Tranzistorinis garsas

   Apie lempinį garsą ir kodėl jis vadinamas lempiniu yra prirašyta nemažai, bet koks tuomet yra tas tranzistorinis garsas? Tai būtų galima aprašyti tiesiog keliais sakiniais, bet kaip ir visuomet, bus ir šiokia tokia įžanga. Trumpas tarp užsitęsusių projektų sukurptas straipsnelis puslapio skaitytojams.

THD arba Harmoniniai iškraipymai  

   Žodis iškraipymai reiškia paveiktą, iškraipytą elektrinį signalą. Stiprinant ar apdorojant signalą galima sakyti visuomet daugiau ar mažiau atsiranda iškraipymai. Kaip muzikinio materialo klausytojai mes tuos tuos iškraipymus pastebime kaip garso "spalvojimą" ar jo išdarkymą. Toks aiškus pasikeitimas atkurtam garse buvo sunkus uždavinys apibrėžiant normas ir standartus.
   Hi-Fi technikos pradžioje inžinieriai išmoko, apibrėžė  ir pradėjo matuoti harmoninius iškraipymus (THD), t.y. virštonius kurie atsiranda dėl netiesinio stiprinimo arba signalo viršūnėlių nukarpymo (clipping). Pradžioje matavimai buvo atlikinėjami tik ties 1KHz arba 400Hz. Dar vėliau garso aparatūra turėjo užrašus kaip pvz: THD 0,003% (20-20000Hz), vadinasi pagal standartus tai reiškė, kad tokie iškraipymai yra ne didesni nei nurodyta visame dažnių diapazona. Šiais laikais dažnai matome charakteristikas ir skaičius neturinčius nieko bendro su anksčiau gyvavusiais standartais.
   THD matavimas yra statinis iškraipymų matavimas, nes matuojame tik tam tikrą dažnį per kartą. O muzikinis signalas tai dinamis, t.y. kompleksinis ir sudėtingas.

Ši nuotrauka yra 1956 metais balandžio mėnesį išleisto žurnalo "Radio and Television News"

Intermoduliaciniai iškraipymai arba IMD

   Kitas, kur kas svarbesnis ir įdomesnis iškraipymų faktorius yra IMD. Apibūdinant galima sakyti, kad tai yra kaip keli signalai paveikia, arba moduliuoja vienas kitą. IMD matuojama pagal SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) normas nuo 1916 metų.
   Matuojama paduodant 60Hz ir 7KHz signalus 4:1 santykiu. Tai reiškia, kad 60Hz amplitudė yra 4 kartus didesnė ir ima paveikti 7KHz signalą. Matavimai pakankamai nelengvi lyginant su THD matavimu.

TIM arba Trans-intermoduliaciniai iškraipymai

   Tai vieni iš vėlesnių aptiktų ir pradėtų taikyti iškraipymų tipų. Tokie iškraipymai atsiranda dėl ilgų, gilių grįžtamo ryšio kelių. Tranzistorinio laikmečio pradžioje ir iki 1970-mečio pabaigos buvo vartojamas neoficialus terminas kaip "tranzistorinis garsas". Tai reiškė nešvarų, "grūdėtą" garsą, kokio nebuvo lempiniuose stiprintuvuose. Toks tranzsitorinis garsas pasireiškė ir tuose stiprintuvuose kurie pasižymėjo labai gerais THD. Žinoma, kad su tuometiniais statiniais matavavimo būdais nepavykdavo šio reiškinio išmatuoti. Suomių tuomet buvęs technikas Matti Otala 1976 metais pristatė dinaminį būdą kaip išmatuoti TIM, tuomet vadintą kaip "tranzistorinis garsas".
Matti Otala vardu prisidengia šiuolaikinė "Electrocompaniet" garso aparatūros kompanija su savo neutraliais "TIM-free" produktais. Pats M.Otala labai daug prisidėjo prie tuometinių "Philips", "Bosch", "Harman Kardon", "Nokia" korporacijų.
   Kaip gi atsiranda tas "tranzistorinis garsas". Tai galima paaiškinti kaip kad greitas  "transient" vadinamas signalas atsiranda įėjime, nebespėja lėtas grįžtamasis ryšys kartu. Tuomet įėjimo laipsnio darbo taškas išsibalansuoja ir tie signalai kurie atkeliauja po šio transient signalo tampa iškraipyti. Taip stiprintuvas "spalvoja" garsą arba išėjime atsiranda dažniai, kurių nebuvo paduota į stiprintuvą. TIM matuojama su dviem signalais, 15KHz sinusiniu ir kartu su vėlgi, keturis kartus stipresniu 3,18KHz keturkampiu signalu. Naudojami spektroanalizatorius ir 30KHz ir profesionaliai įrangai - 100KHz filtrai. Kartais dar naudojama ir DIM-30 parametras, atseit tai dinaminis matavo būdas su 30KHz kirtimo dažniu - buitinei aparatūrai. Bandymo rezultatais buvo nustatyta, kad eilinis klausytojas pradeda skirti nuo 0,2% TIM (arba DIM-30). Labai svarbūs ir TIM įtakojantys stiprintuvo parametrai yra Slew Rate (kaip greitai išėjimas sugeba keisti potencialą). Kuo jis didesnis, tuo geriau. Taip pat grįžtamojo ryšio dydis - 60dB ir daugiau (tai yra 1000 kartų įtampos stiprinimas), arba stiprintuvo atkuriama dažnių juosta. Jeigu mes girdime iki 20KHz, tai stiprintuvas turi dirbti iki daug aukščiau. Paskui, žinoma, priklauso ir nuo pačio stiprintuvo topologijos. Jeigu tranzistorius stiprina garsą, tai galutiniam rezultate garsas nebūtinai bus tranzistorinis. Galbūt lempinis. O galbūt pridarius klaidų lituojant garso išėjime visai nebus...

Informaciją parengė: Mindaugas Jankūnas

Informacijai naudota:

http://www.electrocompaniet.com/about/history.html
http://fi.wikipedia.org/wiki/Matti_Otala
https://community.klipsch.com/forums/storage/3/1107724/01162904.pdf
Modern Audio/Video Teknik, Tommy Jansson, Liber, 1989
http://semiconductormuseum.com/ConstructionProjects/ConstructionProjects_Penfield_MiniAmp.htm

Paieškos žodžiai: tranzistorinis garsas harmoniniai iškraipymai THD lempinis garsas

2014.03.09