Transformatory głośnikowe do wzmacniaczy półprzewodnikowych (sic!)

[Krasul]

Witam.

Na AliExpressie pojawiły się ostatnimi czasy pierońsko drogie transformatory głośnikowe do wzmacniaczy półprzewodnikowych (sic!):

https://pl.aliexpress.com/item/10050017 ... pt=glo2pol

Chiński producent zachwala ich "niesamowite" właściwości.

Ale po kolei:

1) Do wzmacniaczy lampowych SE stosuje się transformator z pojedynczym uzwojeniem pierwotnym i szczeliną powietrzną rdzenia celem dopasowania impedancyjnego stopnia mocy do zestawu głośnikowego. Analogicznie do wzmacniaczy lampowych PP stosuje się transformator z dzielonym uzwojeniem pierwotnym bez szczeliny powietrznej rdzenia w tym samym celu.

2) W latach sześćdziesiątych zdarzały się konstrukcje wykorzystujące parę przeciwsobnie pracujących tranzystorów PNP współpracujących z transformatorem głośnikowym z dzielonym uzwojeniem pierwotnym. Najprawdopodobniej dlatego, że podyktowane to było brakiem dostępu do tranzystorów NPN o dobrych parametrach, z których dałoby się wykonać wzmacniacz w przeciwsobnym układzie komplementarnym bez transformatora na wyjściu.

3) Załóżmy, że mamy stopień mocy na układzie scalonym TDA7294 (https://serwis.avt.pl/manuals/AVT2153.pdf). I teraz do wyjścia podłączamy uzwojenie pierwotne transformatora głośnikowego o przekładni 1:1 a do uzwojenia wtórnego zestaw głośnikowy:

- następuje wzrost zniekształceń nieliniowych i ograniczenie pasma przenoszenia

- następuje wzrost impedancji wyjściowej wzmacniacza (teraz wyjście wzmacniacza stanowi uzwojenie wtórne transformatora) i spadek współczynnika tłumienia

Pytanie dodatkowe:

- Czy w takim układzie (https://serwis.avt.pl/manuals/AVT2153.pdf) elementy ujemnego sprzężenia zwrotnego należałoby podłączyć przed transformatorem wyjściowym czy za transformatorem wyjściowym - do jego uzwojenia wtórnego?

Producent zachwala separację galwaniczną stopnia mocy od zestawu głośnikowego i zabezpieczenie przed wystąpieniem składowej stałej na wyjściu.

Producent poleca takie połączenie ze względu na charakter zniekształceń nieliniowych zbliżony do tego, jaki występuje we wzmacniaczach lampowych.

Rozumiem, że cała "magia" takiego rozwiązania ma polegać na tym, że jeśli np. bardzo dobry wzmacniacz półprzewodnikowy wzmocni nam "kanciasty" sygnał zbliżony kształtem do sinusoidy, będący wynikiem próbkowania (np. w pliku mp3) to transformator "zaokrągli" nam z powrotem ten sygnał, czyniąc go bardziej "przyjemnym" dla słuchacza?

Na pierwszy rzut oka wydaje się, że jest to kompletny kretynizm przeczący idei samego wzmacniacza, który w idealnych warunkach powinien pracować jako "czarna skrzynka", która sygnał o małej mocy podany na wejście zamienia w sygnał o większej mocy na swoim wyjściu (nie ograniczając w żaden sposób pasma przenoszenia ani nie skażając sygnału wynikowego zniekształceniami nieliniowymi).

Jednocześnie istnieją badania naukowe z zakresu psychoakustyki (m.in. autorstwa Pana Profesora Andrzeja Dobruckiego z Politechniki Wrocławskiej), które udowadniają, że w tzw. "testach ślepych" wzmacniacze lampowe z transformatorami głośnikowymi na wyjściach podające na zaciski zestawów głośnikowych sygnał skażony dużą ilością parzystych składowych harmonicznych są przez słuchaczy daleko lepiej oceniane pod względem walorów słuchowych aniżeli wzmacniacze półprzewodnikowe bez transformatorów głośnikowych na wyjściach, które charakteryzują się dużo niższym poziomem zniekształceń, jednak z przeważającym udziałem składowych harmonicznych nieparzystych.

Ciekaw jestem, jaka jest Państwa opinia w tej sprawie. Czy takie rozwiązanie ma jakiekolwiek techniczne uzasadnienie, czy też jest to raczej kolejne "audiovoodoo", szarlataneria i ciemnogród?

Z poważaniem

Tomasz Łysek

P.S. Z uwagi na wyjątkową kontrowersyjność tematu, uprzejmie proszę o zachowanie kultury wypowiedzi i niewszczynanie niepotrzebnych awantur.

[faktus]

Witam.
Transformator na wyjściu wzmacniacza półprzewodnikowego? Obecnie z technicznego punktu to taki układ jest bez sensu przy współpracy ze zwykłym zestawem głośnikowym jedynie przy wzmacniaczu radiowęzłowym to ma uzasadnienie, ale zawsze znajdą się osoby które to kupią bo oferuje inne ( w tym wypadku gorsze ) brzmienie jako namiastkę lampowego.
Co do sprzężenia w takim układzie zgodnie ze sztuką powinno się je pobierać z wyjścia, czyli mając na uwadze cały wzmacniacz, z uzwojenia wtórnego aby stabilizować parametry całego wzmacniacza ale w przypadku jakieś usterki w uzwojeniu pierwotnym wzmacniacz półprzewodnikowy może ulec uszkodzeniu jeśli będzie to jedyne sprzężenie bo po stronie wtórnej sygnał może być fałszywy i sprzężenie zwrotne nie spełni swojego zadania. Więc nie jest łatwo odpowiedzieć na to pytanie. Ale ja gdybym się na taką hybrydę zdecydował, to sprzężenie pobierał bym z wyjścia stopnia mocy wzmacniacza półprzewodnikowego bo tylko wtedy miało by to realny wpływ na wzmacniacz półprzewodnikowy. A transformator traktowałbym jak zestaw głośnikowy, który nie jest wpięty w sprzężenie zwrotne.
Pozdrawiam.

[tszczesn]

"Zabójca cyfrowego transformatora wyjściowego taste-80W do tranzystorowego wzmacniacza mocy, dość odważny i długotrwały PT62" - co to ma być? Nawet oryginał po angielsku jest kulawy, ale automat tłumaczący na polski się nie popisał.

"Możesz zamienić swoją kamienną maszynę w rurowy urok i sprawić, że dźwięk wzmacniacza tranzystorowego zbliży się do dźwięku rury" - ja się domyślam, co tam jest napisane w oryginale, ale z minutę trwało, zanim się uspokoiłem

Teraz moda jest na te automatyczne tłumaczenia, na Ebayu tak samo, często nie można dojść co autor miał na myśli.

[Krasul]

Witam ponownie.

Pomijając instalacje radiowęzłowe, w których zastosowanie transformatorów ma techniczne uzasadnienie, to dyskutowane zagadnienie z transformatorem o przekładni 1:1 podaje w wątpliwość sens prowadzenia badań naukowych mających na celu redukcję zniekształceń nieliniowych w torze sygnałowym. Istnieją układy, w których sprzężeniem zwrotnym (i to nawet wielopętlowym) można objąć nawet sam głośnik (https://www.sigma-not.pl/publikacja-140 ... 22-10.html). Jednocześnie badania pokazują (https://sigma-not.pl/publikacja-47276-z ... 09-10.html), że współczesny wzmacniacz półprzewodnikowy o bardzo dobrych parametrach jest w stanie przegrać w "testach ślepych" ze wzmacniaczem lampowym z transformatorami głośnikowymi na wyjściach, którego THD jest o kilka rzędów wielkości wyższe. Inna sprawa, że sam sposób emisji sygnału akustycznego obarczony jest także bardzo dużym poziomem zniekształceń ze względu na konstrukcję i zasadę działania głośników magnetoelektrycznych (dynamicznych). To jest właśnie to pytanie. Czy lepiej jest słuchać muzyki czy też może "przyjemnych" zniekształceń sygnału wprowadzanych przez niedoskonałe układy wzmacniaczy?

Pzdr. T.Ł.

[Ola Boga]

W układach z transformatorem to on zazwyczaj jest elementem limitującym głębokość USZ. W klasycznym współczesnym układzie półprzewodnikowym nie uda się utrzymać stabilności włączając transformator do pętli USZ.

A tak na marginesie, nie ma chyba czegoś takiego, jak "lampowe" zniekształcenia. Inaczej zniekształca SE, inaczej PP, inaczej pentoda, inaczej trioda, a jeszcze inaczej trioda z prądem siatki. Tak samo, jak inaczej zniekształca tranzystor SE, inaczej przeciwsobny, inaczej układ bez USZ itd... możliwości jest ogrom. Na dodatek w większości przeciwsobnych wzmacniaczy lampowych, które chyba są bardziej popularne, wcale nie dominują parzyste zniekształcenia. Więc jak to jest z tymi badaniami lampa vs tranzystor?

[Einherjer]

Dokładnie jak napisał Przedmówca, podłączenie sprzeżenia zwrotnego do uzwojenia wtórnego transforamtora głośnikowego na 100% spowoduje wzbudzenie, potrzebna by była dodatkowa korekcja częstotliwościowa, można ewentualnie zastosować mieszane sprzężenie, to znaczy dla wyższych czestotliwości pobierać sygnał z wyjścia wzmacniacza scalonego. W ząden sposób nie zmienia to bezsensowności takiego układu. Lepiej już kupić tranzystory germanowe i zrobić wzmacniacz według któregoś z ówczesnych handbooków.
Jeszcze jedna uwaga do tego co kolega Krasul napisał w pierwszym poście: jak komuś z przetowrnika cyfrowo-analogowego wychodzą "schodkowe" sygnały to znaczy, że zapomniał o filtrze antyaliasingowym na wyjściu...

[Romekd]

Czołem.
Pomysł stosowania transformatora głośnikowego we wzmacniaczach tranzystorowych wydaje mi się co najmniej dziwaczny. Transformatory głośnikowe stanowiły najsłabszy element każdego wzmacniacza lampowego, były jednak niezbędne dla zachowania dopasowania elektrycznego dużej impedancji wyjściowej lamp do niskiej impedancji wejściowej zestawu głośnikowego, bez którego to dopasowania nie dałoby się efektywnie przenosić mocy wyjściowej wzmacniacza do głośników. Były zatem złem koniecznym. Poza tym w lampowych stopniach przeciwsobnych parzyste zniekształcenia harmoniczne, czyli te lepiej tolerowane przez słuch ludzki ulegały w dużym stopniu znoszeniu się, a nieparzyste pozostawały na niezmienionym poziomie, a przez nasz słuch nie były już tak obojętnie odbierane. W życiu nasłuchałem się bardzo wielu tranzystorowych wzmacniaczy większej mocy, które dzięki zastosowanemu transformatorowi dopasowującemu mogły służyć zarówno do sterowania głośnikowych instalacji "wysokonapięciowych", w których wszystkie przetworniki z dołączonym własnym transformatorem mogły pracować równolegle, jak i głośników bez transformatorów, które mogły pracować w takiej instalacji w połączeniu szeregowym. Nigdy z włączonym transformatorem wzmacniacze te nie brzmiały lepiej, niż pracując bez transformatora z wieloma zestawami głośnikowymi, połączonymi odpowiednio szeregowo równolegle, dla zapewnienia właściwego dopasowania do możliwości sterowania wyjścia wzmacniacza. Zawsze system z transformatorem brzmiał dużo gorzej, bardziej "matowo", "płasko", z przyciętym pasmem w zakresie dolnych i górnych częstotliwości pasma akustycznego, w zakresie średnich i dużych mocy wyjściowych wzmacniacza.

Pozdrawiam
Romek

[Krasul]

Witam.

Abstrahując od charakteru zniekształceń wprowadzanych przez poszczególne układy lampowe (np. przewaga parzystych składowych harmonicznych w SE lub nieparzystych składowych harmonicznych w PP), myślę, że sprzedawcy chodzi tutaj bardziej o charakter zniekształceń wprowadzanych przez obecność samych transformatorów. Inna sprawa, że nie wiadomo tak naprawdę, w jaki sposób zostały wykonane te chińskie transformatory głośnikowe. Jeśli zastosowano nawój masowy to należy spodziewać się gorszego przetwarzania wyższych częstotliwości pasma akustycznego. Z drugiej zaś strony, deklarowane przez producenta pasmo przenoszenia (od 15 Hz do 35 kHz przy spadku amplitudy sygnału równym -1 dB) wskazywać by mogło na nawój z podziałem na sekcje, analogicznie jak ma to miejsce w transformatorach głośnikowych do wzmacniaczy lampowych. Do tego dochodzi druga zagadka. A mianowicie. Nie wiadomo jak zachowa się wzmacniacz na układzie scalonym TDA7294 obciążony składową reaktancyjną uzwojenia pierwotnego takiego transformatora. Trzeba by to przeanalizować także w odniesieniu do kształtu charakterystyki modułu impedancji w funkcji częstotliwości zestawu głośnikowego, który mamy zamiar podłączyć do uzwojenia wtórnego transformatora. Nawet gdyby udało się zachować stabilność wzmacniacza, działanie takiego układu stałoby się bardziej zależne od obciążenia. Zmniejszenie współczynnika tłumienia (rezystancja samego uzwojenia wtórnego podawana przez producenta wynosi pół oma) miałoby wpływ na kształt charakterystyki opóźnienia grupowego w funkcji częstotliwości sygnału przetwarzanego przez zestaw głośnikowy. Wszelkie odkłonienia na wypadkowej charakterystyce modułu impedancji w funkcji częstotliwości zestawu głośnikowego powyżej lub poniżej impedancji znamionowej miałyby także wpływ na poziom zniekształceń. Krótko mówiąc. W sytuacji bez transformatora i tak podłączamy do wyjścia wzmacniacza zestaw głośnikowy o bardzo skomplikowanym schemacie zastępczym. Dodając po drodze transformator, schemat zastępczy układu obciążającego wyjście wzmacniacza ulega jeszcze większemu skomplikowaniu. Chiński sprzedawca wspomina o tego typu rozwiązaniu fabrycznym pisząc, że "słynny amerykański wzmacniacz tranzystorowy Mai Jingtu wykorzystuje transformator wyjściowy". Jeśli to nawet prawda, to nie ulega wątpliwości, że z czysto technicznego punktu widzenia tego typu rozwiązanie ma dużo więcej wad niż zalet.

Pzdr. T.Ł.

[Tomek Janiszewski]

W ząden sposób nie zmienia to bezsensowności takiego układu. Lepiej już kupić tranzystory germanowe i zrobić wzmacniacz według któregoś z ówczesnych handbooków

Podpisuję się oburącz, przypomnę jedynie że transformator wyjściowy niezbędny wówczas nie jest. Wszak także końcówka typu koliberkowego posiadająca jedynie transformator sterujący jest symetryczna, z dokładnością taką z jaką dobierze się tranzystory w parę, co będzie tym łatwiejsze że będą tego samego typu.
Natomiast za wyeliminowanie transformatora sterującego (we wzmacniaczu klasy B lub AB w którym nie stosuje się par komplementarnych, nawet do sterowania) płaci się nieuchronnie zdecydowanym pogorszeniem parametrów, odwrotnie niż w lampowych. gdzie wyeliminowanie transformatora sterującego jest banalnie proste, za to wyjściowy wyeliminować jest dużo trudniej, bynajmniej nie tylko z powodu dużej impedancji wewnętrznej lamp. Przy sprzężeniu pojemnościowym odwracacza fazy z równoległą końcówką mocy pojawia się detekcja w obwodach baz końcówki mocy przesuwająca ich punkt pracy w kierunku klasy C, a szeregowe wzmacniacze beztransformatorowe sprzężone galwanicznie (np. skonstruowany przeze mnie https://www.forum-trioda.pl/viewtopic.p ... 95#p164395 ) nie są niestety całkowicie symetryczne dla obu połówek sygnału, chyba że pracują w klasie A. Można by polepszyć symetrię włączając rezystor w emiter odwracacza fazy T3 (aby zniwelować wpływ przewodzenia lub zatkania T4 na wzmocnienie T3) ale pogorszyłoby to wysterowalność wzmacniacza a tym samym sprawność. Wykombinowałem go jedynie po to aby wszem i wobec udowodnić że nawet w czasach gdy pewien Niespotykanie Skromny Człowiek tworzył swoje wiekopomne dzieła o Nowoczesnej Zabawie w Elektronikę dla Wszystkich można było zrobić coś nieporównanie lepszego niż przedstawiony tam antywzmacniacz MINI-MAX, używając dokładnie tych samych Teges-teges...

[Tomek Janiszewski]

A tak na marginesie, nie ma chyba czegoś takiego, jak "lampowe" zniekształcenia.

Być może w czasach gdy powyższy stereotyp zaczynał dopiero żyć własnym życiem - ktoś wcześniej zwrócił uwagę na specyficzny charakter zniekształceń wnoszonych przez sporą część wzmacniaczy tranzystorowych. Przy pracy w głębokiej klasie AB powstają w pobliżu przejścia przez zero zniekształcenia wywoływane szybkim zatykaniem się tranzystorów, podczas gdy lampy w tych samych warunkach zatykają się łagodniej mając "wydłużone" w kierunku napięć ujemnych charakterystyki siatkowe. Nieraz jeszcze nadmiernie głębokie i nieskorygowane fazowo USZ wywołuje w tym miejscu ostre szpilki a nawet dzwonienia. Podobny efekt przyniesie oddalenie tranzystorów końcowych od reszty wzmacniacza (np. celem umieszczenia ich na masywnym radiatorze) bo w tych warunkach silnie odkształcone prądy płyną długimi ścieżkami i przewodami o niepomijalnej impedancji. W efekcie na widmo zniekształceń takich wzmacniaczy składa się dużo harmonicznych wysokiego rzędu (do 30 a nawet wyżej), mimo że THD może osiągać przyzwoite wartości. Dawno już ustalono w laboratoriach BBC że słyszalność zniekształceń nieliniowych jest proporcjonalna do kwadratu rzędu, innymi słowy 30 harmoniczna na poziomie 0,01% będzie równie szkodliwa jak trzecia na poziomie 1%. W przypadku wzmacniaczy lampowych trzeba by się naprawdę mocno starać aby tego rodzaju zniekształcenia się pojawiły. Podobny negatywny efekt przyniesie wysterowanie wzmacniaczy tranzystorowych (np. przy pomiarze mocy maksymalnej) powyżej granic obcinania. Gdy zastosuje się normy adekwatne w przypadku przysłowiowej lampy PCL86 SE (tj h=10%) to z powodu ostrego obcinania wierzchołków sygnału przez wzmacniacz tranzystorowy przy h=10% po prostu niedasie już go słuchać.

Tak samo, jak inaczej zniekształca tranzystor SE, inaczej przeciwsobny, inaczej układ bez USZ itd... możliwości jest ogrom. Na dodatek w większości przeciwsobnych wzmacniaczy lampowych, które chyba są bardziej popularne, wcale nie dominują parzyste zniekształcenia.

Ale za to istnieją przeciwsobne tranzystorowe "wzmacniacze" (cokolwiek miałoby to znaczyć) w których druga harmoniczna dominuje Co jednak bynajmniej nie przeszkadza takim poronionym qństrukcjom generować harmoniczne bardzo wysokiego rzędu, już bez rozróżnienia na parzyste i nieparzyste. Proponuję zapoznać się z tym oto tematem
viewtopic.php?t=35189
choć będzie to wymagało niemało czasu i nerw
Tymczasem pokutuje jeszcze bardziej absurdalny stereotyp, jakoby obecność parzystych harmonicznych w sygnale była wręcz korzystna, szczególnie gdy obecne są już harmoniczne nieparzyste, generowane np. przez układy przeciwsobne. Stąd parcie na budowanie wzmacniaczy SE (jak na razie szczytem "doskonałości" jest tutaj bezpośrednio żarzona trioda końcowa 300B pracująca bez USZ) a jak kogo na to nie stać - to się zadowoli lampowym prosiaczkiem, zwykle wtórnikiem katodowym na połówce E88CC włączonym np. między wyjściem przetwornika DAC a wejściem wzmacniacza z końcówką mocy na MOSFETach pracujących w klasie D, wierząc że wprowadzane przez lampę parzyste harmoniczne ocieplą cyfrowy dźwięk

Więc jak to jest z tymi badaniami lampa vs tranzystor?

Stawiam dolary przeciw orzechom że tranzystorowe wzmacniacze przeciwsobne pracujące w czystej klasie A (kiedy to nie występuje zatykanie się tranzystorów końcowych) w niczym nie będą ustępowały najlepszym wzmacniaczom lampowym.