Звук и стабилизаторы напряжения.

[shurik_pronkin]

В дотранзисторную эпоху, когда электронная аппаратура была только ламповая, в звуковой технике анодное напряжение не стабилизировали, потому что лампы не боятся даже значительных перепадов напряжения, и всё ограничивалось (и до сих пор ограничивается) лишь фильтрацией фона 50 Гц (60Гц) или 100Гц (120Гц). Но в высокоточной аппаратуре, измерительной технике и т.п. стабилизаторы уже были нужны, но не потому, что лампы выходили из строя при скачках напряжения, а потому, что нестабилизированное напряжение сказывалось на стабильности и как следствие на точности измерений.
Первые полупроводниковые приборы - транзисторы, диоды и т.п. - были германиевыми и были крайне нежными, нетермостойкими - выходили из строя даже при пайке, не терпели перепадов питающего напряжения, которое приводило к изменению режима работы и перегреву. При питании транзисторных приборов от батареек не вызывало проблем, но при питании от сети переменного напряжения уже потребовались схемы стабилизаторов напряжения. Когда германий вытиснился более термостойким кремнием, стабилизатор напряжения так и остался в транзисторной схемотехнике "по привычке", хотя если современные микросхемы питать нестабилизированным напряжением, то ничего катастрофического не произойдет. Например, аудио микросхема opa (2)134:



терпит колебания напряжения от +\-2.5 вольт до +\- 18 вольт и спокойно будет работать вообще без стабилизатора при условии, что емкость конденсатора фильтра будет достаточной, чтобы сгладить пульсации 50Гц\100Гц. Учитывая, что каскады усиления работают в режиме АВ (на это указывает двуполярное питание), то чувствительность к пульсациям уже сама по себе низкая на схемотехническом уровне. Поэтому стабилизаторы в транзисторной слаботочной аудио технике выполняют скорее защитную функцию, повышают отказоустойчивость устройств.

В усилителях мощности выходные каскады транзисторных усилителей питаются нестабилизированным напряжением, а входные цепи, предусилители, корректоры - стабилизированным, но не для того, чтобы термостабилизировать транзисторы, а для того, чтобы в режиме А максимально снизить фон питающей сети (50 Гц и 100Гц). Если эти узлы в режиме АВ, то и стабилизатор в целом не нужен - достаточно развязывающего фильтра.

Стабилизаторы бывают параметрическими (линейными, непрерывными), импульсными, компенсационными. Вот самый базовый - параметрический на микросхеме TL431:



При необходимости добавляют более мощные регулирующие элементы, если нужно обеспечить бОльший ток потребления:



или так, где вместо микросхемы TL431 обычный стабилитрон:



Заметили, что во всех случаях имеют место усилительные элементы, охваченные обратной связью, что, конечно, сказывается на разрешающей способности устройства и его итогового звука. Даже малошумящие линейные стабилизаторы шумят и привносят свой спектр в слышимый диапазон частот. Это хорошо видно на спектрометре. Более того, как и любой усилитель, стабилизаторы могут самовозбуждаться и тогда в питающем напряжении появится еще и какое-нибудь пилообразное напряжение, как например у TL431, если емкость на её выходе будет 0,02 мкФ или 0,1 мкФ или 1 мкФ, что легко может произойти из-за неверного монтажа:




Вывод: так как аудио сигнал не является прецизионным и\или детерминированным, то самый лучший стабилизатор для аудио - это его отсутствие, при условии, что фильтр блока питания рассчитан верно и выполнен на качественных деталях. Если стабилизаторы все же нужны из соображений отказоустойчивости изделий, то меньшее влияние на звук окажет самый простой параметрический стабилизатор на стабилитроне и балластном резисторе, который конечно будет "петь" по-своему, но не так сухо и нервно, как кремниевый транзистор.

[Дмитрий]

shurik_pronkin, Отлично! просто замечательно!

В аудиотехнике часто считают, что отсутствие стабилизатора питания может быть лучшим вариантом, а если стабилизатор всё же нужен, то предпочтительнее использовать самый простой параметрический стабилизатор.

Аудиосигнал — не прецизионный сигнал.
Аудиосигнал — это аналоговый сигнал с широким спектром частот и динамическими изменениями. Он не требует абсолютно идеального, сверхточного напряжения питания, как, например, цифровая электроника или измерительные приборы. В аудиосхемах важна не только точность, но и характер и качество питания — шумы и искажения питания могут влиять на звучание.

Отсутствие стабилизатора — лучший вариант при правильном питании.
Если блок питания хорошо спроектирован, имеет качественные фильтры (например, хорошие конденсаторы, дроссели, правильный выбор трансформатора) и выполнен на надёжных компонентах, то напряжение питания будет достаточно стабильным и чистым для аудиокаскадов. В этом случае добавление стабилизатора может внести дополнительные искажения или шумы, ухудшая звучание.

Почему стабилизаторы могут ухудшать звук?
Стабилизаторы (особенно на кремниевых транзисторах или интегральных микросхемах) могут вносить собственные шумы, нелинейности и «жёсткость» в питание. Они могут создавать высокочастотные помехи или «петь» (возникать паразитные колебания), что влияет на восприятие звука — он становится более «сухим» и «нервным», теряется естественность.

Если стабилизатор необходим — выбирайте простой параметрический.
Параметрический стабилизатор на стабилитроне и балластном резисторе — самая простая схема стабилизации. Она работает за счёт стабилитрона, который поддерживает относительно постоянное напряжение, а резистор ограничивает ток. Такая схема менее «жёсткая» и добавляет меньше высокочастотных шумов, даёт более «мягкое» звучание, пусть и не идеально стабильное. Она может «петь» сама по себе, но этот эффект часто воспринимается как менее неприятный, чем у транзисторных стабилизаторов.

Итог:
Для аудиотехники лучше всего использовать качественный, хорошо спроектированный фильтр блока питания и по возможности обходиться без стабилизаторов, чтобы сохранить максимально естественное звучание. Если же стабилизатор необходим для надёжности и отказоустойчивости, то предпочтительнее простой параметрический стабилизатор на стабилитроне и резисторе — он меньше портит звук по сравнению с более сложными транзисторными схемами.