|
Определение на практике точных значений емкостей элементов объединенных цепей, задающих постоянные времени 75 мкс или
3,18 мкс достаточно затруднительно. Поэтому в схему включены подстроечные элементы, обозначенные как Adjust on test (АОТ,
или требующие настройки при тестировании). Существуют различные варианты для определения значений подстроечных элементов,
настраиваемых по результатам тестирования. Ниже приводится одна из методик.
• Установите ротор конденсатора (с крыльчатыми пластинами) примерно в среднее
положение (= 17 пФ) и предположите, что значения емкостей остальных конденсаторов соответствуют необходимым значениям.
• Произведите измерения емкости других конденсаторов, задающих постоянные времени
75 мкс и 3,18 мкс с помощью измерительного моста, затем установите подстроечный конденсатор в положение, обеспечивающее значение
общей емкости 1,35 пФ, либо, включив все конденсаторы параллельно, установите с помощью подстроечного конденсатора емкость
1,35 пФ.
• Произведите измерение точности настройки блока частотной коррекции RIAA (с
использованием средств, обеспечивающих достаточную точность измерений в частотном диапазоне, соответствующем постоянной времени
3,18 мкс), затем установите подстроечным конденсатором требуемое значение.
Несмотря на то, что методы с использованием измерительных мостов не являются прямыми, они, тем ни менее, обеспечивают
самую высокую точность.
Проблемы, возникающие при прямых измерениях в блоке частотной коррекции RIAA
Если в наличии есть хорошо оборудованная лаборатория, то прямые измерения точности выравнивания частотной характеристики
блока RIAA на первый взгляд не кажутся такими уж и сложными. К сожалению, это не совсем так из-за высокого перепада в уровнях
выравнивания сигнала блока частотной коррекции RIAA: от примерно —20 дБ на частоте 0 Гц до примерно +25 дБ в частотном диапазоне
свыше 50 кГц, что делает выполнение прямых измерений достаточно сложной задачей.
Рис. 8.37 Окончательная схема предусилителя с μ-повторителем на лампе типа ЕС8010 блока частотной
коррекции RIAA
Если на блок частной коррекции RIAA подается сигнал с постоянным уровнем, то измерительный усилитель должен обеспечивать
измерения в диапазоне изменения уровня сигнала примерно 45 дБ без внесения каких-либо собственных погрешностей. С другой
стороны, требование постоянства уровня выходного сигнала требует, чтобы генератор мог обеспечивать точный уровень сигнала
в пределах изменения на 45 дБ, который при этом мог бы измеряться с достаточной точностью. В зависимости от типа используемого
измерительного оборудования возникает проблема преобразования между областями аналогового и цифрового сигналов, либо проблема
аналогового аттенюатора. В любом случае, гарантированная погрешность аттенюатора не превышает 0,02 дБ, одновременно с этим
требование абсолютно плоской амплитудно-частотной характеристики в диапазоне, превышающем 45 дБ, уже не является тривиальным,
к тому же соблюдение этого условия может оказаться достаточно дорогостоящим.
Популярным альтернативным вариантом является такой, когда сигнал на блок частотной коррекции RIAA подается через пассивную
схему предыскажений и измеряется совместная амплитудно-частотная характеристика. Теоретически абсолютно идеальная схема
предыскажений блока частотной коррекции Р1ААдолжна бы иметь выходной сигнал, непрерывно возрастающий со скоростью 6 дБ/октаву,
начиная с частоты примерно 5 кГц. Но имеющиеся на практике пассивные схемы обязательно обладают конечной постоянной времени,
даже если это и не постоянная времени 3,18 мкс.
Схемы предыскажений блока частотной коррекции RIAA очень сложны для расчета. К сожалению, пакеты программ компьютерных
расчетов могут создать достаточно большие ошибки в вычислениях, которые при последовательном многократном наложении идеальной
теоретической схемы RIAA с инверсной схемой, чьи параметры и должны быть определены, могут привести в расчетах к ошибке,
достигающей ±0,05 дБ. Конечная точность изготовления компонентов схемы также внесет свой вклад в общую ошибку.
Даже идеально рассчитанная и также идеально исполненная схема предыскажений блока частотной коррекции RIAA все равно
имеет недостатки, так как она зависит от параметров источника сигнала и импеданса нагрузки, которые при расчете принимаются,
как правило, постоянными. К сожалению, тщательно оптимизированная практическая нагрузка, необходимая для звукоснимателя с
подвижной катушкой или трансформатора такого звукоснимателя, нарушает импеданс нагрузки, из-за чего неверный учет значения
сопротивления генератора внесет дополнительные проблемы.
Если коротко подытожить сказанное, то обеспечение уровня ошибки при практических измерениях параметров блока частотной
коррекции RIAA, который был бы ниже уровня ошибки расчетов схемы, является весьма сложной задачей.
Точность изготовления компонентов и критерии их практического выбора
После того, как рассчитаны точные значения компонентов схемы, необходимо оценить влияние ошибки, возникающей из-за существующих
допусков на изготовление
элементной базы. Скорее всего, нет смысла использовать в схеме отдельные элементы, изготовленные с очень высокой точностью,
если остальные, изготовленные с меньшей точностью, смогут ухудшить работу всей схемы.
С помощью компьютера около 10 тыс. раз был произведен расчет амплитудно-частотной характеристики в частотном диапазоне
от 20 Гц до 20 кГц, при этом случайным образом изменялись значения номинальных параметров всех элементов схемы в пределах
точности их изготовления. Этот прием, известный как метод Монте-Карло, применяется при достаточно больших объемах проводимых
опытов. Результаты такого расчета позволяют определить наиболее худший вариант разброса частотных характеристик. Например,
полученный по результатам расчета разброс ошибки для предусилителя, собранного на лампе типа ЕС8010, составлял ±0,25 дБ для
случая использования стандартных значений номиналов, рассчитанных для схемы (при условии, что не производился предварительный
отбор элементов с целью получить оптимальное значение, отличающееся от того значения емкости подстроечного конденсатора
и равного своему номинальному значению 17 пФ, которое определяется постоянными времени 75 мкс и 3,18 мкс).
В силу того, что непосредственное выполнение измерений с целью определения ошибки в блоке частотной коррекции RIAA достаточно
сложно, проблема может быть решена обходным путем за счет предварительно выполненного отбора конденсаторов с использованием
более простого и недорогого измерительного моста, тогда как использование 41/2 разрядного цифрового вольтметра позволяет
произвести точную подгонку (согласование) сопротивлений резисторов, имеющих точность изготовления 0,1 %. Даже без предварительно
выполненного подбора элементов схемы, ошибка при использовании новой лампы будет укладываться в пределы ±0,25 дБ, а операция
по предварительному отбору элементов схемы сможет еще сильнее уменьшить эту ошибку.
Погрешности выравнивания частотной характеристики, вызванные разбросом параметров электронных ламп
Даже в тех случаях, когда тщательно выполненный расчет схемы позволяет свести к минимуму негативное влияние разброса
параметров ламп, это влияние все равно будет весьма существенным по сравнению с другими факторами, так как, например, влияние
пассивных элементов может быть практически сведено к нулю путем тщательного и точного подбора их значений.
К сожалению, величина эквивалентного выходного сопротивления входного каскада, rout, составляет
значительную часть последовательного сопротивления, которое определяет параметры объединенных постоянных времени 75 мкс и
3,18 мкс. Вопреки этому факту компьютерные расчеты предсказали спад частотной характеристики в ВЧ области всего на 0,15
дБ при снижении крутизны gm лампы типа ЕС8010 на две тридцатые от номинального значения.
С уменьшением крутизны gm возрастает внутреннее выходное сопротивление лампы rа, что
уменьшает усиление лампы и значение емкости Миллера. Для рассматриваемой схемы, лампами,
которые могли бы повлиять на точность выравнивания частотных характеристик блоком RIAA из-за
изменений значения емкости Миллера, являются вторая и оконечная лампы. Однако, так как они включены по схеме μ-повторителя,
изменения параметра rа не влияют на величину усиления (при сопротивлении анодной нагрузки
RL ≈ ∞), поэтому этот механизм не может оказать существенного влияния.
Так как значение эквивалентного выходного сопротивления rout для схемы μ-повторителя составляет
очень небольшую часть сопротивления, которое определяет постоянную времени блока частотной коррекции RIAA, частично потерявшая
эмиссию лампа в верхнем каскаде μ-повторителя не повлияет в значительной степени на точность работы блока частотной
коррекции RIAA.
Этот недостаток предусилителя оборачивается его повышенной чувствительностью к изменениям значения проходной емкости
Саg нижней лампы типа 6J5 второго μ-повторителя. При увеличении значения
емкости Саg на 50% ожидается снижение участка пологого спада частотной характеристики
в ВЧ области на 0,32 дБ, тогда как при уменьшении ее значения на 50% ожидается подъем ее ВЧ участка пологого спада на 0,34
дБ. К счастью, предусилитель оказывается невосприимчив к изменениям значения емкости Саg
в пределах ±50% при использовании лампы типа 12В4-А, так как последовательный резистор, выбранный из соображений минимальных
искажений, приводит к низкому значению импеданса для параметров объединенных цепей с постоянными времени 3180 мкс и 318
мкс.
Для ряда предусилителей, использующих схему пассивного эквалайзера с лампами, обладающими высокими значениями т, такими,
например, как ЕСС83, было установлено различие в качестве звучания при использовании различных моделей лампы, что дало повод
считать, будто бы лампа типа ЕСС83, выпускаемая компанией Сименс, лучше (или хуже) по сравнению с аналогичной лампой, выпускаемой
компанией Маллэрд (Milliard), хотя в действительности это были только отличия в значениях параметров rа
и Сgk, которые приводили к явным ошибкам в качестве выравнивания частотных характеристик при
использовании блока частотной коррекции RIAA.
|
