AUDIO 10/99

73

Z

a pośrednictwem polskiego dystrybu−

tora, firmy Konsbud Audio, do grona
redakcyjnych urządzeń dołączył nie
dawno szwajcarski przyrząd pomia−

rowy

Neutrik A2

w wersji D. System ten ma

zwartą, kompaktową budowę, która umożli−
wia korzystanie z niego nie tylko w specjalnie
przygotowanym laboratorium, ale także w
warunkach “polowych”. Dzięki dość dużemu
wyświetlaczowi, który pracuje zarówno w try−
bie graficznym, jak i tekstowym, można, ko−
rzystając jedynie z

A2

, sporządzać różnego

typu charakterystyki wówczas, gdy wyniki w
postaci pojedynczych liczb nie są wystarcza−
jące. Ważną cechą przyrządu są dwa pełne
kanały (2 wejścia oraz 2 wyjścia), jak i w pełni
zbalansowana ścieżka sygnału.

Neutrik A2

jest urządzeniem, w budowie

którego wyróżnić można 2 bloki: generator
oraz analizator. Choć naturalnie możliwa jest
praca w trybie “rozłącznym”, to właśnie
współistnienie i wewnętrzna synchronizacja
tych dwóch autonomicznych obwodów, zna−
cznie ułatwia wykonywanie wielu pomiarów.
W podstawowej wersji przyrządu, zarówno
generator, jak i analizator, pracują w trybie
analogowym. Decydując się na opcję D (digi−
tal), otrzymujemy możliwość generowania
oraz analizy sygnałów cyfrowych o rozdziel−
czości do 24 bitów. Fabrycznie Neutrik oferu−
je

A2

oaz

A2D

, jednak dzięki modułowej bu−

dowie urządzenia istnieje możliwość rozsze−
rzenia posiadanego A2 do specyfikacji A2D,
poprzez zamontowanie specjalnego modułu
wewnątrz obudowy. W podobny sposób przy−
stosujemy i wyspecjalizujemy Neutrika do
własnych potrzeb, zamawiając np. filtr analo−
gowy o dowolnej charakterystyce lub opcję
zasilania “phantom” do mikrofonu. Istotnym
dodatkiem jest także interface RS232 wraz z
oprogramowaniem, pozwalającym na w pełni
komfortową obsługę urządzenia oraz obróbkę
wyników pomiarów na komputerze klasy PC.

Złącza XLR, zamontowane na przednim

panelu, dostosowano nie tylko do sygnałów
analogowych, ale również cyfrowych, w for−
macie AES/EBU. Oprócz tego, część cyfrowa
urządzenia pracuje także w standardach
SPDIF oraz optycznym, a odpowiednie gniaz−
da znajdują się tym razem z tyłu obudowy.

W maju Nadredaktor rozpisał się na temat

roli, jaką pełnią pomiary w dziedzinie audio.
Nie będę w tym miejscu powtarzał przytoczo−
nych już myśli, skupiając się na tym, co i jak
mierzymy. Poniższy opis jest jedynie zary−
sem teorii pomiarów wzmacniaczy i ma na
celu w sposób przystępny przybliżyć wszyst−
kim, nawet zupełnie nie obeznanym z tajnika−
mi elektroniki, pewne podstawowe zjawiska.
Uważamy, że warto pogłębiać swoją wiedzę
nie tylko odsłuchami kolejnych urządzeń, ale
także lekturą działu laboratorium. Choć po−

miary nie wyjaśnią w 100 procentach dlacze−
go słyszymy tak czy inaczej, to z pewnością
sprawią, że odsetek źle brzmiących syste−
mów znacznie się zmniejszy.

Parametrem, który w dziedzinie wzmac−

niaczy od zawsze wszystkich pasjonował (na
jego podstawie bardzo często ocenialiśmy ja−
kość wzmacniacza), jest pasmo przenosze−
nia. Generalnie pasmo określamy za pomocą
dwóch liczb, skrajnych częstotliwości, pomię−
dzy którymi zawiera się “użyteczny” zakres
pracy urządzenia. Tak sformułowana defini−
cja jest przejrzysta i zrozumiała chyba dla
każdego, choć bardzo nieprecyzyjna. Często
producenci niedokładnie określają pasmo
przenoszonych częstotliwości, podając jedy−
nie dwie liczby. Aby wynik był miarodajny,
należy także przyjąć warunek niezmienności
zniekształceń harmonicznych, oraz, co naj−
istotniejsze, sprecyzować spadek napięcia w
omawianych, skrajnych punktach. Według
przyjętej normy, spadek ten może wynosić −
3dB. Jak szerokie powinno być pasmo prze−
noszenia? Niektóre wzmacniacze zapewnia−
ją płaskie charakterystyki aż do kilkuset kHz.
W okolicach takich częstotliwości nie pojawią
się raczej żadne sygnały, użyteczne dla na−
szego ucha. Próżno szukać także czegokol−
wiek powyżej 20kHz na płycie kompaktowej.
DVD−Audio zmieni nieco sytuację, choć na−
wet przy próbkowaniu 192kHz, granica od−
twarzanych częstotliwości spadnie w prakty−
ce nieco poniżej 96kHz. Otóż gdybyśmy z
premedytacją ograniczyli pasmo naszego
wzmacniacza od 20Hz do 20kHz, bo załóż−
my, że tyle właśnie nam potrzeba, urządze−
nie z prostych do wyobrażenia sobie przy−
czyn (czy łatwo jest wciąż pracować na mak−
simum swoich możliwości?) nie działałoby w
sposób komfortowy. Na skraju pasma prze−

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

W maju br. opisywaliśmy zasady przeprowadzania
pomiarów zespołów głośnikowych w ramach naszego
nowego laboratorium. W tym miesiącu czas na pre−
zentację systemu do pomiaru wzmacniaczy.

− pomiary urządzeń elektronicznych

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

TESTY

TESTY

TESTY

TESTY

TESTY

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

AUDIO 10/99

74

noszenia najczęściej pojawiają się przesu−
nięcia fazowe. Dobry wzmacniacz powinien
zapewnić idealną korelację czasową w peł−
nym zakresie użytecznych częstotliwości.
Aby deformacje sygnału nie dotknęły uży−
tecznego zakresu częstotliwości akustycz−
nych, można znacząco rozszerzyć pasmo
przenoszenia. O kłopotach fazowych nasze−
go wzmacniacza możemy przekonać się ob−
serwując na ekranie oscyloskopu obraz
wzmocnionej fali prostokątnej. Zdecydowa−
nie obszerniejsze informacje przyniesie jed−
nak bezpośredni pomiar różnicy faz dwóch
sygnałów w funkcji częstotliwości. Wówczas
dokładnie widzimy, jak wzmacniacz pracuje,
w jakich przedziałach i w jakim stopniu syg−
nały się “rozfazowują”.

Wracając do pomiaru pasma przenosze−

nia, można pokusić się o rozważenie proble−
mu mocy wyjściowej, przy jakiej pomiar ten
powinien być wykonany. Zwykle przyjmujemy
1W, ciekawe wyniki daje często przedstawie−
nie na jednym wykresie pasma wzmacniacza
dla różnych obciążeń. Wymagającym testem
jest pomiar pasma mocy, kiedy to obserwuje−
my spadki mocy na skali częstotliwości. Ide−
alny wzmacniacz dostarcza deklarowaną,
stałą moc niezależnie od częstotliwości. Aby
lepiej zrozumieć i te zjawiska, rozważmy dru−
gi temat tabu, jakim jest dla wielu sama moc.

Moc można definiować na wiele różnych

sposobów, własną definicję można nawet
stworzyć sobie samemu i dowolnie ją na−
zwać. Setki watów, jakie deklarują producen−
ci tanich zestawów wieżowych, biorą się za−
zwyczaj z faktu, iż deklaracja, choć nie jest to
wyraźnie zaznaczone, dotyczy mocy w bar−
dzo krótkim przedziale czasowym. Rzeczy−
wiście, nawet nasz 20−watowy, stary wzmac−
niacz tranzystorowy może, przy założeniu
dość specyficznych i liberalnych warunków,
np. określonej częstotliwości, w krótkiej chwili
dać z siebie dwu−, trzykrotnie więcej. Aby
poważnie mówić o mocy, należy poznać pa−
rametr THD+N. Określa on poziom całkowi−
tych zniekształceń harmonicznych oraz szu−
mu, w odniesieniu do sygnału bazowego. Po−
miar mocy wykonujemy dostarczając na we−
jście sygnał o częstotliwości 1kHz. Idealny
wzmacniacz powinien odwzorować nam do−
kładnie 1kHz, przy założonym obciążeniu. W
praktyce sprawa wygląda jednak nieco ina−
czej, oprócz bazowego (f=1kHz) sygnału

otrzymujemy zazwyczaj szereg jego składo−
wych harmonicznych (sygnały pochodne o
częstotliwościach 2, 3, 4,...n*f kHz),
“wyprodukowanych” przez sam wzmacniacz,
a także jego szum własny. Poziom składo−
wych harmonicznych jest w obrębie mocy
mniejszych niż znamionowa, znacznie niższy
od poziomu sygnału 1kHz. Parametr THD+N
obrazuje nam procentową (lub wyrażoną w
dB) zawartość zniekształceń harmonicznych
i szumu w odniesieniu do bazowego sygnału
(w naszym przypadku znów 1kHz). Zwięk−
szamy poziom napięcia na wejściu badanego
wzmacniacza i obserwujemy zmiany THD+N.
Gdy zniekształcenia THD+N osiągną 1%,
określamy moc znamionową wzmacniacza.
Moc muzyczną zdefiniowano dla zniekształ−
ceń THD+N równych 10%. Zniekształcenia
harmoniczne określane w instrukcjach produ−
centów jedną liczbą odnoszą się (jeśli nie
zaznaczono inaczej), najczęściej do 1W mo−
cy.

Znacznie ciekawszy jest jednak pełen roz−

kład zniekształceń, czyli widmo sygnału wy−
jściowego w domenie częstotliwościowej.
Chociaż na wejście wzmacniacza podajemy
sygnał sinusoidalny o częstotliwości 1kHz,
na wyjściu nie będzie on, jak wspomniałem,
jedynym elementem. Do analizy spektralnej
wykorzystuje się zazwyczaj tzw. analizatory
widma. Dzięki budowie modułowej przyrządu
Neutrika, możliwe jest zainstalowanie w nim
specjalnej karty rozszerzeń, wykonującej tę
funkcję na podstawie transformaty FFT. To
właśnie dzięki wykresom spektrum sygnału
możemy pastwić się nad generującymi sze−
regi nieparzystych harmonicznych tranzysto−
rami, ganić nawet dobrze brzmiące lampy,
których widmo zawiera często wiele silnych,
ale milszych dla naszego słuchu parzystych.

Znając zniekształcenia harmoniczne mo−

żemy zająć się wykresami mocy dla różnych
obciążeń. Wymarzony wzmacniacz pracuje
jak idealne źródło napięcia − niezależnie od
przyłożonego obciążenia utrzymuje stałe na−
pięcie na wyjściu. Do takiego ideału bardzo
blisko zbliżają się ogromne piece tranzysto−
rowe. Jeśli założymy, że napięcie na wyjściu
będzie stałe, a moc dla 8 omów wyniesie np.
100W, to dla 4 omów wzrośnie ona do 200W,
a przy 2 omach osiągnie 400W itd. Mówimy
wówczas o dużej wydajności prądowej, bo−
wiem jedynie rezerwy natężeniowe pozwolą

na uzyskanie tak imponujących rezultatów.
Problem doskonale zilustruje wykres znie−
kształceń w funkcji mocy, dla zróżnicowa−
nych obciążeń.

Zastanawiając się nad zniekształceniami

THD+N można uznać, że rozpatrywanie jed−
nej częstotliwości bazowej niewiele ma
wspólnego z rzeczywistymi warunkami pracy
urządzenia, kiedy operuje ono sygnałami mu−
zycznymi o bardziej skomplikowanej, trudnej
do łatwego opisania strukturze. Mając to na
uwadze, opracowano pomiar zniekształceń
intermodulacyjnych (IMD). W zależności od
przyjętej normy na wejście wzmacniacza po−
dawane są 2 sygnały o różnych częstotliwoś−
ciach oraz natężeniach. Technika pomiaru
jest nieco zbliżona do THD+N, jednak jego
wynik lepiej odzwierciedla własności urzą−
dzenia w świetle jego praktycznego wyko−
rzystania. Pomiar zniekształceń intermodula−
cyjnych znalazł szerokie zastosowanie przy
pomiarze odtwarzaczy. Neutrik A2 umożliwia
pomiar zniekształceń IMD, w ramach kilku
standardów.

Innym tematem, ciekawym zwłaszcza w

związku z DVD−Audio, jest pomiar odstępu
sygnału od szumu. W naszym laboratorium,
jako poziom odniesienia przyjęliśmy moc
1W, czasem moc sygnału ustala się na 5W,
według innych norm na 0,1W, a w przypadku
przedwzmacniaczy najczęściej używa się 1V.
Wartość S/N wyrażona w dB określa stosu−
nek sygnału na wyjściu urządzenia, gdy jego
wejście “terminowane” jest jedynie znaną
opornością do sygnału wcześniej zdefiniowa−
nego.

Duże znaczenie ma także współczynnik

tłumienia. W przeciwieństwie do innych para−
metrów, ten określany jest liczbą niemiano−
waną. Współczynnik tłumienia definiujemy w
odniesieniu do pewnej rezystancji np. 4 omów,
aby go określić, należy znać rezystancję wy−
jściową rozpatrywanego wzmacniacza. Za−
zwyczaj końcówki tranzystorowe osiągają
wyższy współczynnik tłumienia niż lampowe,
co wynika bezpośrednio z konstrukcji tych
ostatnich, gdzie rezystancja wyjściowa może
być znaczna.

Metody pomiarów i parametry źródeł cyf−

rowych przedstawimy przy okazji pierwszych
testów tego typu urządzeń.

R.Ł

R.Ł

R.Ł

R.Ł

R.Ł

TESTY

TESTY

TESTY

TESTY

TESTY

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium

Nowe Laboratorium