О загадках УМЗЧ и эквивалентности электроакустических преобразователей.
Г. КОВАЛЕНКО
   Почему существует разница в звучании музыки, воспроизводимой с помощью ламповых и транзисторных усилителей? Эта загадка волновала многих аудиофилов и инженеров на протяжении десятков лет, высказывались различные версии, менялась схемотехника, повышалась линейность усилителей увеличением глубины общей ООС. Автор этой статьи также занялся разгадкой этой проблемы еще в студенческие годы. Вот о своих исканиях и находках в профессиональной работе он и решил поделиться с нашими читателями.
  Автор данного цикла статей предлагает читателям ознакомиться со своими взглядами на технику звуковоспроизведения, которые позволили создать достаточно оригинальную аппаратуру, выпускаемую ныне фирмой "Колвир".
  С 1977 г. автор работал в НИИ "Бриз" при заводе "Прибой" (г. Таганрог), где занимался разработкой и постановкой производства транзисторной аппаратуры звуковоспроизведения, выпускаемой тогда под марками "Корвет", "Прибой". Производимый там же ламповый усилитель нового поколения "Прибой", известный многим аудиофилам 80—90х годов, заставил автора серьезно задуматься над секретами хорошего "лампового звучания" усилителей. Он исследовал в те же 80-е годы все версии "разгадок", высказываемых специалистами на страницах периодической печати.
   В результате многих экспериментов он убедился, что ни одна из версий не объясняла тех эффектов, что были слышны при сравнительных прослушиваниях разнообразной аппаратуры. Технические решения предлагаемых теорий не обеспечивали достижения качества, присущего ламповым усилителям. После этого с одобрения руководства автор избрал темой своего дипломного проекта в 1984 г. звуковоспроизводящий комплекс из усилителя и АС.
    В результате своих исследований динамических, электростатических и других экзотических электроакустических преобразователей (ЭАП) автору стало ясно, что звуковое давление прямо пропорционально электрическому заряду, проходящему через преобразователь (о этих процессах несколько ниже), т.е. току. И поэтому в качестве усилителя в проекте был предложен УМЗЧ с высоким выходным сопротивлением, работающий как источник тока (ИТ), опытный образец которого и был представлен экзаменационной комиссии.
 Результаты демонстрации ошеломили комиссию: этот усилитель переиграл не только "Прибой", но и ламповый усилитель фирмы Pioneer, считавший комиссией эталонным! Это подтверждалось и лабораторными измерениями, проведенными автором: испытательный сигнал (синусоидальный и прямоугольный) подавался на три УМЗЧ (обычные транзисторный, ламповый, а также транзисторный, работающий в режиме ИТ), а к выходам последовательно подключалась АС (популярная в то время 10 МАС-1).
   Акустический сигнал поступал на конденсаторный микрофон измерительного комплекса ВШВ-003-М2, к выходу которого были подключены осциллограф и измеритель гармоник. Результаты измерений показали, что ламповый усилитель и УМЗЧ-ИТ превосходили обычный транзисторный по коэффициенту гармоник в 1,5 и в 10 раз соответственно. Интермодуляция в ламповом УМЗЧ в сравнении с обычным транзисторным была в пять раз меньше, а в УМЗЧ-ИТ — почти в 70 раз! Линеаризация АЧХ для УМЗЧ-ИТ в сравнении с другими сравниваемыми была явной. Верхняя граница рабочих частот АС возросла в два раза, нижняя сместилась вдвое ниже, а неравномерность АЧХ уменьшилась на 6 дБ.    При подаче прямоугольных импульсов с частотой 1 кГц AC 10MAC-1 с УМЗЧ-ИТ существенно точнее воспроизводила форму импульсов. Дипломная работа, естественно, была признана выполненной на "отлично". В дипломной работе не рассматривались вопросы и разработки практических схем УМЗЧ-ИТ, а только теоретические вопросы качественного сравнения ламповых и транзисторных усилителей и их взаимодействуя с громкоговорителем, в результате чего был найден ответ, что УМЗЧ должен быть выполнен как генератор (источник) тока. Макет на базе усилителя "Бриг-001", представленный комиссии, был изготовлен в тот момент без теоретической проработки вопросов устойчивости УМЗЧ-ИТ и представлял собой преобразователь напряжение-ток, выполненный нэ основе схемы с незаземленной нагрузкой и обратной связью по току.
  Заявка на способ расчета и устройство, реализующее УМЗЧ-ИТ, имеет патент с приоритетом от 1991 года[1]. Внедрение же этого усилителя в производство натолкнулось на вопросы согласования, изменения стандартов, на тогдашнюю бюрократическую систему. К тому же грянула перестройка... Автор перешел в хозрасчетное предприятие "Лаборатория электронной техники", где он выполнял частные заказы и которая в дальнейшем распалась на ряд предприятий, в том числе "Колвир" и небезызвестную "Три В".
   За последующие годы автор создал на принципе "токовых" усилителей также усилители-корректоры, темброблоки, кабельные усилители для передачи слабых сигналов по длинным линиям, разработал свои оригинальные методики измерений электроакустических параметров. Изучение цифровых методов записи-воспроизведения позволило обнаружить грубую ошибку при считывании цифровой информации (пресловутый джиттер-эффект). Причем подобные ошибки после переделки аппаратуры автором устраняются.
   Фирмой на основе оригинальных исследований создан ряд кабелей различного назначения (фонокабели, межблочные, цифровые, акустические, сетевые). Другим направлением деятельности фирмы является разработка широкополосных динамических головок, на основе которых создан целый ряд акустических систем бытового и профессионального назначения. Исследования в области цифрового звука не прекращаются, и новые разработки готовятся...
   Особенности работы динамических и электростатических электроакустических преобразователей.
  Теперь приступим к рассмотрению вопросов электроакустических преобразователей, чтобы было понятно, почему для их возбуждения необходим усилитель с "токовым" выходом.
   Для начала читателю полезно уточнить: что есть звук? Звук — это колебания атмосферного давления в полосе частот 20...20000 Гц. Здесь мы максимально упростим вопрос, исключая особенности среды и считая ее идеальной. Общепринятый синусоидальный сигнал должен вызывать в конкретной точке атмосферы изменение давления по такой же кривой, т.е. синусоидальный. Как же э/акустический преобразователь может обеспечить это изменение? Все знают, что это достигается колебательными перемещениями диффузора, мембраны, пленки и т.п. Как же эти перемещения обеспечивают колебания давления возле преобразователя? Эти колебания вызываются уплотнением и разрежением воздушной среды возле мембраны'
   К примеру, рассмотрим воспроизведение прямоугольного акустического сигнала через ЭАП. Чтобы достичь подобной формы колебаний звукового давления, диффузор должен сначала переместиться в пространстве очень быстро, чтобы создать большое уплотнение среды, формируя крутой фронт сигнала, а затем он должен поддерживать это уплотнение постоянным, что достигается его перемещением с постоянной скоростью. Затем задний фронт формируется также очень быстрым перемещением диффузора, после чего для сохранения того же уплотнения движется с постоянной скоростью. Время движения с постоянной скоростью определяется длительностью этих импульсов. Что же заставляет диффузор так двигаться? Видно, что мгновенное изменение скорости мембраны происходит за счет большого ускорения, а при равномерном движении — за счет отсутствия ускорения.
  Теперь смотрим, какие же силы воздействуют на мембрану? Первая — сила, толкающая мембрану и приводящая ее в движение. Вторая сила, противоположная по направлению — сила сопротивления среды (она же характеризует акустическое сопротивление). Для первого этапа формирования фронта импульса первая сила должна превосходить вторую, чтобы разность этих сил могла бы обеспечить ускоренное перемещение мембраны: a=F/m, где m — масса мембраны, a F — разница между силами. Во время действия верхней "полки" силы равны по величине, но противоположны по направлению. Далее происходит процесс формирования обратного фронта за счет изменения направления первой силы и на первом этапе сложение ее с силой реакции среды до момента разряжения среды до атмосферного давления. Затем при продолжении разряжения сила становится противодействующей силе, приложенной к мембране. До момента формирования нижней "полки" действует ускоряющая сила.    И так процесс повторяется многократно с частотой акустического сигнала. У читателя может возникнуть вопрос: зачем для поддержания давления мембране необходимо перемещаться с постоянной скоростью? А потому, что мембрана работает в открытом пространстве и не является поршнем насоса, а уплотнение или разрежение среды перед излучателем стремится вернуться к атмосферному за счет текучести среды. Теперь становится понятным такое движение мембраны и понятно, что для такого движения необходима сила воздействия на мембрану, изменяющаяся по величине и направлению вo времени в соответствии с необходимыми колебаниями давления. Сила и ее направление должны строго соответствовать колебаниям давления перед мембраной. Размеры мембраны принимаются соответствующими реальным излучателям.
   Мы установили факт прямой пропорциональности звукового давления силе воздействия на мембрану. А как образуется эта сила? Давайте рассмотрим два типа преобразователей: электродинамический и затем электростатический.
  Итак, динамический излучатель возбуждается посредством связанной с диффузором звуковой катушки в магнитном поле. Теперь вспомним школьный курс физики, где рассматривается взаимодействие проводника с магнитным полем при протекании через него электрического тока. Так называемая сила Лоренца определяется из формулы F = BII SinА, где В — индукция магнитного поля, I — ток через проводник, I — длина проводника, SinА — угол между направлением магнитных линий и проводником. В магнитной системе головки SinА =1, В и I — постоянны, и фактически ток определяет силу, смещающую звуковую катушку, т.е. функция тока, протекающего через катушку, и определяет функцию звукового давления.
  Как же формируется сила, воздействующая на пленку электростатического ЭАП? Сила в симметричном преобразователе определяется напряженностью электрического поля и величины заряда: F=QE. Закон изменения напряженности поля от обеих обкладок одинаков, но противоположен по знаку, поэтому общее воздействие поля на заряд на пленке остается одинаковым и величину Е можно принять постоянной. Отсюда сила прямо пропорциональна заряду на пленке. Теперь достаточно вспомнить, что ток — это направленное движение зарядов через сечение проводника в единицу времени. Т.е. заряд на обкладках ЭАП формируется электрическим током.
   Мы приходим к выводу, что в обоих случаях функция тока определяет функцию звукового давления. Аналогично это можно доказать и для других типов ЭАП.

  Работа обычного усилителя с ЭАП

   Рассмотрим работу УМЗЧ совместно с этими двумя типами ЭАП в упрощенном виде.
Что отслеживает УМЗЧ ИН на своем выходе? Функцию напряжения, но не тока. Теперь, какую нагрузку представляет собой динамическая головка? Нагрузка имеет комплексный импеданс, состоящий из активной и реактивной составляющих. Активная — это сопротивление провода катушки, которое увеличивается в результате нагрева от протекающего через него тока, т.е. меняется от величины протекающего через катушку тока.
   Теперь о реактивной составляющей: она состоит из индуктивности катушки, которая меняется при перемещении катушки относительно керна магнитной системы. Кроме того, масса диффузора в эквивалентной электрической схеме является индуктивностью. Механическая гибкость подвеса подвижн...

    Вашему вниманию предлагается обзор научно - практических тем и разработок инженеров лаборатории Геннадия Коваленко.
      Многолетний опыт наших инженеров в области разработки аудиотехники самого высокого уровня позволил нам в единстве со многими практическими и теоретическими наработками, собственными патентами и ноу - хау добиться значительных успехов в таких областях, как - электроакустические излучатели и системы на их основе, усилители мощности (и предварительные усилители) звуковой частоты, звуковые процессоры (эквалайзеры, конверторы и т.д.). Достичь этого нам позволило обстоятельное экспериментальное и теоретическое изучение физических основ и принципов аналоговой и цифровой звукозаписи, физических процессов в электрических проводниках, особенностей озвучивания в закрытом пространстве и в свободном поле, и др.
   Уникальные схемотехнические решения позволяют нашей технике быть в ряду лучших моделей лидирующих изготовителей звукотехнической аппаратуры во всем многообразии техники класса High - End и профессионального звукооборудования. Ее главные отличительные особенности состоят в том, что основным объектом преобразования является не напряжение, а ток. Это дает бесспорные преимущества перед аппаратурой других производителей. Высокое качество нашей аппаратуры высоко оценено такими профессионалами в области музыки как Игорь Вепринцев, Олег Лундстрем, Юрий Саульский, Алексей Козлов, Игорь Бриль, Алексей Баташов, Сергей Манукян, Юрий Маркин и многими другими.
     Генеральный конструктор Коваленко Г.В. имеет более чем 27 летний опыт разработки в области звукотехники.
    Ведущие специалисты по электронике Макарчук А.В., Бондаренко С.В. имеют опыт разработки более 20 лет.
    Ведущий специалист по конструированию и технологии Барков В.С. имеет опыт разработки более 33 лет.
     В значительной мере нами освоены (изготовление мелких партий и опытных образцов, теоретические модели и расчеты с существенным экономическим эффектом) и предлагаются Вашему вниманию следующие представленные направления.


                  1. Акустические системы
   Отличительной особенностью акустических систем (АС) является использование в них массивов высококачественных широкополосных излучателей. Наряду с использованием мощного динамика с равномерной частотной характеристикой, малыми нелинейными искажениями на больших мощностях с высоким КПД и токового усилителя  оптимально согласованного с динамиком, это обеспечивает чистое не искаженное натуралистичное звучание во всей рабочей полосе частот даже на высоких мощностях. Акустические системы, благодаря высокой чувствительности и большой перегрузочной способности, обладают высоким энергетическим потенциалом, создавая максимальное звуковое давление (max SPL) в 138 дБ и выше. Особенности конфигурирования массивов излучателей позволяют сформировать любой требуемый фронт звуковой волны, обеспечив необходимую диаграмму направленности при работе в ближней или дальней зоне излучения.
     Основные принципы построения:
1. Система с применением широкополосных головок, удовлетворяющих требованиям работы в акустической решетке.
2. С помощью акустической решетки создается необходимая диаграмма направленности и хорошее согласование с нагрузкой (воздушной средой).
3. Исключается применение электрических разделительных полосовых фильтров, благодаря чему фазовые искажения стремятся к нулю, а АС представляет собой когерентные источники, работающие в различных телесных углах как пульсирующие сферы, либо пульсирующие цилиндры.
4. Корпуса АС изготавливаются многослойными, со сложной внутренней ячеистой структурой, позволяющей гасить электроакустические резонансы динамиков и вибрацию корпусов АС.
5. В мощных АС применяются встроенные усилители мощности для хорошего согласования электроакустических излучателей и усилителей.


    Профессиональные АС (Professional series; озвучивание кинотеатров, больших и малых концертных залов, клубов и дискотек, площадей и стадионов)
     Пассивные АС: Широкополосные акустические системы; тип оформления - закрытый корпус; входной импеданс, мощность, рабочий диапазон частот и  максимальное звуковое давление определяются количеством динамических головок и конфигурацией корпуса.
   Активные АС:  Широкополосные акустические системы активные; тип оформления - закрытый корпус; мощность, рабочий диапазон частот и max SPL определяются количеством динамических головок, мощностью усилительного модуля (модулей) и конфигурацией корпуса.
     Применение токового усилителя решает задачу оптимального согласования цепочки усилитель мощности - акустическая система и, как следствие, существенно улучшает звуковоспроизведение музыкального произведения, так как обладает помимо остальных достоинств главным преимуществом перед традиционным усилителем напряжения - лучшей отработкой импульсных сигналов. Это приводит к большей динамичности и натуралистичности звучания, т.к. реальный музыкальный сигнал представляет собой стохастический (случайный) процесс с резкой атакой (т.е. он является импульсно-образным).


     Бытовые  АС
   Акустика класса High - End для использования в составе различных домашних электроакустических комплексов, в т. ч. домашнего кинотеатра)
    Эксклюзивные АС активного (с токовым встроенным УМ) и пассивного (без УМ) типов (возможно: дизайна и параметров, согласованных с заказчиком)
    Большое достоинство широкополосной акустической системы, содержащей множество широкополосных динамических головок - полная согласованность усилителя с динамиком (динамиками), благодаря чему многократно возрастает надежность и улучшение параметров цепочки  усилитель - акустическая система, что практически исключает столь частые выходы из строя динамиков. К примеру при возникновении акустической обратной связи на микрофон при высоких уровнях звукового давления  ВЧ, а зачастую и СЧ динамики обычно сгорают. В случае подобного отказа, если это не туровые кластерные или линейные массивы акустических систем, а конфигурации, построенные на основе унитарной схемы, концерт или мероприятие обычно бывает сорвано.
    В традиционных схемах с этим можно бороться только подключая каждую головку индивидуально к своему согласованному по мощности и полосе частот усилителю, что дорого, сложно и громоздко. Наши системы построены на основе дистинктивных схем звуковоспроизведения, т.к. используется независимое включение головок и усилителей при множественности (массиве) головок и усилителей, когда в пределе на каждую головку работает свой токовый УМ, что многократно повышает фактор надежности системы. Выход из строя одного или нескольких динамиков/усилителей проходит почти незаметно для слушателя (незначительно снижается звуковое давление).
    Используя различные конфигурации расположения головок на передней панели (по прямолинейным и криволинейным поверхностям), получается требуемая диаграмма направленности в широком диапазоне частот, что особенно важно в многоканальных театральных системах для создания корректной звуковой картины в зале.
   Уровень освоения направления:
Работы по данному направлению ведутся с 1995 г. Имеется эскизная конструкторская документация. Изготовлено в общей сложности около 100 единиц как активной, так и пассивной акустики (частные заказы, изготовление и инсталляция звукового оборудования на предприятиях, изготовление комплектов акустики для предприятий (комплекты активной акустики мощностью до 9 кВт), изготовление и инсталляция звукового оборудования для дискотек и дискобаров). Безотказная работа некоторых из них на данный момент уже составляет 7 - 9 лет.


                2. Звукоусилительное оборудование
     В основу работы нашей звукоусилительной техники положен принцип работы усилителя как генератора тока, что оптимизирует согласование его с акустической системой и в значительной мере избавляет его от проблем и недостатков, присущих многим традиционно применяемым усилителям мощности, работающим как источник  напряжения. Этим обеспечиваются абсолютно прозрачное натуралистичное звучание с отличной динамикой и высокие технические характеристики системы усилитель - акустика (при этом параметры улучшаются на порядок, по сравнению с системами других производителей).
    Профессиональное звукоусилительное оборудование (Professional series; работа в составе профессионального звуковоспроизводящего комплекса)
         Оконечные токовые усилители мощности. Диапазон номинальных (пиковых) мощностей: 100 (200) - 1 500 (3 000) Вт.  Возможна как интеграция 2 - х и более каналов в один корпус  так и исполнение - моноблок (в т.ч. под рэковую стойку 19 ”)
       За период 1996 – 2003 г.г. во время гарантийного срока эксплуатации (2 года) имели место отказы всего 6 встраиваемых токовых усилителей мощности и 1 токового интегрального усилителя.
    Студийное и бытовое звукоусилительное оборудование (Studio &Home series; интегральные усилители мощности класса High - End для использования в составе различных домашних (студийных) электроакустических комплексов, в т. ч. домашнего кинотеатра)
     Интегральные токовые усилители мощности (работа на студийные мониторы и иные акустические звенья).  Диапазон номинальных (пиковых) мощностей, Вт  на 1 канал (4 Ом): 100 (200) - 500 (1 000).  Количество каналов: 2 - 5.
      Токовые УМ дорогого дизайна и звука
     Количество каналов определяется функциональным назначением устройства: 1 (моноблок) или 2 канала в типовом включении с домашней акустической стереопарой или 5 и более каналов в случае усилителя для домашнего кинотеатра.
        Диапазон номинальных (пиковых) мощностей, Вт на канал (4 Ом):        100 (200) - 1 000 (2 000)


                 Усилители - корректоры RIAA (УК)
   Наличие адаптивной, безинерционной системы, автоматически согласующей вход УК с любыми типами магнитных головок, создает оптимальные условия  работы для электромеханической системы головки, что обеспечивает идеальное следование иглы по канавке грампластинки и устраняет характерный для существующих магнитных головок звукоснимателей завал по высоким частотам.  
   Традиционным методом борьбы с этим завалом является создание резонансного контура в составе головка – входная емкость УК, что приводит к искажению исходного сигнала (появляется послезвучие), что ведет к подчеркиванию в звуковой фонограмме шипящих и свистящих звуков. Адаптивная система не вносит никаких видов искажений и позволяет, в частности, производить объективное сравнение головок между собой. В УК для коррекции используется генератор тока, нагруженный на пассивные корректирующие цепи, что позволяет добиться идеальности фазовой характеристики и избавляет от временных искажений (задержка сигнала, затягивание фронтов), вследствие чего значительно повышается натуральность звучания (узнаваемость музыкальных инструментов, полнота звуковой картины, глубина сцены).  В УК практически полностью отсутствуют динамические искажения, наряду с крайне низкими гармоническими и интермодуляционными.
      УК могут быть использованы в составе студийного (опция - работа на длинную линию по выходу, до 50м) и бытового электроакустического комплекса.
   Уровень освоения направления:
Работы по вышеуказанным направлениям ведутся с 1992 г. (С 1995 г. для встраиваемых в акустику токовых усилителей мощности - моноблоков). Имеется эскизная конструкторская документация. Изготовлено около 50 бытовых токовых интегральных усилителей, свыше 100 встраиваемых в акустику токовых усилителей мощности - моноблоков, около 30 усилителей - корректоров RIAA (в т.ч. 10 встраиваемых в бытовые интегральные усилители).


                    3. Автомобильная акустика
        Активные акустические системы на основе типового динамика Town Crier1.1.100  и усилителя мощности ProAMP-7100-1. Результат - получение высокого звукового давления в салоне автомобиля при низких искажениях, отличающееся высокой экономичностью ввиду применения высокочувствительного, мощного (100 Вт) низкоомного (1 Ом) динамика в связке с токовым усилителем (также отличающимся высоким КПД).
     Основные параметры:
        Диапазон воспроизводимых частот в салоне автомобиля, Гц: 20 - 22 000
        Характеристическая чувствительность, дБ/ Вт/м: 105
        Уровень max SPL, дБ не менее: 128
        Номинальная (пиковая) электрическая мощность, Вт: 100 (200)
        Чувствительность по входу регулируемая, В: 0,175 - 7.
   Продажная цена может составлять в таком варианте 450 - 800 у.е. за единицу.  
     Уровень освоения направления:
 Конструкция активного динамика имеет в своей основе токовый усилитель мощности и широкополосный динамик. Необходимо разработать усилитель, работающий на 12 В питании, а также конструкцию связки усилитель - динамик.


                      4. Сотовый кинотеатр
     Предмет данной разработки - оптимизация и полноценность воспроизведения многоканального звукового образа (в любом формате записи /звуковоспроизведения) в равной степени для любой зоны зрительного зала.
    Концепция: разбиение (условное) всей совокупности зрительных мест на отдельные равные сегменты (соты) с независимым озвучиванием каждого сегмента (соты).
     Размер соты определяется исходя из геометрии и величины зала согласно предмету разработки. Для каждой соты индивидуально производится конфигурация акустических систем (фокусировка звукового поля на соту с помощью акустических линз) и, следующим этапом, выставление надлежащих задержек и уровней звукового цифрового процессора (самотестирование системы).
                   Основные параметры:
     Номинальная мощность акустических систем для каждой ячейки определяется форматом звукозаписи. Так, если используется формат 5.1, на каждую соту фокусируется пять акустических систем, укомплектованных одним базовым динамиком  Town Crier1.1.100; сигнал НЧ канала распределяется равномерным образом на основные пять каналов - это гарантирует фундаментальный бас при отсутствии сабвуферного блока как такового.
    Номинальная мощность, таким образом, достигает 5x100 = 500Вт на каждую соту. Чувствительность каждой акустической системы составляет 105 дБ, уровень max SPL превышает 124 дБ, частотный диапазон снизу есть ∑ звуковых полей на НЧ от всех акустических систем зала ввиду нелокализации звукового образа на этих частотах. Поэтому даже значительное ослабление НЧ диапазона каждой акустической системы (вследствие малых размеров и применения акустических линз /рупоров) компенсируется выравниванием суммарного звукового поля на НЧ при работе всех акустических систем зала. В области СЧ и ВЧ частотный диапазон определяется драйвером и фокусирующим оформлением.
   Продажная цена (при вместительности зала в 800 мест и размере каждой соты 20 мест) такого комплекта может составлять 110 000 у.е. – 150 000 у.е.
                    Уровень освоения направления: Теоретические проектирование и расчет блоков системы.


                      5. Тюнинг (CD, DVD)
      Основные направления.
  Улучшение фильтрации питания на каждом элементе схемы путем установки пленочных конденсаторов большой емкости и индивидуальных стабилизаторов напряжения со сквозной проверкой качества.
2. Применение высококачественных радиокомпанентов.
3. Увеличение быстродействия цифрового выхода и жесткая стабилизация порогового уровня отсчета цифрового сигнала на его выходе. Благодаря этому джиттер-эффект значительно снижен.
4. Внесены значительные изменения в процесс считывания сигнала с диска и декодирования полученного кода EFM в цифровой код. Внесены изменения в электронную систему слежения и фокусировки лазерного луча на дорожке лазерного диска. В результате увеличен объем безошибочно считываемой и передаваемой информации, что выражается в появлении новых музыкальных деталей на CD-дисках.
5. Внесены значительные изменения в процесс считывания сигнала с ленты и декодирования этого сигнала в цифровой код. В результате увеличен объем безошибочно считываемой информации, что выражается в появлении новых деталей при прослушивании по сравнению даже с профессиональными DAT-магнитофонами.
6. В тракте записи внесены изменения, позволившие увеличить амплитуду записываемого сигнала и крутизну его фронтов, что улучшает сохранность записи на кассете и безошибочное считывание с нее.
7. Изменена схемотехника аналоговых фильтров, в результате чего улучшено подавление цифровой помехи при одновременном улучшении их импульсной характеристики и снижении коэффициента искажений и шумов. Исключены транзисторные ключи, замыкающие выходной сигнал на корпус в режиме паузы и полного отсутствия сигнала (режим стоп), что сильно искажает выходной аналоговый сигнал. Применена новая схемотехника фильтров, сочетающих в себе линейные АЧХ и ФЧХ в полосе пропускания и обеспечивающих сильное подавление помехи.
8. Благодаря введенным изменениям, перечисленным выше, мы получаем звук по своей детальности и точности воспроизводимых фонограмм не имеющий себе равных по сравнению с тем, что предлагается другими мировыми производителями.
      Данная услуга может быть оценена в зависимости от трудоемкости и материалоемкости проведенных работ в 600 - 3 000 у.е.
    В результате проведенных работ аппаратура по своим параметрам  и звуку становится сопоставима с моделями стоимостью до 15 000 - 20 000 $.
     Уровень освоения направления:
Работы по данному направлению ведутся с 1998 г. Проведен тюнинг нескольких десятков единиц аудиотехники (CD, DAT, конверторы и др.).


                             6. Кабели
     При разработке кабелей учитывались многие аспекты их работы и в особенности такие как:
   -Полупроводниковый эффект, связанный в основном со свойствами кристаллической решетки металлов и включенных в них примесей;
·         Изменение параметров кабеля в результате акустомеханических воздействий в течение времени эксплуатации;
·         Скин - эффект;
·         Явление самоиндукции;
·         Энергетические потери на нагрев и излучение;
·         Накопление энергии в изоляторе;
·         Джиттер - эффект;
·         Эффект отраженных и стоячих волн.
Борьба с этими явлениями ведется по нескольким направлениям:
·         Применение высокоочищенных материалов, в частности бескислородной меди, серебра, золота и др.;
·         Применение лучших диэлектриков и других материалов, применяющихся в военной и специальной технике;
·         Специальная геометрия кабелей;
·         Герметизация кабелей;
·         Применение результатов изучения явления сверхпроводимости, самофокусировки электронных лучей и взаимодействия между проводниками с токами.
     Разработана методика оценки кабелей по вносимому общему искажению фазы и формы сигнала на выходе относительно входа кабеля с применением специального стенда, благодаря которому удалось определить порядки искажений, вносимых кабелем и оценить величину этих искажений для порога чувствительности человеческого слуха - 0,0001 %.
    Работы по данному направлению ведутся с 1998 г. Изготовлено более 100 пар кабелей.


             7. Квазицифровой метод звукозаписи
      Данный метод цифровой обработки звуковых сигналов основан на использовании генераторов линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) для восстановления исходного сигнала. Аналоговый сигнал по определенным критериям заменяется пилообразными колебаниями различной формы, вид которых представляется М – битным двоичным кодом, вырабатываемым в кодере. В декодере код определяет режим работы  ГЛИН.
 Основные параметры:
Работа со звуковыми сигналами в диапазоне частот, Гц: 16 – 20 000
Взвешенный шум по характеристике МЭК – А для декодированного сигнала, дБ не менее: 126
Амплитудный диапазон для декодированного сигнала, дБ до: 164
  Техническая целесообразность данных решений:
Использование данного метода позволяет исключить помехи дискретизации, цифро -аналоговых преобразователей и избавиться от ФНЧ фильтров, предназначенных для отфильтровывания паразитных составляющих боковых полос с центрами в точках, кратных частоте дискретизации. Это связано с тем, что сигнал на выходе декодера, сформированный аналоговым напряжением, сродни аналоговому сигналу с наложенным на него шумом (частота пилообразного колебания около 4 МГц), что позволяет говорить об аналоговой природе сигнала на выходе декодера. В то же время собственно информация кодируется и хранится в двоичном коде, когда возможно восстанавливать потери с помощью помехоустойчивого кодирования. Данный способ записи  сигнала может быть записан на  CD, DVD и др. цифровые носители.
        Иными словами, мы разработали новый способ записи /воспроизведения звука, сочетающий в себе преимущества аналоговой и цифровой звукозаписи и лишенный многих присущих им недостатков.
        В профессиональной звукозаписи это позволит отказаться от “заслуженных ветеранов” типа  магнитофона TASKAM при необходимости получения первичной фонограммы высокого качества.
        Массовый выпуск недорогих бытовых универсальных (CD, DVD и т.д.) декодеров, подключаемых к цифровому выходу бытовых универсальных (CD, DVD и др.) проигрывателей позволит, наряду с возможностями первичной высококачественной студийной записи, тиражировать диски, которые потребитель сможет прослушивать на обычных CD, DVD или мультиформатных проигрывателях.
     Уровень освоения направления: теоретические проектирование и расчет блоков системы


                     8. Графические эквалайзеры
       При работе с темброблоком, разработанным в лаборатории Геннадия Коваленко, наблюдается полное отсутствие влияния регулировки низких частот на средние и высокие и наоборот при регулировке высоких на средние и низкие частоты, что практически всегда имеет место в эквалайзерах других фирм. Это влияние приводит к изменению не только тембральной окраски сигнала, но и к изменению стереокартины, а иногда и к полному ее развалу.
   В нашем случае регулировка тембра заметна только при наличии в звуковом сигнале спектральных составляющих регулируемых частот, которые начинают звучать громче или тише но совершенно чисто при полной сохранности всей полноты стереокартины.
   Это позволяет говорить о возврате эквалайзера в аппаратуру класса Hi-End, откуда его исключили из-за описанных выше недостатков.
     Применение токовой обработки сигнала  позволяет добиться значительного снижения динамических, гармонических, интермодуляционных и фазовых искажений. Таким образом, слух регистрирует только изменение громкости регулируемой полосы спектра сигнала без тембральной окраски (как это бывает в традиционных схемах) других частотных полос за счет возникающих на частотах регулирования искажениях. Это гарантирует сохранность  пространственной локализации звукового образа при стерео записи – воспроизведении при регулировании АЧХ в обоих каналах.
  Уровень освоения направления: работы по данному направлению ведутся с 1994 г. Имеется эскизная конструкторская документация, по которой изготовлены опытные образцы. 


                    9. Микрофонные предусилители
      Подобно предыдущим разработкам, токовая обработка сигнала  позволяет добиться значительного снижения искажений и, как следствие этого, практически неискаженной передачи сигнала с выхода микрофона на выход микрофонного предусилителя. Разработка ведется по двум основным направлениям:
        - адаптивная схема согласования входа микрофонного усилителя с микрофоном (это линеаризует АЧХ  при одновременном уменьшении искажений)
        - фантомное питание высокостабильным током (что расширяет динамический диапазон и уменьшает искажения)
  Техническая целесообразность данных решений:
Применение в цепях усилителей тока позволяет существенно снизить динамические, гармонические, интермодуляционные и фазовые искажения.
               Уровень освоения направления:
Работы по данному направлению ведутся с 1994 г. Имеется эскизная конструкторская документация, по которой изготовлены опытные образцы.

                     10. Аналоговые магнитофоны
       Основные новаторские решения и принципы: применение токового стирания, токовой записи, токовой коррекции, адаптивной системы согласования головки воспроизведения с          усилителем – корректором, отказ от подмагничивания записи. Это, при сохранившейся по сегодня и устойчивой и в ближайшем будущем актуальности использования систем аналоговой магнитной записи (Кассетные автомагнитолы при своей дешевизне и, что самое главное,  некритичности к вибрациям, в отличие от CD магнитол и чейнджеров, и по сей день являются в России основным источником звука в автомобиле. Студийные аналоговые 24 и 48 канальные магнитофоны – лидеры в процессе получения высококачественной фонограммы на мастер – ленту и поэтому используются многими уважающими себя студиями), позволяет говорить о перспективности этого направления.
    Модификация (тюнинг) существующих моделей либо выпуск новых моделей на базе традиционных не влекут существенных дополнительных затрат на комплектацию; более того, отсутствие необходимости в ВЧ коррекции исключает применение дорогостоящих моточных изделий в схемотехнике, частично компенсируя эти затраты. Продажная цена изделий при этом может сохраняться на уровне цен бюджетных базисных моделей автомагнитол, музыкальных центров и т.д., на основе которых созданы новые модели с применением данных принципов – это даст существенный прирост в качестве воспроизведения.
Техническая целесообразность данных решений:
1. Эффективность стирания сигнала увеличивается не менее, чем на 6 дБ
2. Полоса записываемых частот при записи по уровню 0 дБ расширяется более чем        вдвое. Динамический диапазон увеличивается не менее, чем на 20 дБ. Шумы записи снижаются не менее, чем на 6 дБ. Снижаются искажения записи более, чем вдвое. Отпадает необходимость подъема высоких частот.
3. При воспроизведении снижается большинство видов искажений более, чем вдвое. При записи по данному способу наличие линейной АЧХ записи “делает” ненужной ВЧ коррекцию и ток записи можно поднять не менее, чем на 20дБ. При воспроизведении это дает прирост динамического диапазона не менее, чем на 20 дБ.


                        11. Левитирующие стойки
      Попытки решения проблемы виброразвязки аудиоаппаратуры от пола, как от источника множества различных вибраций, принимаются многими фирмами – производителями стоек и полок под аудиоаппаратуру. Но традиционные шипы и различные демпфирующие материалы в какой – то степени минимизируют вибрации пола, не избавляя от них в значительной мере.
    Понятно, что современные механические и механооптические узлы и приводы (в составе виниловых проигрывателей, CD, DVD), и многие другие блоки аппаратуры зачастую весьма чувствительны к подобным вибрациям. Между тем, большая часть даже вибраций, порожденных работой акустических систем и помещения (резонансы, стоячие волны и др.) приходится именно на пол, и владельцу высококачественной линейки аудиоаппаратуры необходимо позаботиться над качественной ее виброразвязкой.
     В нашей конструкции применено магнитное поле в качестве подвеса и демпфера. При этом аппаратура вместе с панелью, на которой она стоит, буквально подвисает, парит в воздухе (отсюда название левитирующая стойка). При этом эффективно подавляются вибрации пола ввиду отсутствия физического контакта аппаратуры с ним и эффективного демпфирования вибраций магнитными подвесами – демпферами.
    Затраты на комплектацию складываются из стоимости несущих элементов конструкции, стоимости магнитных подвесов – демпферов (как на основе постоянных магнитов, так и на основе электромагнитов) и стоимости отделочных материалов. В любом случае, величина этих затрат незначительно превышает затраты на изготовление обычных стоек.


            Широкополосные динамические головки                      TownCrier1.1.100
    Конструктивно отличаются от традиционных динамических головок тем, что рабочая катушка головки целиком находится в магнитном поле и не выходит из него даже при максимальной амплитуде подвижной системы. Тем самым достигнуты низкие искажения. Эта подвижная система создана с применением сверхмощных постоянных магнитов на основе неодимжелезобора. Рабочая катушка выполнена алюминиевыми проводами на алюминиевом каркасе, благодаря чему достигнута большая мощность и широкая полоса воспроизведения (до 22 кГц).
       Особенности:
    Применение двухконтурной магнитной системы (собственные ноу - хау) обуславливает то, что рабочая катушка головки целиком находится в мощном равномерном магнитном поле и не выходит из него при максимальной амплитуде подвижной системы. Тем самым обеспечены низкие искажения и высокий КПД. Магнитная система создана с применением сверхмощных постоянных магнитов на основе неодимжелезобора (магнитный сплав НеоМакс). Рабочая катушка выполнена алюминиевыми проводами на алюминиевом каркасе, благодаря чему достигнута большая мощность.
Номинальная электрическая мощность динамика -100 Вт
Номинальное электрическое сопротивление -1 Ом
Уровень характеристической чувствительности -105 дБ / Вт*м
(102 дБ / Вт*м - более дешевая модификация)
Уровень максимального звукового давления (max SPL) > 124дБ


        Желающим ознакомиться с полным текстом разработок (со схемами, диаграммами, сравнительным анализом) будет выслан документ в формате WORD, размер 360 килобайт. Пришлите  запрос по E-mail