На ковер! Усилитель Ultimate Digitalis. Между прошлым и будущим

Утверждается, что этот миг и называется жизнью. Это, однако, не мешает некоторым из нас задерживаться в прошлом, другим же - торопиться поскорее попасть в завтрашний день. Мы не вправе осуждать либо ставить в пример ни тех, ни других. Люди есть люди, и все разные. Но свойства нашего мироощущения непременно скажутся на вещах, которые нас окружают - либо репликары и квартиры с антиквариатом, либо концепты и мебель из стекла и нержавейки.
В аудиотехнике определиться проще, поэтому кто-то уверенно выбирает винил и лампу, а иным подавай mp3 и Ogg Vorbis, и чтобы прямо сейчас и чтобы на твердотельном носителе и чтобы с голубыми светодиодами и чтобы даже усилители были цифровые. И хотя первые обычно используют аргументацию качества звучания, а вторые – удобства и генерального прогресса, скорее всего, истинная причина кроется в людской психологии. Так что пусть себе выбирают то, что им по душе – в свободной стране живём, как-никак. Что же касается усилителей, то, насколько это видится с позиций сегодняшнего дня, в будущее настойчиво просятся те из них, которых принято относить к классам D или T. Ну, не гармонируют с современными технологиями монстры размером с тумбу письменного стола, как бы там они ни звучали, тем более – в car audio. Те же D и T гораздо свободнее вписываются в реалии сегодняшнего дня: первые – в роли специализированных басовых усилителей, а вторые – для работы в полной полосе звуковых частот.
Когда мы тестировали усилители D-класса (№8 за прошлый год), на их устройстве останавливались достаточно подробно (насколько позволяет формат нашего журнала и его же объем). Чтобы не слишком грузить читателя, мы тогда не стали касаться вопроса, довольно важного для тех, кто небезразличен к качеству звучания и тому, как оно реализуется в схемах усилителей. Это – знаменитая обратная связь. В общем случае в усилительной технике совсем без ОС не обойтись – можно отказаться от общей обратной связи, но местная всё-таки быть должна. В усилителях класса D, несмотря на революционный, импульсный принцип работы, обратная связь тоже есть и предназначена, главным образом, для того, чтобы исключить появление постоянной составляющей на выходе. Попутно она ещё и повышает линейность усилителя. Как обычно, обратная связь снимается с выхода усилителя, где находится пассивный фильтр НЧ, состоящий из индуктивности и ёмкости. Как мы знаем, фильтр имеет неисправимую привычку вращать фазу в довольно широком диапазоне частот – на этом его свойстве, между прочим, основано устройство некоторых типов генераторов. Чтобы усилитель не превратился в генератор, приходится сильно ограничивать либо частотную полосу сигнала, либо глубину обратной связи – и это является одной из причин, по которой усилители класса D не способны (точнее – пока не способны) работать в широком диапазоне частот без явных искажений сигнала. Возникла идея «отвести» обратную связь до фильтра НЧ, но тут появляются погрешности другого рода: временные, наподобие джиттера в CD-проигрывателях, только во сто крат сильнее. Для того чтобы совладать с временными искажениями, нужен сигнальный процессор, который в результате обработки высокочастотного сигнала сможет сформировать сигнал управления ШИМ-модулятором, стоящим на входе такого усилителя. Этот процессор лёг в основу патентованной схемы Tripath, которая и является неотъемлемой частью усилителей класса T. Кстати, если кто подзабыл, то обозначение «T» появилось от слова Tripath, которое, в свою очередь, не означает какую-то мифическую «тройную дорогу», а является производным от фамилии изобретателя и владельца марки Tripathy.

Основное достоинство усилителей классов D и T известно – это высокий к.п.д., позволяющий сократить энергопотребление и, соответственно, уменьшить габариты радиаторов и корпуса. Другой плюс, который уже не так очевиден – это то, что усилители этого типа «на раз» справляются с тяжёлой для других классов нагрузкой, имеющей емкостной характер. Объяснение этому самое простое: поскольку их выходной каскад и так нагружен на ёмкость, то подключение дополнительной, относительно небольшой ёмкости, мало что меняет в плане характера нагружения, разве что увеличивает ток потребления. С этого места чуть подробнее. Давайте вспоминать: схема ШИМ подключает выходной конденсатор поочерёдно к плюсу и минусу питания, поэтому при нулевом выходном потенциале отрезки времени, на которое открывается верхнее и нижнее «плечо» выходного каскада, равны между собой. Поэтому, кстати, одной из принципиальных особенностей усилителей D и T является довольно большой потребляемый ток в режиме холостого хода. Подключение дополнительной (параллельной) ёмкости понижает частоту среза LC фильтра нижних частот и одновременно снижает сопротивление в полосе прозрачности, соответственно увеличивая ток холостого хода. Известны даже варианты исполнения усилителей класса D, в которых выходной каскад отключается при отсутствии входного сигнала. Понятно, что при таком решении исключить влияние схемы мутирования на звук почти что невозможно.
Столь подробные объяснения понадобились, чтобы в дальнейшем проще было разобраться в особенностях характеристик усилителя, о котором пойдёт речь. Ultimate DT2-800 – это первый за историю наших тестов представитель славной (будем надеяться) плеяды широкополосных цифровых усилителей. Говоря об усилителях класса D, мы уже привыкли ставить слово «цифровой» в кавычки, чтобы не усугублять распространенное (и ложное) мнение, что «D» – первая буква слова Digital. Это не так, в наименовании класса D – это просто четвертая буква алфавита, ни больше, ни меньше. А вот в классе T необходимо присутствует цифровой процессор. Кстати говоря, о самом T-классе в наставлении к DT2-800 – ни полслова, и лишь в индексе модели соответствующая буквочка, как видим, присутствует. Однако я готов поставить свой гонорар против месячного дохода (не денежного содержания) младшего офицера ГИБДД, что перед нами именно такой усилитель. Кроме индекса ему присвоено и собственное имя Digitalis.
Даже на фоне прочих продуктов Ultimate DT2-800 отличает на редкость качественно исполненное «железо». Омеднённый корпус приятно гармонирует с латунными движками потенциометров, коих тут немало для двухканального усилителя. Если точнее, то четыре: плавно регулируется величина подъёма басов, а частоту среза фильтров ВЧ и НЧ можно устанавливать независимо. Не иначе, инженеры из Ultimate почитывают на досуге «АвтоЗвук», – мы ведь не раз писали, что логично было бы «развести» регуляторы, коль скоро физически они устанавливаются в разные фильтры. В большинстве усилителей разработчики считают каждый резистор, чтобы уложиться в жёсткие ценовые рамки, здесь же «путы» были ослаблены: первый серийный усилитель T-класса – это должно быть круто. Не нарушают этого имиджа и высококачественные точёные гнёзда RCA, которые применены здесь для линейных входов и выходов. Линейные выходы, как вы понимаете, для двухканального усилителя – не роскошь, поскольку ясно же, что двумя каналами дело, скорее всего, не ограничится, да и не должно, если разобраться. Тем более что при такой выходной мощности в большинстве инсталляций удел этого усилителя – работать «басом», не важно, передним или общим для всех. К мощности я ещё вернусь, а пока отмечу, что дополнительное расширение функциональных возможностей обусловлено тем, что фильтры ВЧ и НЧ не только независимо регулируются, но и включать их можно по усмотрению и тоже независимо один от другого. Так что организовать полосовой фильтр (например, для работы с тем же «передним басом») не составит проблем. Отдельных входов высокого уровня здесь не предусмотрено, но к линейным входам можно, в принципе, подключать и «спикерные» выходы головного устройства, поскольку есть входной аттенюатор на 12 дБ. Сильноточные зажимы усилителя изолированы снаружи. Зажимы для подключения акустики позволяют подвести кабель с внешним диаметром до 5 мм, чего должно хватить на все случаи жизни. Зажимы «силы» принимают кабель до 9 мм, что соответствует нулевому гейджу, а это, знаете ли, не шутки.
Процесс включения сопровождается довольно продолжительным забросом входного тока (40 А x 0,3 сек). Конечно, для аккумулятора сорок ампер – тьфу и растереть, но по-любому лучше будет снабдить цепь питания Digitalis полуфарадником. Щелчка на выходе, можно сказать, нет: то есть померить можно, но услышать эти 150 мВ вам вряд ли удастся. Что же касается выходной мощности, то измерение её для класса T, как выяснилось, это отдельный проект. Как вы, наверное, уже знаете, у обычных усилителей мощность всегда специфицируется при заданной величине нелинейных искажений, поскольку для них это величины взаимосвязанные. (К примеру, мы всегда до сих пор проводили измерения при к.н.и., равном 1%.) В случае с усилителем класса T всё не так просто. Вносимые им в выходной сигнал искажения это не нелинейные искажения в привычном смысле, а остатки процесса формирования аналога входного сигнала из последовательности импульсов переменной частоты. С ростом мощности остаточные искажения в нём могут даже уменьшаться, но увеличивается аддитивная (дополнительная, то есть) помеха с текущей частотой ШИМ-генератора. Физически это означает, что выходной конденсатор усилителя «слишком быстро» разряжается в нагрузку и на короткие промежутки времени оказывается как бы ею закороченным. Остаётся решить, какую величину этой высокочастотной помехи можно считать предельно допустимой. Частота тактового генератора в усилителе Digitalis на большой мощности выходит на значение 50 кГц, и если он работает в качестве басового усилителя, то вполне можно считать допустимым, когда магнитуда высокочастотного сигнала достигает 10 процентов от основного. Могу предположить, что примерно на это значение ориентировались разработчики при измерении выходной мощности. А если он работает на широкополосную акустику? Как отреагируют пищалки на появление в усилителе высокочастотного сигнала мощностью в несколько ватт? Большинство почувствует себя неважно. Поэтому мы при измерениях ориентировались на средний уровень высокочастотной составляющей, равный примерно 3% от основного сигнала (1 кГц). Те результаты, которые получились (см. табл.), несколько ниже заводских показателей, но, по моему мнению, больше соответствуют возможностям усилителя при работе с широкополосной акустикой. Соответственно, и измеренная чувствительность оказалась более высокой, чем было заявлено, поскольку для достижения «нашей» максимальной мощности требуется сигнал более низкого уровня. Зато при включённом аттенюаторе чувствительность уменьшается ровно в четыре раза, позволяя без проблем работать с входным сигналом до 11,5 В. При максимальной мощности двух каналов (на нагрузке 4 Ом) ток потребления усилителя Digitalis составил 30,5 А. Примерный расчёт показывает, что к.п.д. при этом составляет около 62%, что выше, чем у усилителя традиционной конструкции, хотя, конечно, до обещанных 80% еще далеко. При двухомной нагрузке к.п.д. будет ещё выше – в нашей жизни это общее правило: чем больше нагрузка, тем выше к.п.д.
Чтобы уменьшить аддитивную помеху при сохранении неизменной частоты среза выходного ФНЧ усилителя класса Т, можно увеличить ёмкость, уменьшая индуктивность. Но при этом добротность такого фильтра увеличивается, и вблизи частоты среза появляется характерный горб. Похоже, что инженеры Ultimate сделали в этом плане всё, что могли. Ровно на частоте 20 кГц АЧХ усилителя достигает уровня +1дБ, что приемлемо для хорошего звука, а дальше уходит ввысь, забираясь до +16 дБ на частоте 40 кГц. На нагрузку емкостного характера Digitalis, как и ожидалось, реагирует слабо: ток увеличивается примерно на 25%, а форма сигнала практически не изменяется. Это, как должно быть уже понятно, тоже естественно, поскольку тем самым лишь изменяются характеристики выходного фильтра, и больше ничего. Отношение сигнал/шум в аппарате невысокое. Но этот факт отражает лишь то, что разработанные давным-давно стандарты на характеристики взвешивающего фильтра малопригодны для усилителей нового поколения. Основная составляющая помехи – высокочастотная, и с точки зрения звука «шумом» уже не является, поскольку даже на нижнем пределе рабочей частоты задающего генератора намного выше диапазона слышимых частот. Некоторой неожиданностью оказался довольно высокий показатель переходного затухания: при наличии мощной высокочастотной «несущей» такого добиться непросто. Видимо, процессы взаимодействия между каналами в подобных аппаратах заметно хитрее, чем это следует из классических представлений.
Богатые возможности басового регулятора («буста») усилителя DT2-800 не явились неожиданностью, особенно если принять в качестве рабочей гипотезы его преимущественно басовое предназначение. Величина максимального подъёма достигает 21 дБ на центральной частоте ровно 45 Гц. Пик получился довольно остреньким, но в крайнее положение такой «буст» вряд ли придётся устанавливать, а в промежуточных положениях и характеристика будет более плавной. Фильтры ВЧ и НЧ, как видно на графиках, имеют добротность ниже баттервортовской, а их диапазон регулировок почти точно соответствует заявленному (45 – 5000 Гц), если брать по уровню -6 дБ. По привычному для нас критерию -3 дБ получится диапазон от 35 до 4000 Гц для ФНЧ, и от 55 до 6500 Гц – для ФВЧ. Соответственно, для полосового фильтра самая широкая полоса будет от 55 до 4000 Гц. Этого вполне достаточно для почти любого баса или мидбаса.
Вывод, который мы сделали на основе первого знакомства с усилителем класса T, таков: если для меломана, не нуждающегося в больших мощностях, а значит, экономичности, лучшим выбором будет традиционный усилитель класса А/В, а для спортсмена-эспиэльщика или же просто повернутого на убойном басе – класса D, то усилитель класса Т – это для тех, кому нужен нормальный звук с мощным или очень мощным басом.

ЧТО
Двухканальный усилитель
КТО
Ultimate DT2-800
ПОЧЕМ
$630
ЧЕМ БОГАТЫ
Линейный входы: два
Линейные выходы: два
Регулируемые ФВЧ и ФНЧ (45 – 5000 Гц)
Регулируемый подъём басов (18 дБ)
ЭТО – ПЛЮС
Высокая выходная мощность
Повышенный к.п.д.
Высокая устойчивость при работе на сложную нагрузку
ЭТО – МИНУС
Довольно высокая высокочастотная помеха
ОДНИМ СЛОВОМ...
Звук и бас в одной посуде
РЕЙТИНГ 6(10)

Источник: журнал Автозвук, 01/2002. Петр Хохлов