Три современные ключевые технологии использует в своем производстве компания B.M.C. Предлагаем вам ознакомиться с фундаментальными основами этих разработок.

Инжекция тока

Как никогда короткий тракт сигнала

Инжекция тока характеризует метод укорочения тракта сигнала и улучшает качество звука и данные технических характеристик. Эффективная простота Инжекции тока требует наличия усилителя без петли обратной связи. В то время как Инжекция тока заменяет усилитель напряжения, LEF гарантирует лучшее функционирование усилителя тока с низким коэффициентом искажения синусоидальности кривой. Обе технологии дополняют друг друга и превосходят ограничения традиционной электрической схемы, чтобы обеспечить более высокий стандарт воспроизведения музыки.

Целью данного описания является дать понимание основной идеи о том, что такое Инжекции тока.

Например, используется выходной каскад цифрового/аналогового преобразователя. (Рис. 1) показывает упрощенное традиционное подсоединение тока на выходе цифрового/аналогового преобразователя к каскаду аналогового усилителя. Преобразование тока в напряжение, также, как и первого полюса фильтра, осуществляется через петлю обратной связи, что является спорным решением в отношении того, что касается динамических характеристик.

По сути, надо понимать, что любой усилитель обычной конструкции заменяет оригинальный сигнал «копией». Ни одна копия не может быть так же хороша, как оригинал, и чем больше «копируется» музыкальный сигнал, тем больше результат отличается от оригинала.

Входящий сигнал «проходит» каскады усилителя напряжения в OP-усилителе (как минимум, 2 каскада усилителя напряжения в одном OP-усилителе). Каждый каскад выдает «копию» оригинального сигнала и, в итоге, промежуточный каскад тока создает дальнейшую «копию». Поскольку все эти копии, разумеется, далеки от совершенства, для уменьшения искажения сигнала используется негативная петля обратной связи (данный метод не лишён побочных эффектов.)

Из-за требований к фильтрации цифрового аудиоустройства, необходимы, как минимум, 2 OP-усилителя, что добавляет дополнительный «сеанс копирования». В общей сложности, традиционное решение требует, как минимум, 6 копий. Правильная обработка симметричных сигналов, как показано на сх.1b, способствует дальнейшему увеличению количества каскадов усилителя в пределах тракта сигнала. В случае если для XLR выхода также требуется дальнейшее прохождение дифференциального DAC-сигнала, количество каскадов усилителя будет еще больше (Рис.1б).

При использовании оригинального CCxx модуля LEF усилителя (напр., CC75 или CC80), легко добиться улучшения качества сигнала и упрощения конструкции. Благодаря LEF усилителю тока и каскаду усилителя с очень низким коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения, нет больше необходимости в негативной петле обратной связи.

Рис.2 демонстрирует такую конструкцию.

Преобразование тока в напряжение производится пассивно, без какого-либо динамического искажения качества звука. 6 «копий» сигнала в традиционной конструкции заменяются только 2 «копиями» сигнала – только одним каскадом усилителя напряжения и одним LEF формирователем тока.

Кроме того, базовая электрическая схема из CCxx модулей намного лучше подходит для сбалансированных конструкций, чем любой OP-усилитель. Большинство высококачественных приложений требуют сбалансированной электрической схемы. Разработка правильно сбалансированной электрической схемы с операционными усилителями еще более увеличивает количество каскадов усилителя.

Даже если эта электрическая схема уже значительно улучшает качество звука, по сравнению с традиционными разработками, она, безусловно, не совершенна. Преобразование пассивного тока в напряжение приводит к перепаду напряжения на выходе сигнала ЦАП. Таким образом, некоторые сигналы ЦАП увеличивают количество гармонических искажений. Уровень шума в однотактном усилителе класса А без негативной петли обратной связи ограничивается 100 дБ, что уже достаточно хорошо.

Усилитель напряжения внутри ССхх модуля дает более высокий уровень искажения, чем традиционный усилитель с коррекцией в негативной петле обратной связи. Общий уровень искажения примерно в 10 раз выше, чем при конструкции высококачественных OP-усилителей. Учитывая то, что не используются петли обратной связи, это все равно отличный результат.
 

Для достижени еще лучшей конструкции, чем Рис.2, сохранения оригинального музыкального сигнала и достижения непревзойденных данных по техническим характеристикам, традиционное представление в виде отдельных функциональных единиц (ЦАП, усилитель напряжения, токовый бустер…) должно замениться интегративным представлением. Результатом является Инжекция тока в сочетании с LEF.
 

Рис.3 демонстрирует упрощённую конструкцию Инжекции тока.

ЦАП (Цифро-аналоговый преобразователь) вписан в ССхх модуль, что обозначает слияние этих функциональных стадий. ЦАП является внутренней частью конструкции усилителя, и другого входа в усилитель нет. Усилителя напряжения также больше нет. Напряжение на выходе генерируется исходным током ЦАП, таким образом, исключены «копии». Инжекция тока исключает входные шумы и почти все искажения, причиной которых является усилитель напряжения. «Неизмеряемые» технические характеристики, такие как динамические характеристики, также несравнимы при использовании Инжекции тока.

Наконец, здесь остаётся только токовый бустер, производящий единственную «копию» оригинального музыкального сигнала. Электрическая схема LEF обеспечивает выдающиеся технические характеристики.

Здесь также отсутствует перепад напряжения на выходе ЦАП, и, таким образом, ЦАП обеспечивает оптимальные характеристики.

Без негативной обратной связи, без многочисленных каскадов усилителя, с характеристиками однотактного усилителя класса А и с оптимально сбалансированной обработкой сигнала, при инжекции тока достигаются характеристики звука и искажения на уровне лучших конструкций операционного усилителя. При этом Инжекция тока/LEF превосходит традиционные электрические схемы по любому музыкальному аспекту. В отличие от традиционных конструкций, Инжекция тока/LEF без обратной связи не отличается по статическим (напр., измерение гармонического сигнала) и динамическим характеристикам (музыка).

ЦАСП (Цифровой/аналоговый силовой преобразователь)

Силовой вариант инжекции тока

ЦАСП (Цифровой/аналоговый силовой преобразователь) характеризует последнюю электрическую схему аналогового усилителя, которая напрямую обрабатывает цифровые источники ввода. Это — квинтэссенция возможностей, предоставляемых уникальной электрической схемой LEF (Load Effect Free — Эффект отсутствия нагрузки) и IGM (Intelligent Gain Management – Интеллектуальным управлением коэффициентом усиления). ЦАСП требует наличия обоих: LEF и IGM. ЦАСП – это финальный результат ИТ (Инжекции тока), как версии силового усилителя.

Рис.4. демонстрирует: ЦАСП — это полностью интегрированная конструкция.

ЦАП (Цифровой/аналоговый преобразователь) является внутренней частью силового усилителя и напрямую генерирует уровень конечного напряжения на колонках, минуя каскад силового усилителя! Преобразование тока в напряжение пассивно и таким образом динамически совершенно. Поскольку ни один ЦАП не может обработать такое высокое напряжение, специальный изоляционный барьер обеспечивает абсолютно фиксированный уровень напряжения на выходе тока ЦАП. Никакого движения тока не возникает при наилучшем функционировании чипа ЦАП. Напряжение на колонках является прямым производным от тока ЦАП и, таким образом, является «оригинальным» сигналом. Прямая генерация сигнала также означает отсутствие какой бы то ни было петли обратной связи для контура сигнального напряжения.

Между этим оригинальным сигналом и колонкой находится только токовый бустер LEF, который обладает выдающимися характеристиками. Он обходится без типичного искажения транзисторов путем нейтрализации всех изменений напряжения «коллектор-эмиттер» (Vce) и тока большой силы для источника напряжения колонок.

Цифровое управление громкостью звука ЦАСП регулирует целевое напряжение. В случае с усилителем это будет называться коэффициентом усиления, но у ЦАСП нет связи между входящим/исходящим сигналом, и таким образом, нет коэффициента усиления. Этот способ управления громкостью звука улучшает качество звука во многом по-другому, чем любое другое традиционное управление громкостью. Контур является полностью биполярным и работает с безупречной линейностью, в отличие от вариантов с КМОП.

Нет более короткого тракта сигнала, который бы сохранял оригинальную музыкальную информацию наилучшим образом. Высокотехнологичный подход к ЦАСП служит для того, чтобы упростить тракт сигнала, и является реальным достижением любителей звукотехники.

Можно также добавить двойное доменное расширение, предоставляющее цифровое управление ЦАСП, также, как и управление аналоговым LEF усилителем для традиционных источников.

Технология LEF (Load Effect Free — Эффект отсутствия нагрузки): новое поколение аналоговых усилителей!

Устранение потерь сигналов вместо их корректировки.

Искажения и другие ухудшения сигнала усилителей связаны с одной основной причиной: сигнал проходит через элементы с нелинейными характеристиками — транзисторы или лампы. (Другие причины искажения, такие как слабое энергоснабжение и некачественные комплектующие, можно устранить путем правильного инженерного обеспечения.) Ламповые усилители на триодах, ламповые усилители на пентодах, полевые и другие транзисторы обладают разными характеристиками, но их объединяет одна общая черта — они нелинейны! Если бы их характеристики были линейными, было бы легко сконструировать хорошо звучащие усилители.

Обычным способом уменьшить значительные искажения является отрицательная обратная связь (ООС). На первый взгляд, кажется, что этот метод решает проблему, но это только для сигналов при статических испытаниях, а не для «случайного» музыкального сигнала. Это хорошо смотрится на измерительном оборудовании и на бумаге, но обычные недостатки звучания, к которым мы все привыкли, остаются.

Поскольку нет общих способов тестирования кратковременных (переходных) искажений, которые происходят во время быстрых изменений сигнала, большинство инженеров допускают, что они не существуют. Профессор Мати Отала разработал способ измерения переходной интермодуляции (TIM), что является лишь маленькой частью целой истории.

Карлосу Кандеиасу удалось доказать наличие этих кратковременных искажений, возникающих по причине недостатков ООС. Как следствие, началось развитие усилителей без отрицательной обратной связи, а также с очень небольшими динамическими и статическими искажениями. (На рынке уже существуют усилители без ООС, но с влияющими на звук искажениями.)

LEF устраняет потери сигналов вместо их последующей «корректировки».

Прорыв LEF контура состоит в следующем: Сигнальный транзистор не проходит как через его характеристику напряжения «коллектор-эмиттер», так и через характеристику тока большой силы.

Прохождения через характеристики напряжения можно избежать, используя подвижную каскодную схему. Этот метод известен, но влечет потери точности и мощности при использовании традиционной электрической схемы.

Поскольку сигнальный транзистор в электрической схеме LEF не обрабатывает ток, требуемый микрофоном, потерю точности можно не принимать в расчет.

Наиболее важным процессом LEF является отделение обрабатываемого требования тока от микрофона от напряжения музыкального сигнала выходного каскада.

LEF означает “Load Effect Free” («Эффект отсутствия нагрузки»). Это означает: сигнальный транзистор не нагружается требованием тока для микрофона, потому что обладает сильными «помощниками» в обработке тока — таким образом, не возникают эффекты ухудшения звука, связанные с нагрузками.

На нынешних обычных усилителях легко услышать, звучат ли они как воздушная балерина или как тяжеловес-бодибилдер, потому что музыкальный сигнал должен пройти более или менее «тяжеловесные» выходные транзисторы, использующие коррекцию ООС.

В технологии LEF быстрый, легкий и деликатный сигнальный транзистор и тяжеловесные «помощники» тока работают, помогая друг другу. Тем не менее, «помощники» тока не «имеют права» принимать часть напряжения сигнала. Это означает: Сигнальный транзистор не проходит через свою характеристику тока большой силы. Нагрузка, обычно, это микрофон, «видит» только сигнальный транзистор, но не видит «помощников тока». Это связано с очень низким сопротивлением сигнального транзистора, в сочетании с очень высоким выходным сопротивлением «помощников тока». В случае если возникает небольшая погрешность тока, «помощники тока» безопасно блокируются сигнальным транзистором. В отличие от обычных усилителей, LEF усилитель звучит как будто с неограниченной мощностью на протяжении всей его работы в пределах установленного диапазона мощности; это сочетается со скоростью, динамичностью и яркой элегантностью.

Леонардо да Винчи и LEF

Давайте проиллюстрируем LEF. Представьте: Работа Леонардо да Винчи по росписи церкви во Флоренции — абсолютна и очень подробна. (В данном примере Леонардо да Винчи является сигнальным транзистором.)

Он легко может писать на уровне своей груди.

Поскольку церковь очень высока (иллюстрируя характеристику транзистора – напряжение "коллектор-эмиттер"), он становится на подвижную платформу, которая поднимает его на оптимальную высоту, чтобы он по-прежнему мог писать на уровне своей груди, даже не вытягиваясь до предела. (Платформа выступает в качестве подвижного каскода.)

Но во время росписи он должен держать в руках всю свою тяжелую палитру, полную красок (…характеристика тока большой силы), что невозможно для тонкой росписи! К счастью, у него очень сильные помощники (…«помощники тока»), которые держат его палитру, так что он легко может писать, не испытывая иной нагрузки, кроме веса кисти.

Если вы также представите, что Леонардо пишет обеими руками, одновременно маленькими и большими кистями, используя широкую палитру цветов, а также пишет с высокой скоростью, тогда вы близки к пониманию преимуществ LEF.

Кстати: Обычные усилители действуют как художники, всегда держащие свои палитры во время росписи и всегда использующие лестницу и вытягивающие руку, чтобы дотянуться до всей расписываемой поверхности.
 

Business Vector International