- Η κατανόηση της σύνθετης αντίστασης, της παραμόρφωσης, της απόκρισης συχνότητας και των αρμονικών είναι το κλειδί για την ερμηνεία αυτού που δείχνει ο παλμογράφος σε έναν ενισχυτή ήχου.
- Με ένα αυτοσχέδιο μίνι εργαστήριο (παλμογράφο, γεννήτρια ή λογισμικό και φορτία) μπορείτε να μετρήσετε είσοδο, έξοδο, THD, κορεσμό, θόρυβο και βουητό σε λυχνίες, τρανζίστορ και ενισχυτές κλάσης D.
- Η ανάλυση FFT και η απόκριση συχνότητας αποκαλύπτουν την αρμονική κατανομή και την τονική συμπεριφορά, αλλά θα πρέπει πάντα να ερμηνεύονται στο πλαίσιο της πραγματικής ακρόασης.
- Ο συνδυασμός ενός παλμογράφου και ενός δωρεάν λογισμικού μετατρέπει την κάρτα ήχου σε έναν αποτελεσματικό αναλυτή ήχου για την ανίχνευση ταλαντώσεων, παρεμβολών και προβλημάτων σχεδιασμού.
Όταν αρχίζουμε να πειραματιζόμαστε με ενισχυτές, αργά ή γρήγορα ξεπερνάμε το τυπικό «ακούγεται δυνατά» και αρχίζουμε να θέλουμε να μάθουμε τι κάνει στην πραγματικότητα το κύκλωμα στο εσωτερικό του . Ειδικά όταν αγοράζουμε έναν φθηνό ενισχυτή κατηγορίας D online ή κατασκευάζουμε έναν αυτοσχέδιο ενισχυτή λυχνίας, είναι φυσιολογικό να αναρωτιόμαστε αν οι κυματομορφές που βλέπουμε στον παλμογράφο σημαίνουν ότι η συσκευή είναι καλή, κακή ή απλώς «αξιοπρεπής για την τιμή της».
Πολλοί λάτρεις του ήχου εκπλήσσονται βλέποντας ότι ένας ενισχυτής δέκα ευρώ που αγοράζεται από το AliExpress εμφανίζει ένα μάλλον «βρώμικο» σήμα στον παλμογράφο, με υπολείμματα μεταγωγής και θόρυβο υψηλής συχνότητας, ωστόσο όταν παίζεται με πραγματική μουσική, ο ήχος είναι κάτι παραπάνω από αποδεκτός. Αυτού του είδους η κατάσταση μας αναγκάζει να καταλάβουμε ότι η μέτρηση ενός ενισχυτή ήχου με παλμογράφο δεν αφορά μόνο τον έλεγχο της καλής κυματομορφής , αλλά και την ερμηνεία αυτού που βλέπουμε, γνωρίζοντας ποιες δοκιμές είναι σημαντικές και πώς να τις βάλουμε σε ένα πλαίσιο με αυτό που ακούν στην πραγματικότητα τα αυτιά μας.
Γιατί είναι λογικό να μετράτε τους ενισχυτές ήχου με παλμογράφο
Όταν ξεκινάτε στον κόσμο των audiophiles ή της κατασκευής ενισχυτών DIY, είναι σύνηθες να πιστεύετε ότι αρκεί κάτι να μην παραμορφώνεται στο αυτί, να είναι αρκετά καλό. Αλλά σύντομα σας έρχεται η περιέργεια να ελέγξετε αν ο ενισχυτής κάνει cumble, πόσο θόρυβο εισάγει, πώς χειρίζεται διαφορετικές συχνότητες ή αν ταλαντώνεται εκεί που δεν πρέπει. Εδώ έρχεται ο παλμογράφος, μαζί με μια γεννήτρια σήματος ή, αν αυτό δεν είναι εφικτό, ένα δωρεάν λογισμικό που λειτουργεί τόσο ως γεννήτρια όσο και ως αναλυτής.
Το κλειδί είναι να δημιουργήσουμε ένα είδος οικιακού μίνι εργαστηρίου όπου μπορούμε να εκτελούμε δοκιμές αρκετά παρόμοιες με αυτές σε έναν επαγγελματικό πάγκο δοκιμών, αλλά με άμεσα διαθέσιμα εργαλεία: έναν φυσικό παλμογράφο (ή έναν παλμογράφο λογισμικού που χρησιμοποιεί την κάρτα ήχου), μια γεννήτρια συναρτήσεων ή έναν υπολογιστή που εξάγει σαρώσεις και τόνους μέσω της εξόδου ήχου, και ορισμένα φορτία και εξασθενητές. Με αυτό, μπορείτε να λάβετε πολύ χρήσιμα δεδομένα από οποιονδήποτε ενισχυτή, από έναν ενισχυτή λυχνίας υψηλής πιστότητας έως μια οικονομική μονάδα Κλάσης D.
Επιπλέον, αυτοί οι τύποι μετρήσεων βοηθούν στην κατάρριψη του μύθου ότι οποιαδήποτε «άσχημη» κυματομορφή είναι συνώνυμη με κακό ήχο. Μερικές φορές ισχύει το αντίθετο: τα γραφήματα μπορεί να είναι ανησυχητικά, αλλά ο ήχος που προκύπτει ταιριάζει απόλυτα με αυτό που περιμένουμε από ένα φθηνό ή εισαγωγικό σύστημα. Φυσικά, ο εξοπλισμός υψηλής τεχνολογίας απαιτεί άψογες κυματομορφές και παραμορφώσεις, αλλά το περιεχόμενο είναι κρίσιμο.
Ένα άλλο ενδιαφέρον σημείο είναι ότι πολλές από αυτές τις δοκιμές βασίζονται σε δωρεάν λογισμικό ανάλυσης ήχου που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με την κάρτα ήχου ενός υπολογιστή. Αυτά τα προγράμματα σάς επιτρέπουν να βλέπετε φάσματα, αρμονικές, απόκριση συχνότητας, επίπεδα THD και άλλα με έναν πολύ οπτικό τρόπο, καθιστώντας τα ιδανικό συμπλήρωμα στον παραδοσιακό παλμογράφο.
Με λίγα λόγια, η μέτρηση με παλμογράφο και λογισμικό δεν είναι μόνο για μηχανικούς: οποιοσδήποτε χομπίστας με λίγη προσοχή και προθυμία για μάθηση μπορεί να αξιοποιήσει πολύ περισσότερο τους ενισχυτές του , να βελτιώσει τα σχέδιά του, να εντοπίσει σφάλματα και, πάνω απ' όλα, να καταλάβει γιατί ο εξοπλισμός του ακούγεται έτσι.
Βασικές έννοιες πριν από τη σύνδεση του παλμογράφου
Πριν ξεκινήσετε να τοποθετείτε τον αισθητήρα του παλμογράφου σε οποιοδήποτε μέρος του κυκλώματος, είναι καλή ιδέα να κατανοήσετε μερικές ηλεκτρικές έννοιες που θα εμφανίζονται επανειλημμένα : σύνθετη αντίσταση, παραμόρφωση, απόκριση συχνότητας, αρμονικές, κορεσμός, θόρυβος υποβάθρου, βουητό δικτύου κ.λπ. Δεν χρειάζεται να είστε μηχανικός, αλλά πρέπει να ξέρετε τι προσπαθείτε να μετρήσετε.
Στις δοκιμές ενισχυτών ήχου, κάνουμε πάντα διάκριση μεταξύ του τμήματος σήματος χαμηλής συχνότητας (του ίδιου του ήχου) και, σε ορισμένες διατάξεις, ενός τμήματος ραδιοσυχνότητας (RF), για παράδειγμα, όταν εργαζόμαστε με ενισχυτές που λειτουργούν περίπου στο 1 MHz. Σε αυτά τα σενάρια, χρησιμοποιούνται εξαρτήματα όπως αναστολείς DC, τερματιστές 50 Ω και μερικές φορές ειδικοί εξασθενητές RF.
Στο RF, η τυπική αλυσίδα μπορεί να μοιάζει κάπως έτσι: Ενισχυτής RF → Αποκλεισμός DC → Φορτίο ή τερματιστής 50 Ω . Η κατανόηση της λειτουργίας κάθε εξαρτήματος αποτρέπει δαπανηρά λάθη, καθώς έχουμε να κάνουμε με επίπεδα ισχύος και συχνότητες όπου μια μόνο παράβλεψη μπορεί να προκαλέσει ζημιά σε κάτι σε μια στιγμή. Στον καθαρό ήχο, ωστόσο, η κατάσταση αλλάζει και αντί να ανησυχούμε για γραμμές 50 Ω, εστιάζουμε στις σύνθετες αντιστάσεις εισόδου και εξόδου, την παραμόρφωση, την αποκοπή και τον θόρυβο.
Ακόμα και ένας απλός παλμογράφος μας επιτρέπει να βλέπουμε κυματομορφές με την πάροδο του χρόνου, να ανιχνεύουμε αποκοπές, ταλαντώσεις, ασυνήθιστες κορυφές, βουητό ή θόρυβο υψηλής συχνότητας . Εάν διαθέτει επίσης λειτουργία FFT ή εάν τη συνδυάσουμε με λογισμικό ανάλυσης, μπορούμε επίσης να δούμε το περιεχόμενο συχνότητας και την κατανομή αρμονικών, γεγονός που ανοίγει την πόρτα σε αρκετά ακριβείς μετρήσεις THD και απόκρισης συχνότητας.
Τέλος, είναι απαραίτητο να λάβουμε υπόψη τους περιορισμούς του ίδιου του εξοπλισμού μέτρησης: επιτρεπόμενο εύρος τάσης, σύνθετη αντίσταση εισόδου, εύρος ζώνης, τύπος αισθητήρα κ.λπ. Η γνώση αυτών των δεδομένων είναι απαραίτητη για να αποφασίσουμε εάν μπορούμε να συνδέσουμε τον παλμογράφο απευθείας στην έξοδο του ενισχυτή ή εάν χρειαζόμαστε έναν αισθητήρα εξασθενητή 10:1 ή έναν επιπλέον εξασθενητή για να αποφύγουμε την υπέρβαση του εύρους ή την υπερβολική αλλοίωση του υπό δοκιμή κυκλώματος.
Βασικές δοκιμές σε ενισχυτές ήχου: τι αξίζει να μετρηθεί
Αν θέλετε να προχωρήσετε πέρα από το να λέτε απλώς «ακούγεται καλό», θα πρέπει να εξετάσετε μια σχετικά τυποποιημένη σειρά δοκιμών που θα σας δώσουν μια τεχνική κατανόηση της απόδοσης του ενισχυτή. Στον επαγγελματικό κόσμο, μετριούνται πολλές παράμετροι, αλλά με τον οικιακό εξοπλισμό, μπορείτε να εστιάσετε σε μερικές που παρέχουν πολλές πληροφορίες χωρίς να περιπλέκετε υπερβολικά τα πράγματα.
Μεταξύ των πιο χρήσιμων δοκιμών βρίσκουμε τη μέτρηση της σύνθετης αντίστασης εισόδου (για να γνωρίζουμε τι φορτίο δέχεται η πηγή σήματος), της σύνθετης αντίστασης εξόδου (για να κατανοήσουμε πώς ελέγχει το ηχείο και τον συντελεστή απόσβεσης), των σύνθετων αντιστάσεων μεταξύ των σταδίων (πολύ ενδιαφέρον σε ενισχυτές λυχνιών με πολλά στάδια κέρδους), καθώς και διαφορετικών τύπων αρμονικής παραμόρφωσης, τόσο με συνδεδεμένη αρνητική ανάδραση όσο και χωρίς αυτήν.
Είναι επίσης πολύ ενδεικτικό να μελετήσουμε τον κορεσμό του ενισχυτή με ένα ημιτονοειδές κύμα : μέχρι ποιο επίπεδο εισόδου το σήμα παραμένει καθαρό και από ποιο σημείο ο ενισχυτής αρχίζει να αποκόπτεται. Ο παλμογράφος δείχνει καθαρά τη μετάβαση από ένα "στρογγυλό" ημιτονοειδές κύμα σε ένα σήμα με πεπλατυσμένες κορυφές, συμμετρικές ή ασύμμετρες ανάλογα με το σχεδιασμό του κυκλώματος.
Εκτός από αυτές τις δοκιμές που επικεντρώνονται στη γραμμικότητα, αξίζει να αφιερώσετε χρόνο για να μετρήσετε τον θόρυβο, το βουητό του δικτύου, τις παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων και τυχόν ταλαντώσεις εκτός ζώνης. Πολλοί φαινομενικά αθόρυβοι ενισχυτές στην πραγματικότητα ταλαντώνονται στην υπερηχητική περιοχή, γεγονός που μπορεί να θερμάνει εξαρτήματα, να προκαλέσει αστάθειες ή να επηρεάσει άλλο εξοπλισμό, ακόμη και αν αυτό είναι ανεπαίσθητο στο αυτί.
Τέλος, μπορούν να πραγματοποιηθούν αναλύσεις απόκρισης συχνότητας και φάσματος , ελέγχοντας πώς μεταβάλλεται το κέρδος στις συχνότητες των μπάσων, των μεσαίων και των υψηλών συχνοτήτων, πού αρχίζει να μειώνεται η στάθμη, εάν υπάρχουν ανεπιθύμητοι συντονισμοί κ.λπ. Σε ενισχυτές λυχνίας με μετασχηματιστή εξόδου, για παράδειγμα, αυτές οι δοκιμές βοηθούν να διαπιστωθεί σε ποιο βαθμό ο μετασχηματιστής περιορίζει τα άκρα της ζώνης.
Χρήση του παλμογράφου σε διατάξεις RF: Αποκλεισμός DC, τερματιστής και εξασθενητής
Όταν ο ενισχυτής με τον οποίο εργαζόμαστε δεν είναι απλώς ένας ενισχυτής ήχου, αλλά ένας ενισχυτής RF που λειτουργεί σε συχνότητα περίπου 1 MHz ή υψηλότερη, προκύπτουν ορισμένες πρόσθετες σκέψεις σχετικά με την αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης και την προστασία του εξοπλισμού μέτρησης. Σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι πολύ συνηθισμένο να βρίσκουμε διατάξεις που περιλαμβάνουν αναστολείς DC και τερματιστές 50 Ω στην έξοδο.
Ο αναστολέας DC εγκαθίσταται για να εξαλείψει οποιοδήποτε στοιχείο DC που μπορεί να προέρχεται από τον ενισχυτή και θα μπορούσε να προκαλέσει ζημιά τόσο στο φορτίο όσο και στον εξοπλισμό κατάντη. Ουσιαστικά, πρόκειται για έναν πυκνωτή που έχει μέγεθος που λειτουργεί στην επιθυμητή ζώνη συχνοτήτων χωρίς να προκαλεί αισθητή πτώση σήματος.
Στη συνέχεια, συνήθως συνδέεται ένας τερματιστής RF, συνήθως μια αντίσταση 50 Ω που λειτουργεί ως προσαρμοσμένο φορτίο . Αυτό αποτρέπει την ανάκλαση του σήματος κατά μήκος της γραμμής και δημιουργεί σταθερές συνθήκες λειτουργίας για τον ενισχυτή. Εάν το σύστημα έχει σχεδιαστεί για 50 Ω, η χρήση αυτού του τύπου τερματιστή είναι πρακτικά υποχρεωτική.
Το τυπικό ερώτημα είναι εάν ο παλμογράφος μπορεί να συνδεθεί απευθείας σε αυτήν τη γραμμή RF ή εάν χρειάζεται ένας συγκεκριμένος εξασθενητής. Η απάντηση εξαρτάται από το επίπεδο τάσης και την αντίσταση εξόδου του ενισχυτή, καθώς και από την χωρητικότητα του καναλιού του παλμογράφου. Σε πολλές περιπτώσεις, ένας αισθητήρας 10:1 λειτουργεί ήδη ως εξασθενητής και μειώνει την επίδραση στο κύκλωμα , αλλά σε καθαρό RF είναι επίσης πολύ συνηθισμένο να χρησιμοποιούνται βαθμονομημένοι εξασθενητές που διατηρούν μια αντιστοίχιση αντίστασης 50 Ω σε όλη την αλυσίδα.
Αν χρησιμοποιούμε έναν ενισχυτή χαμηλού κόστους για να συνεργαστούμε με ακριβό εξοπλισμό , είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τη μέγιστη τάση που μπορεί να παρέχει η σκηνή, τον τύπο φορτίου για το οποίο έχει σχεδιαστεί και τους περιορισμούς του παλμογράφου μας. Από εκεί, μπορούμε να αποφασίσουμε αν ένας εξασθενημένος αισθητήρας είναι επαρκής, αν χρειάζεται ένας σταθερός εξασθενητής, για παράδειγμα, 10 dB ή 20 dB ή αν είναι ωφέλιμο να διαχωρίσουμε ένα μέρος του σήματος χρησιμοποιώντας έναν διαχωριστή ή έναν κατευθυντικό ζεύκτη.
Ενισχυτές λυχνιών μέτρησης: τυπικές δοκιμές και πώς να τις ερμηνεύσετε
Οι ενισχυτές λυχνιών έχουν μια ιδιαίτερη γοητεία: συνδυάζουν την κατασκευαστική δεξιοτεχνία, τον κλασικό σχεδιασμό και μια υγιή δόση ηχητικής υποκειμενικότητας . Ωστόσο, πέρα από το να ακούγονται απλώς καλά, είναι πολύ χρήσιμο να τους υποβάλλετε σε μια σειρά τυπικών δοκιμών για να καταλάβετε τι πραγματικά κάνουν και τι περιθώρια βελτίωσης έχουν.
Μία από τις πρώτες συνιστώμενες μετρήσεις είναι η σύνθετη αντίσταση εισόδου . Η γνώση της αντίστασης που δέχεται η πηγή σήματος (προενισχυτής, DAC, πεντάλ κ.λπ.) βοηθά στην αποφυγή υπερβολικά χαμηλών φορτίων που θα μπορούσαν να καταπονήσουν το προηγούμενο στάδιο, να αλλάξουν την απόκριση συχνότητας ή να εισαγάγουν πρόσθετη παραμόρφωση. Μια υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου είναι συνήθως άνετη για την πηγή, αν και μπορεί επίσης να κάνει το κύκλωμα πιο ευαίσθητο στον θόρυβο και τα μακριά καλώδια.
Η σύνθετη αντίσταση εξόδου είναι εξίσου σημαντική, καθώς καθορίζει τον βαθμό στον οποίο ο ενισχυτής ελέγχει την κίνηση του ηχείου. Στους ενισχυτές λυχνιών, ο μετασχηματιστής εξόδου παίζει βασικό ρόλο και ο σχεδιασμός του επηρεάζει τόσο τον συντελεστή απόσβεσης όσο και την επέκταση των συχνοτήτων μπάσων και πρίμων. Μετρώντας πώς συμπεριφέρεται η έξοδος υπό διαφορετικά φορτία, μπορούμε να σχηματίσουμε μια ιδέα για την πραγματική αντιστοίχιση μεταξύ του ενισχυτή και των ηχείων.
Είναι επίσης ενδιαφέρον να αναλυθούν οι σύνθετες αντιστάσεις μεταξύ των σταδίων μέσα στον ίδιο τον ενισχυτή , ειδικά σε σχέδια με πολλαπλούς λαμπτήρες κέρδους και καθοδικούς ακόλουθους. Η κακή αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης μεταξύ των σταδίων μπορεί να προκαλέσει πτώσεις στάθμης, αποκοπή υψηλής ζώνης ή ακόμα και αστάθειες, ενώ το σωστό μέγεθος εξασφαλίζει καθαρή και προβλέψιμη μεταφορά σήματος.
Ένας άλλος βασικός τομέας είναι η μελέτη της ολικής αρμονικής παραμόρφωσης (THD) με και χωρίς αρνητική ανάδραση . Η ανάδραση μειώνει σημαντικά την παραμόρφωση και συνήθως ισοπεδώνει την απόκριση συχνότητας, αλλά μεταβάλλει επίσης την κατανομή των αρμονικών (ζυγή, περιττή, ανώτερης τάξης, κ.λπ.). Μετρώντας με ένα καθαρό ημιτονοειδές κύμα και παρατηρώντας το φάσμα, μπορούμε να δούμε ποιες αρμονικές υπερισχύουν και πώς αλλάζει το επίπεδό τους όταν ο βρόχος ανάδρασης είναι συνδεδεμένος ή αποσυνδεδεμένος.
Τέλος, οι δοκιμές κορεσμού και ψαλίδισμα με ημιτονοειδή σήματα μας δείχνουν πώς συμπεριφέρεται ο ενισχυτής καθώς πλησιάζει το όριό του. Το πλάτος του σήματος εισόδου αυξάνεται σταδιακά μέχρι να εμφανιστούν επίπεδες κορυφές στον παλμογράφο. Ο τύπος ψαλίδισμα (μαλακός, σκληρός, συμμετρικός, ασύμμετρος) αποκαλύπτει πολλά για τον χαρακτήρα της συσκευής και βοηθά στην εξήγηση γιατί ορισμένοι ενισχυτές «καταρρέουν» πιο ευχάριστα από άλλους όταν πιέζονται.
Απόκριση συχνότητας και χρήση ελεύθερου λογισμικού
Μία από τις πιο ικανοποιητικές δοκιμές, ακόμη και με πολύ βασικό εξοπλισμό, είναι η μέτρηση της απόκρισης συχνότητας του ενισχυτή . Στόχος είναι να κατανοήσουμε πώς το κέρδος ποικίλλει σε ολόκληρο το ηχητικό εύρος (για παράδειγμα, από 20 Hz έως 20 kHz) και να εντοπίσουμε βυθίσεις, κορυφές ή ανωμαλίες που στη συνέχεια μεταφράζονται σε έναν πιο σκοτεινό, φωτεινότερο ή "ενισχυμένο" ήχο.
Για να εκτελέσετε αυτήν τη δοκιμή, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μια γεννήτρια συναρτήσεων που εκτελεί σάρωση συχνότητας, αλλά πολλοί χρησιμοποιούν δωρεάν λογισμικό που παράγει μια σάρωση ή ροζ/λευκό θόρυβο από τον υπολογιστή και τον στέλνει μέσω της κάρτας ήχου. Μια άλλη επιλογή είναι να αναπαράγετε έτοιμα αρχεία WAV με σάρωση ή δοκιμαστικούς θορύβους και να λάβετε την έξοδο του ενισχυτή για ανάλυση.
Η μέτρηση μπορεί να ληφθεί απευθείας με έναν παλμογράφο στην έξοδο του ενισχυτή, σημειώνοντας το πλάτος του σήματος σε διαφορετικές συχνότητες και στη συνέχεια κατασκευάζοντας την καμπύλη. Ωστόσο, είναι πολύ πιο βολικό να χρησιμοποιήσετε την ίδια την κάρτα ήχου ως όργανο μέτρησης , συνδέοντας την έξοδο του ενισχυτή στην είσοδο γραμμής του (πάντα με κατάλληλους εξασθενητές και προστασία) και αφήνοντας το λογισμικό να σχεδιάσει τα γραφήματα μεγέθους και ζυγοστάθμισης φάσης.
Υπάρχουν πολλά δωρεάν προγράμματα που έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση εξοπλισμού ήχου: σας επιτρέπουν να δείτε την καμπύλη απόκρισης συχνότητας, να αναλύσετε το φάσμα θορύβου, να υπολογίσετε την THD και πολλά άλλα. Σε συνδυασμό με την ελάχιστη προσοχή για την αποφυγή υπερφόρτωσης της εισόδου του υπολογιστή, μπορούν να μετατρέψουν έναν συνηθισμένο υπολογιστή σε έναν οικονομικό αναλυτή ήχου . Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι η κάρτα ήχου έχει και αυτή τους περιορισμούς της, αλλά για τις περισσότερες εφαρμογές DIY, είναι κάτι παραπάνω από επαρκής.
Αυτού του είδους οι δοκιμές μπορούν εύκολα να ανιχνεύσουν πτώσεις στα μπάσα που προκαλούνται από τον μετασχηματιστή εξόδου , προοδευτικές απώλειες στα πρίμα λόγω παρασιτικών χωρητικοτήτων, ανεπιθύμητους συντονισμούς σε ορισμένες ζώνες, ακόμη και την επίδραση της ανάδρασης στην ομαλότητα της απόκρισης συχνότητας. Από εκεί, μπορούν να γίνουν τροποποιήσεις στο κύκλωμα, την καλωδίωση ή την επιλογή εξαρτημάτων για να βελτιστοποιηθεί η απόδοση.
Αρμονικές, FFT και η σχέση τους με αυτό που πραγματικά ακούμε
Ένα άλλο πολύ ισχυρό σύνολο δοκιμών περιστρέφεται γύρω από τις αρμονικές και το φασματικό περιεχόμενο του σήματος . Συνήθως, αυτό περιλαμβάνει την εφαρμογή του καθαρότερου δυνατού ημιτονοειδούς κύματος στην είσοδο του ενισχυτή και την ανάλυση της εξόδου με ένα FFT, είτε χρησιμοποιώντας τον ίδιο τον παλμογράφο (εάν περιλαμβάνει αυτή τη λειτουργία) είτε λογισμικό που χρησιμοποιεί την κάρτα ήχου ως front-end καταγραφής.
Στο πεδίο συχνοτήτων, ο στόχος είναι να προσδιοριστούν ποιες αρμονικές εμφανίζονται επιπλέον των θεμελιωδών και των σχετικών τους επιπέδων. Μας ενδιαφέρει να διακρίνουμε μεταξύ άρτιων και περιττών αρμονικών , οι οποίες συχνά γίνονται αντιληπτές διαφορετικά από το αυτί, καθώς και μεταξύ παραμόρφωσης χαμηλής τάξης (η οποία είναι συχνά ευχάριστη ή «μουσική») και παραμόρφωσης υψηλής τάξης, η οποία είναι πιο επιθετική και κουραστική.
Εδώ ακριβώς έρχεται στο προσκήνιο μια περίεργη πτυχή: αυτό που φαίνεται απαίσιο στην οθόνη δεν ταιριάζει πάντα με αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως κακό όταν ακούμε . Για παράδειγμα, ένας πολύ φθηνός, μικρός ενισχυτής κατηγορίας D μπορεί να εμφανίζει μια μάλλον άσχημη κυματομορφή στον παλμογράφο, με υπολείμματα της συχνότητας μεταγωγής, θόρυβο υψηλής συχνότητας και μικρές ανωμαλίες. Ωστόσο, όταν δοκιμάζεται στην πραγματικότητα ακούγοντας μουσική μέσω ηχείων, ο ήχος μπορεί να είναι απολύτως αποδεκτός για το εύρος τιμής.
Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι το ανθρώπινο αυτί φιλτράρει πολλές από αυτές τις ατέλειες, ειδικά όταν βρίσκονται εκτός του ακουστού εύρους ή σε πολύ χαμηλά επίπεδα. Επιπλέον, τα ηχεία και τα φίλτρα εξόδου του ενισχυτή εξασθενούν μεγάλο μέρος του θορύβου εναλλαγής. Επομένως, ειδικά με φθηνούς ενισχυτές ή απλά έργα DIY , είναι καλύτερο να μην εστιάζουμε σε κάθε μικροσκοπική κορυφή FFT εάν το πρακτικό αποτέλεσμα ανταποκρίνεται στις ανάγκες μας.
Στον εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας, φυσικά, η ιστορία αλλάζει: η κυματομορφή αναμένεται να είναι υποδειγματική, το αρμονικό περιεχόμενο να ελέγχεται αυστηρά και τα επίπεδα THD εξαιρετικά χαμηλά. Αλλά ακόμη και σε αυτό το πλαίσιο, η κατανόηση του είδους της παραμόρφωσης που παράγεται βοηθά στην εξήγηση του γιατί ορισμένοι ενισχυτές, με πολύ παρόμοιες προδιαγραφές, ακούγονται διαφορετικοί όταν τους ακούμε στην πραγματικότητα.
Θόρυβος, βουητό, ραδιοσυχνότητες και ταλαντώσεις που περνούν απαρατήρητες
Πέρα από την αρμονική παραμόρφωση, ο παλμογράφος είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για την ανίχνευση θορύβων και ταλαντώσεων που μερικές φορές θεωρούνται λανθασμένα «φυσιολογικοί» θόρυβοι ή είναι μόλις αισθητοί, αλλά παρόλα αυτά υπάρχουν, θερμαίνοντας εξαρτήματα ή παρεμβαίνοντας σε άλλες συσκευές. Πολλά από αυτά τα προβλήματα σχετίζονται με την τροφοδοσία ρεύματος, τη γείωση και την εσωτερική καλωδίωση.
Μεταξύ των πιο συχνών φαινομένων εντοπίζουμε θερμικό θόρυβο υποβάθρου και θόρυβο από τα ίδια τα ενεργά εξαρτήματα , ο οποίος εμφανίζεται στην οθόνη ως ένα είδος τυχαίας ομίχλης· τον κλασικό βόμβο 50/60 Hz και τις αρμονικές του, που προκαλούνται από πηγές με κακό φιλτράρισμα ή βρόχους γείωσης· παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων που συνδέονται μέσω του αέρα ή με κακή θωράκιση καλωδίων· και ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας που παράγονται από ανατροφοδότηση με κακή αντιστάθμιση ή απρόσεκτο σχεδιασμό πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.
Για αυτόν τον τύπο δοκιμής, η είσοδος του ενισχυτή συνήθως βραχυκυκλώνεται (με τη γείωση) , η έξοδος συνδέεται σε ένα κατάλληλο φορτίο και ο παλμογράφος χρησιμοποιείται για την παρατήρηση της εξόδου με διαφορετικές χρονικές κλίμακες και ευαισθησίες. Η αλλαγή της χρονικής βάσης αποκαλύπτει τόσο ένα βουητό χαμηλής συχνότητας όσο και πιθανές ταλαντώσεις στην περιοχή kHz ή ακόμα και MHz, οι οποίες μπορεί να είναι ανεπαίσθητες στο αυτί.
Αυτά τα προβλήματα είναι ιδιαίτερα συνηθισμένα στους ενισχυτές λυχνιών, καθώς περιλαμβάνουν υψηλές τάσεις, ογκώδεις μετασχηματιστές, καλωδίωση από σημείο σε σημείο και κατανεμημένες γειώσεις οι οποίες, αν δεν σχεδιαστούν προσεκτικά, δημιουργούν ένα έδαφος αναπαραγωγής για βουητό, σύζευξη και λήψη RF . Ένας παλμογράφος βοηθά στον εντοπισμό του σημείου στο κύκλωμα που παρουσιάζεται το πρόβλημα και ποιες τροποποιήσεις (αναδιάταξη γειώσεων, στρίψιμο ζευγών καλωδίων, βελτίωση θωράκισης κ.λπ.) κάνουν πραγματικά τη διαφορά.
Εάν ο παλμογράφος συνδυαστεί με λογισμικό ανάλυσης φάσματος, προκύπτει μια πολύ σαφής εικόνα των συχνοτήτων στις οποίες συγκεντρώνεται ο θόρυβος. Αυτό μας επιτρέπει να διακρίνουμε εάν η πηγή είναι το ηλεκτρικό δίκτυο (50/60 Hz και πολλαπλάσια), οι ίδιοι οι ημιαγωγοί, ο μετασχηματιστής εξόδου, ένας κακός σχεδιασμός πλακέτας ή εξωτερικές παρεμβολές από ραδιόφωνα, δρομολογητές, ασύρματα τηλέφωνα κ.λπ. Με αυτόν τον τρόπο, οι βελτιώσεις δεν γίνονται πλέον «τυφλά» και αρχίζουμε να εργαζόμαστε με αντικειμενικές δοκιμές που επιβεβαιώνουν εάν μια τροποποίηση ήταν αποτελεσματική ή όχι.
Τελικά, με έναν βασικό παλμογράφο, κάποιο δωρεάν λογισμικό, μερικά δοκιμαστικά φορτία και προθυμία για πειραματισμό, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα εκπληκτικά ικανό οικιακό μίνι-εργαστήριο . Είτε ο στόχος είναι να ωθήσετε μια εξαιρετικά φθηνή μονάδα Κλάσης D στα όριά της είτε να βελτιώσετε ένα έργο σωλήνων υψηλής τάσης, οι ίδιες τεχνικές μέτρησης, όταν κατανοηθούν σωστά, σας επιτρέπουν να συμβιβάσετε τους αριθμούς και τα γραφήματα με αυτά που σας λένε τα αυτιά σας. Θα μάθετε στην πορεία γιατί ένας φθηνός ενισχυτής που φαίνεται απαίσιος στην οθόνη αποδίδει περισσότερο από επαρκώς στο σαλόνι, ενώ ένας πιο προσεκτικά σχεδιασμένος ενισχυτής αποκαλύπτει στα γραφήματα γιατί ακούγεται τόσο καθαρός και ελεγχόμενος.