Jump to content

En hypotes kring musikalitet


Anders65
 Share

Recommended Posts

11 hours ago, calle_jr said:

Ja, egentligen hur man schematiskt skulle kunna tillämpa hypotesen i en förstärkarkrets.

Jag kommer inte ihåg exakt hur du gjorde sist jag såg att du utforskade feedback med jämna övertoner. Men då var det linjärt i registret.

Jag återkommer med lite skisser/blockscheman på exempel på tillämpning. Tar kanske några dagar innan det dyker upp här, men det kommer :smile: 

Link to comment
Share on other sites

4 hours ago, conan said:

Hur är det nu med illusionen att musiken kommer från området mellan högtalarna? Är det en lärprocess? Är det detta som felaktigt kallas "inbränning"? 

Kanske både och - uppmjukning av högtalarens skumkanter samt tillvänjning i hjärnan?

Bra frågeställningar!

Jag resonerar såhär ungefär. För att få en bra centrering av ljud mellan högtalarna när det ska vara så och en stereobild där man tydligt kan "se" instrumentens placeringar i bredd och djup så krävs ett antal olika saker. Listar några aspekter som jag kom att tänka på nu.

- Reflektioner från sidoväggarna kan förstöra mycket. Akustikpaneler för att dämpa första reflektion från sidoväggarna hjälper bra hos mig. Diffusorer är ett alternativ.

- Jag upplever större djup om väggen bakom högtalarna inte är för nära högtalarna. Beror på första reflektion även det.

.- En matta framför mellan högtalarna och ingen eller minimalt soffbord för att minimera reflektioner.

- Hög upplösning i hela ljudanläggningen. Mikrodetaljer bidrar även till djup.

- Så konstant fördröjning som möjligt speciellt från mellanregister och uppåt (främst förstärkare och högtalare).

- En bra inspelning förstås.

- Och inte minst högtalarnas egenskaper/spridning av ljudet.

 

En bakgrund till ovanstående är att vi har en upplösning i tid för ljud mellan vänster och höger öra ända ner till 6us beroende på vad det är för ljud. Men om vi säger 10us i tidsskillnad så är det klart hörbart inom ett större spekta av olika ljud. Jag testade lite på mig själv en gång och lyckades höra ner till ungefär 8us tiddifferens. En annan aspekt är den nivåmässiga upplösningen vi har som ligger kring 0.5dB i bästa fall.

 

Men jag tror även att det finns en tillvänjningstid hos oss. Som jag skrivit tidigare har vi förmåga att få ut mera information från ljud än vi har nytta av i vardagen. Vi exponeras exempelvis inte så mycket för högre frekvenser. Det är därför vi kan träna upp vår hörselapparat. Vi har en plastisk egenskap som kan tränas upp inom loppet av timmar antaget att förmågan finns men inte motioneras så mycket. Sen finns det säkerligen ett individberoende både när det gäller den rent fysiska hörselförmågan och graden av plasticitet.

 

 

Link to comment
Share on other sites

Hej igen,

 

Tänkte rita lite blockscheman men fick en liten stund över ikväll så jag börjar lite kring tillämpning av resonemang kring distortion och då specifikt kopplat till förstärkare. En bra utgångpunkt att börja med tycker jag är att minimera distortion som inte relaterar till nyttosignalen (insignalen). Många tänker nu säkert att en förstärkare ska bara förstärka signalen och driva högtalaren utan att distordera signalen alls. Och det är inget fel i det men musikalitet har för mig att göra med så många parametrar som samverkar inkluderat vår hörselapparat att det inte är så enkelt. Även avsaknaden av visuell koppling till musiken påverkar upplevelsen. Och från mitt håll handlar det om att skapa en musikalisk upplevelse. Och med de förutsättningar som ges i hemmiljö och av uppspelning i stereo och så vidare, så tror jag att vi kan hjälpa upplevelsen på traven. Men då behöver vi förstå de grundläggande mekanismerna inte bara för akustik och digital/analog signalbehandling utan även kring vår hörselapparats egenskaper. Och där någonstans finns nog anledningen till denna tråd...

 

En av många viktiga egenskaper hos förstärkare, mot bakgrund av insikter i hur vår hörselapparat fungerar, är att distortion som inte relaterar till signalen som ska förstärkas bör minimeras. Men det handlar inte bara om att minimera sådan distortion till en nivå vi inte hör. Jag tror kraven är mycket högre än så på grund av att allt ljud som inte kan tolkas kräver resurser från hjärnan. Vi måste samtidigt se till att alla nyanser vare sig de relaterar till tid eller nivå bibehålls genom förstärkaren. Så nu till lite övergripande resonemang kring förstärkare :-)

 

Är global negativ återkoppling i en förstärkare är rätt väg att gå? En snabb återkopplingsslinga och en open loop förstärkning på minst 35dB över 20-20kHz (jag menar 35dB över förstärkningen med sluten återkopplingsslinga) kan ju ge bra resultat. Ingen tvekan om det. Men är det rätt metod att använda global återkoppling för att ta hand om övergångsdistortion i ett push-pull steg som driver högtalarna? Med global återkoppling och även global felkorrektion försöker man åtgärda fel på utsignalen som driver högtalarna oavsett vad det är och oavsett i vilken del av förstärkarens olika steg som felet uppstått. Är det inte lite som att ge febernersättande mot en lokal inflammation. Vi mäter att febern är borta och då är väl allt bra? Symtomen är borta men problemet är kvar. Vi känner trots panodil att något inte är bra, kanske blir vi trötta. Vore det inte bättre att rikta åtgärden så nära problemet som möjligt. Precis som virus måste vi hitta rätt metod för att angripa det så precist som möjlig. Detta för att maximera effekten och minimera biverkningarna. I en förstärkare tror jag problem i ett av  stegen bör åtgäras där. Lokalt. Och med rätt metod som minimerar risken för bieffekter. Allra bäst vore förstås att inte ha några fel från början, men komponenter är långt ifrån ideala. För att kunna korrigera och ha bra kontroll över vad som sker bör man se till att varje steg har en tydlig och ren uppgift samt att man inte har beroenden mellan stegen. Eftersom komponenter inte är ideala bör man dessutom minimera antalet steg i en förstärkare. Men det är en balansgång med många avvägningar. När det gäller harmonisk distortion så lämpar sig spänningsförstärkningssteget bra för att skapa den "profil" man vill ha. Speciellt om man kör det i klass A - vilket jag föredrar.

Link to comment
Share on other sites

28 minutes ago, conan said:

Det är bara en av många lösningar som har sina fördelar och nackdelar.

 

Håller med om detta men det är lite för många som inte ser att det finns nackdelar med motkoppling och speciellt global sådan också (tycker jag). Motkoppling verkar fungera som bäst när man nästan lika gärna kan vara utan. Om loopen läggs runt något bredbandigt linjärt fungerar det om den är tillräckligt kort och ingen instrålad energi kommer in. Då inställer sig frågan naturligt - behövs det egentligen?

 

Fördelar finns förstås och det är oftast dessa som förs fram så det kanske inte behöver nämnas?

 

Link to comment
Share on other sites

Voltage Amplification Stage, VAS, i en traditionellt byggd förstärkare kan ha stor inverkan på hos karaktären hos en förstärkare. Kanske då antaget att utsteget är välgjort och bra dimensionerat så att det inte har någon egentlig karaktär i sig utan att det kan ses som förhållandevis transparent. Jag tänkte här översiktligt gå igenom ett antal "tweaks" utgående från enklast möjliga steg med en NPN-transistor. Tanken är att diskutera lite kring vad man kan göra och vilken effekt det får på egenskaperna. Det blir inte bara hur man kan skapa jämna övertoner utan lite gott och blandat. :-)

 

 

%3CmxGraphModel%3E%3Croot%3E%3CmxCell%20id%3D%220%22%2F%3E%3CmxCell%20id%3D%221%22%20parent%3D%220%22%2F%3E%3CmxCell%20id%3D%222%22%20style%3D%22edgeStyle%3DorthogonalEdgeStyle%3Brounded%3D0%3BorthogonalLoop%3D1%3BjettySize%3Dauto%3Bhtml%3D1%3BexitX%3D1%3BexitY%3D0.5%3BexitDx%3D0%3BexitDy%3D0%3BexitPerimeter%3D0%3BentryX%3D0%3BentryY%3D0.5%3BentryDx%3D0%3BentryDy%3D0%3BendArrow%3Dnone%3BendFill%3D0%3B%22%20edge%3D%221%22%20source%3D%223%22%20target%3D%2210%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20relative%3D%221%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%223%22%20value%3D%22Input%20Stage%22%20style%3D%22verticalLabelPosition%3Dbottom%3Bshadow%3D0%3Bdashed%3D0%3Balign%3Dcenter%3Bhtml%3D1%3BverticalAlign%3Dtop%3Bshape%3Dmxgraph.electrical.abstract.amplifier%3B%22%20vertex%3D%221%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20x%3D%22390%22%20y%3D%222390%22%20width%3D%2290%22%20height%3D%22100%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%224%22%20style%3D%22edgeStyle%3DorthogonalEdgeStyle%3Brounded%3D0%3BorthogonalLoop%3D1%3BjettySize%3Dauto%3Bhtml%3D1%3BexitX%3D0%3BexitY%3D0.5%3BexitDx%3D0%3BexitDy%3D0%3BexitPerimeter%3D0%3BentryX%3D1%3BentryY%3D0.5%3BentryDx%3D0%3BentryDy%3D0%3BendArrow%3Dnone%3BendFill%3D0%3B%22%20edge%3D%221%22%20source%3D%225%22%20target%3D%2210%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20relative%3D%221%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%225%22%20value%3D%22VAS%26lt%3Bbr%26gt%3BG%20%3D%2026dB%22%20style%3D%22verticalLabelPosition%3Dbottom%3Bshadow%3D0%3Bdashed%3D0%3Balign%3Dcenter%3Bhtml%3D1%3BverticalAlign%3Dtop%3Bshape%3Dmxgraph.electrical.abstract.amplifier%3BfillColor%3D%23dae8fc%3BstrokeColor%3D%236c8ebf%3B%22%20vertex%3D%221%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20x%3D%22632.95%22%20y%3D%222390%22%20width%3D%2290%22%20height%3D%22100%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%226%22%20style%3D%22edgeStyle%3DorthogonalEdgeStyle%3Brounded%3D0%3BorthogonalLoop%3D1%3BjettySize%3Dauto%3Bhtml%3D1%3BexitX%3D0%3BexitY%3D0.5%3BexitDx%3D0%3BexitDy%3D0%3BexitPerimeter%3D0%3BendArrow%3Dnone%3BendFill%3D0%3BentryX%3D1%3BentryY%3D0.5%3BentryDx%3D0%3BentryDy%3D0%3BentryPerimeter%3D0%3B%22%20edge%3D%221%22%20source%3D%229%22%20target%3D%225%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20relative%3D%221%22%20as%3D%22geometry%22%3E%3CmxPoint%20x%3D%22740%22%20y%3D%222440%22%20as%3D%22targetPoint%22%2F%3E%3C%2FmxGeometry%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%227%22%20style%3D%22edgeStyle%3DorthogonalEdgeStyle%3Brounded%3D0%3BorthogonalLoop%3D1%3BjettySize%3Dauto%3Bhtml%3D1%3BexitX%3D1%3BexitY%3D0.5%3BexitDx%3D0%3BexitDy%3D0%3BexitPerimeter%3D0%3BentryX%3D1%3BentryY%3D0.5%3BentryDx%3D0%3BentryDy%3D0%3BendArrow%3Dnone%3BendFill%3D0%3B%22%20edge%3D%221%22%20source%3D%229%22%20target%3D%2215%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20relative%3D%221%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%228%22%20value%3D%22Out%22%20style%3D%22edgeStyle%3DorthogonalEdgeStyle%3Brounded%3D0%3BorthogonalLoop%3D1%3BjettySize%3Dauto%3Bhtml%3D1%3BexitX%3D1%3BexitY%3D0.5%3BexitDx%3D0%3BexitDy%3D0%3BexitPerimeter%3D0%3BendArrow%3Dnone%3BendFill%3D0%3B%22%20edge%3D%221%22%20source%3D%229%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20relative%3D%221%22%20as%3D%22geometry%22%3E%3CmxPoint%20x%3D%22920%22%20y%3D%222440%22%20as%3D%22targetPoint%22%2F%3E%3C%2FmxGeometry%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%229%22%20value%3D%22Output%20Stage%26lt%3Bbr%26gt%3BG%20%3D%201%22%20style%3D%22verticalLabelPosition%3Dbottom%3Bshadow%3D0%3Bdashed%3D0%3Balign%3Dcenter%3Bhtml%3D1%3BverticalAlign%3Dtop%3Bshape%3Dmxgraph.electrical.abstract.amplifier%3B%22%20vertex%3D%221%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20x%3D%22765%22%20y%3D%222390%22%20width%3D%2290%22%20height%3D%22100%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%2210%22%20value%3D%22%22%20style%3D%22ellipse%3BwhiteSpace%3Dwrap%3Bhtml%3D1%3Baspect%3Dfixed%3B%22%20vertex%3D%221%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20x%3D%22530%22%20y%3D%222415%22%20width%3D%2250%22%20height%3D%2250%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%2211%22%20value%3D%22%26lt%3Bfont%20style%3D%26quot%3Bfont-size%3A%2036px%26quot%3B%26gt%3B-%26lt%3B%2Ffont%26gt%3B%22%20style%3D%22text%3Bhtml%3D1%3BstrokeColor%3Dnone%3BfillColor%3Dnone%3Balign%3Dcenter%3BverticalAlign%3Dmiddle%3BwhiteSpace%3Dwrap%3Brounded%3D0%3B%22%20vertex%3D%221%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20x%3D%22520%22%20y%3D%222470%22%20width%3D%2240%22%20height%3D%2220%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%2212%22%20value%3D%22%26lt%3Bfont%20style%3D%26quot%3Bfont-size%3A%2036px%26quot%3B%26gt%3B%2B%26lt%3B%2Ffont%26gt%3B%22%20style%3D%22text%3Bhtml%3D1%3BstrokeColor%3Dnone%3BfillColor%3Dnone%3Balign%3Dcenter%3BverticalAlign%3Dmiddle%3BwhiteSpace%3Dwrap%3Brounded%3D0%3B%22%20vertex%3D%221%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20x%3D%22500%22%20y%3D%222445%22%20width%3D%2240%22%20height%3D%2220%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%2213%22%20style%3D%22edgeStyle%3DorthogonalEdgeStyle%3Brounded%3D0%3BorthogonalLoop%3D1%3BjettySize%3Dauto%3Bhtml%3D1%3BexitX%3D0.5%3BexitY%3D1%3BexitDx%3D0%3BexitDy%3D0%3BendArrow%3Dnone%3BendFill%3D0%3B%22%20edge%3D%221%22%20source%3D%2211%22%20target%3D%2211%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20relative%3D%221%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%2214%22%20style%3D%22edgeStyle%3DorthogonalEdgeStyle%3Brounded%3D0%3BorthogonalLoop%3D1%3BjettySize%3Dauto%3Bhtml%3D1%3BexitX%3D0%3BexitY%3D0.5%3BexitDx%3D0%3BexitDy%3D0%3BentryX%3D0.5%3BentryY%3D1%3BentryDx%3D0%3BentryDy%3D0%3BendArrow%3Dnone%3BendFill%3D0%3B%22%20edge%3D%221%22%20source%3D%2215%22%20target%3D%2210%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20relative%3D%221%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3CmxCell%20id%3D%2215%22%20value%3D%22Feedback%20Circuit%22%20style%3D%22rounded%3D0%3BwhiteSpace%3Dwrap%3Bhtml%3D1%3B%22%20vertex%3D%221%22%20parent%3D%221%22%3E%3CmxGeometry%20x%3D%22685%22%20y%3D%222550%22%20width%3D%2270%22%20height%3D%2240%22%20as%3D%22geometry%22%2F%3E%3C%2FmxCell%3E%3C%2Froot%3E%3C%2FmxGraphModel%3E

image.thumb.png.1002348f88f21c37f911867f492bc85c.png

 

Bilden ovan till höger visar ett enkelt blockschema över det jag kallar en traditionell analog förstärkare med global återkoppling. Här kommer jag fokusera på VAS och lite fix och tricks som vi kan göra för att ge förstärkaren specifika egenskaper.

 

Att skapa den karaktär jag menar här har att göra med distributionen av harmoniska övertoner, vilket avser den lutande linjen i bilden ovan till vänster. Om det är en rak linje, vilken lutning den har eller om det är en kurva kan vi påverka i VAS. Detta genom transistorns arbetspunkt, utnyttja transistorns olinjäritet och välja typ av transistor. Nivå på kurvan har även det stor betydelse. Ligger den för högt riskerar vi att intemodulationsdistortion påverkar ljudupplevelsen negativt. Ligger den för lågt uppnår vi inte upplevelsen som har med musikalitet att göra. Har vi stor oregebundenhet mellan övertonernas nivåer får vid inte heller önskad effekt. Man bör även se till att högre ordningens övertoner ligger mycket långt ner i nivå. Mäter vi högre nivåer på udda övertoner finns det ofta problem som relaterar till push-pull steg och så vidare...

 

image.thumb.png.967e40fafcdde14e9de771480369d580.png

 

 

Låt oss utgår från (A). Ett enkelt förstärkarsteg där man nyttjar en konstantströmskälla för att göra steget så linjärt som möjligt. Genom att byta konstantströmskällan till ett motstånd (B) får steget en olinjäritet som beror på transistors egenskaper och dess arbetspunkt. Motsvarande nyttjas i (C) fast nu med en JFET-transistor. Just denna typ använde Nelson Pass när har gjorde sin så kallade H2-generator. Det behöver inte vara en JFET för att göra en H2-Generator. Att Pass valt en JFET denna beror nog till en del att han gärna jobbar med JFET och MOSFET-transistorer. Även (B) och (D) kan sägas vara "H2-gereratorer". Man får på detta enkla sätt en jämnt fallande distribution av harmoniska övertoner som kan justeras till att likna bilden ovan. För mer information om H2-generatorn, se:

 

https://www.firstwatt.com/pdf/art_h2.pdf

 

Men det finns en del andra tips kring steget. I (D) används en miller-kapacitans för att begränsa den övre gränsfrekvensen hos steget. Utan en extern millerkapacitans riskerar man en oönskad peak i frekvenssvaret strax under stegets gränsfrekvens. För att förbättre stegets egenskaper på högre frekvenser kan vi använda oss av en cascode-kopplad transistor (E). Pierre Frédéric f.d. konstruktör av förstärkare från Lavardin har en intressant modifiering av cascodekopplingen då man infört en som han kallar Magic Resistor (F). Denna ska ge en mer konstant effektförbrukning i spänningsförstärkningstransistorn vilket minimerar det man kallar minneseffekt (en termisk minneseffekt). För mer information se:

http://peufeu.free.fr/audio/memory/memory-5-vas.html

 

image.thumb.png.a605c84163bfd90c262682d078184cd9.png

Ett alternativ till cascodekoppling är emitterföljare (G). En mycket bra lösning som kan göras ännu lite bättre genom att använda en JFET (H). Då ökas inimpadansen till steget, vilket kan isolera steget mera från föregående steg. Det finns de som använder dubbel cascode eller kombinationer av emitterföljare och cascode för VAS, men jag tror att detta i de flesta fall är onödigt och skapar bara mer aktiva komponenter i signalvägen. Notera att jag satt millerkapacitansen direkt över späningsförstärkningstransistorn i (G) och (H). Douglas Self och Bob Cordell brukar dock sätta den över båda transistorerna. 

image.thumb.png.e6cf627add1b0508267b3c84b0c9cf3b.png

 

För att minimera eller helt ta bort behovet av en global återkopplingsloop kan man införa lokal återkoppling i steget. Det finns två sätt. Antingen spänningsåterkoppling (I) eller strömåterkoppling (J). Strömåterkoppling har en fördel genom att den saknar återkopplingsloopen, men även spänningsåterkoppling kan vara mycket bättre än global återkoppling. I (K) lyfter jag fram vikten av att isolera VAS från utsteget. Här med en enkel sourceföljare i form av en JFET. LSK170 är ett exempel på transistor som är utmärkt för det typen av funktion.

 

 

 

Edit: Fixat. Samma bild var uppladdad två ggr. Om man laddar upp men inte klistrar in en bild så hamnar den sist i inlägget. //calle_jr

Edited by calle_jr
HAr problem med att sista bilden kommer med två gånger när jag sparat. Trots att jag tar bort den i editeringsläget
Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

 Share

×
×
  • Create New...