения самый лучший источник - батарейка или аккумулятор. Обычно нет проблем, если необходимое смещение равно целому числу батареек. А что если нужное напряжение -
посередине? А если вообще нужна регулировка, как для мощных ламп? Делитель быстро высосет ее до дна. Можно, конечно заряжать аккумулятор, пока аппарат выключен, а затем, с помощью реле после включения аппарата отключить от зарядной цепи и подключить к делителю смещения.

Но все это громоздко и некрасиво. Нет ли у кого более изящного решения?