Interessante innlegg Jan E. Det er også et par ting jeg føler er viktig å legge til:
THD
Dette er forvrengningsmålingene av en ganske velkjent transistor effektforsterker.
Som vi tydelig ser er det 3. harmonisk som dominerer. Imidlertid er ikke den så veldig hørbar så den er heller ikke spesielt interessant. De andre som stikker seg frem er 5. 6. 7. 9. 11. 15. 16. og 17. harmoniske. De tre siste er nok uten tvil de mest hørbare forvrengningskomponentene i denne forsterkeren. Høye harmoniske forvrengningskomponenter er en av akilleshælene til forsterkere med bipolare transistorer.
Forvrengningsmønsteret i en SET er som regel dominert av 2. harmonisk og litt 3. harmonisk, mens en PP som oftest har litt høyere grad av 3. harmonisk enn en SET. Dette blir veldig generaliserende, men logikken er klart til stede både ved at et spenningsstyrt rør ikke motkobler naturlig slik en bipolar transistor gjør, og ved at utgangskomponentenes ulineariteter står for de forvrengningskomponentene som dominerer lydbildet.
Man kan også si at forvrengningsmønsteret til rør er svært likt det til en klasse D-forsterker, bare noe høyere. Imidlertid er ikke dette et problem i seg selv. I praksis har de fleste høyttalere 0,2-0,3% THD eller (mye) mer over mesteparten av frekvensområdet. Forvrengningen i høyttalere holder seg stort sett rundt 2. og 3. harmonisk. Om man sender et signal gjennom to enheter som hver for seg genererer 2. harmonisk forvrengning og disse to komponentene har omtrent like mye forvrengning trenger man ikke få en økning i total forvrengning. De to forvrengningene trenger nemlig ikke være i fase, og derfor er sjansen for at man faser ut noe av forvrengningen større enn 66%, så med andre ord er det ikke nødvendig vis noe problem med forvrengning så lenge man ikke har et forvrengningsmønster som avviker veldig fra det høyttalerne har.
Som Jan E var inne på; motkobling er ikke bare velgjørende. De fleste forsterkere har en eller annen form for motkobling, men det er først når man får veldig mye av den at man også får de medfølgende ulempene. Et relativt veldokumentert eksempel er en tilleggsmotkobling som styrer impedansen over en viss frekvens. Målingen til Miller Audio Labs viser at den har ganske lave 2. og 3. harmoniske, men dertil høyere 4.-9. harmoniske. THD kan bli noe lavere, men hørbarheten går andre veien. Imidlertid er det den dynamiske utgangsimpedansen som fenger min oppmerksomhet.
Dynamisk utgangsimpedans
Utgangsimpedansen i denne konstruksjonen er altså aktivt redusert fra rundt 700Hz
Denne målingen er gjort ved 12W RMS i 4 ohm. Ved 9,5kHz er utgangsimpedansen 0,001 ohm.
Om vi betrakter 4-ohms frekvensresponsen kan vi ane et samsvar selv om det er noe dempning ved 10kHz:
Ved 9,5kHz er dempningen her målt til 0,19dB. Det vil si at det skal i teorien ligge en liten demping i selve forsterkeren for dette frekvensområdet, samtidig som man ikke skal forvente vesentlige avvik fra de -0,19dB ved laster over 1 ohm.
Ved 8 ohms last har vi denne responsen:
Her er den målte dempingen ved 9,5kHz 0,54dB. Det vil si at det ikke er samsvar i forhold til en målt dempningsfaktor på 8000. Med andre ord er ikke utgangsimpedansen lenger den samme ved 8 ohms last.
Ved 2 og 1 ohms last får man følgende kurver:
Ved 2 ohms last får man en demping på bare 0,04dB ved 9,5k. Det er mindre enn i 4 ohm, noe som tyder på at utgangsimpedansen varierer med lasten. Ved 6,7kHz har man videre en økning på 0,11dB. Denne finnes ikke på 4. og 8 ohms målingene.
Ved 1 ohms last forsterkes naturlig nok disse effektene. Ved 9,5kHz er nivåavviket på -0,37dB, mens ved 6kHz har man en peak på hele 0,45dB.
Kort sagt så varierer altså ikke utgangsimpedansen bare med frekvens. Den varierer også med last slik at dempningsfaktor blir en svært komplisert faktor. Målingene viser ikke hva som skjer ved reaktive laster, men det blir nok en kilde til relativt store avvik. Det hele skyldes forsterkerens NFB som, jo kraftigere den er, jo mer følsom er den overfor den påtrykte lasten.
Realistisk last:
En kilde til som hittil ikke er nevnt er høyttalernes dynamiske lastmodulasjon. Det er til nå ikke laget et elektrodynamisk element som yter en forsterker en konstant last. Når membranen beveger seg varierer lasten, og med en motkobling som er følsom for lasten betyr det at man modulerer forsterkertrinnet i takt med selve signalet.
Impedansvariasjoner:
På den andre "siden av skalaen" kan man se for seg at en lav dempningsfaktor og med liten eller ingen NFB vil man heller ikke kontrollere disse varierende lastene spesielt godt. Man vil som følge av dette få dynamisk kompresjon, noe det er veldig mye av i små rørforsterkere.
Et interessant aspekt ved en forsterkers frekvensgang er hvor store avvikene blir når man kobler til en høyttaler med vanlig delefilter og vanlige elementer. Den reelle dempningsfaktoren ved den aktuelle lasten avgjør hvilke avvik man ser som et speilbilde av den impedanskurven høyttaleren har. Dette er med på å gjøre delefrekvenser mer hørbare, bassen mer boomy og klangbalansen i de enkelte høyttalerelementene en anelse lysere, eller sagt på en annen måte, de nedre frekvenser for hvert element, dog over deres resonansfrekvens, blir noe dempet i nivå.
Ved impedansens flanker (der den deriverte er ulik null) vil avvikene normalt bli enda større. Dette som en direkte følge av forsterkerens utgangsimpedans som normalt øker ved ulike fasevinkler.
"Rørlyd" er forøvrig lyden av en dårlig konstruert rørforsterker.
