הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע

איך משהו עובד? למה זה ככה?

מנהל: מנהל טכני

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע

לינק להודעה #1 

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע חלק א'

בתגובה ובהמשך למאמרו של יוסי הרי "משוב שלילי – מה זה ולמה זה כל כך חשוב במגברים?":
http://www.hometheater.co.il/modules.ph ... =0&thold=0
במאמר זה מובא הסבר של עקרונות פעולת המשוב השלילי במגברים, כולל במגברי שמע.
המאמר מביא את יתרונות המשוב השלילי, עם הערה צנועה המתייחסת לחסרון אפשרי של משוב שלילי כללי (גלובלי) שהוא סכנה של אי יציבות.

מסתבר שלמשוב שלילי כללי יש חסרונות נוספים, לפחות לדעתם של חלק מהמהנדסים מתכנני מגברי השמע. פירוט חסרונות אלה בהמשך.

בנוסף להסברים הטכניים, המאמר המקורי, לפני תיקון הנוסח שלו, גם יצא בהכרזות כמו:
"התייחסות שגויה למשוב שלילי
בכל מיני פרסומים והתייחסויות לנושא המשוב, שנכתבו על ידי אודיופילים (שלעתי הם דמגוגים חסרי אחריות - אם הבינו מה שכתבו או בורים, כאשר לא הבינו) במגזינים ובאינטרנט, יוחס לטכניקה הזו משהו כמו מקסם שווא, טכניקה שמשפרת את הנתונים הכתובים ולא משפיעה (או אפילו משפיעה בצורה רעה) על הביצועים המוסיקליים הנשמעים של מגבר."

דברים אלה לא נכונים.
הביקורת על משוב שלילי כללי מקורה במהנדסים מתכנני מגברי שמע, לא באודיופילים.
סימוכין:
http://www.cordellaudio.com/papers/anot ... of_tim.pdf
http://www.aksaonline.com/discussion/di ... _aksa.html
http://www.passdiy.com/pdf/articles/dis ... edback.pdf
שלשות המאמרים שבקישורים למעלה נכתבו על ידי מהנדסים מתכנני מערכות שמע, לא על ידי אודיופילים.

אז מהם החסרונות של משוב שלילי?
ראשית, מעט היסטוריה של מחקר העיוותים במגברי שמע .

עד שנות השבעים של המאה העשרים, העיוותים אליהם התייחסו בעיקר – ואותם מדדו, היו עיוותים הרמוניים (Harmonic Distortion) ועיוותי אינטר-מודוליציה, IM (Intermodulation Distortion) . לכאורה, ככל שכמות העיוותים ההרמוניים הכוללת קטנה יותר וככל שעיוותי האינטר-מודולציה קטנים יותר, המגבר אמור להישמע טוב יותר. למרות זאת, החלו להצטבר דיווחים רבים יותר ויותר על כך שלפעמים מגברים שהנתונים הנמדדים שלהם טובים יותר מאחרים, נשמעים פחות טוב מחלק מהמגברים שנמדדים טוב יותר.
לכאורה זאת סתירה. הרי צריך להיות ההיפך – ככל שמגבר נמדד טוב יותר, דהיינו, ככל שכמות העיוותים ההרמוניים שלו קטנה יותר – הוא אמור להישמע למאזינים טוב יותר.

סתירה זאת הביאה את המתכנן, הפרופסור לאלקטרוניקה הפיני ד"ר מטי אוטלה (Dr. Matti Otala) לחקור את העניין.
מה שהוא מצא זה הדבר הבא (בהפשטה):
כאשר מבצעים במעבדה בדיקות של עיוותים, משתמשים במחולל אותות (Signal Generator) המפיק אות קבוע בתדר מסוים, או בצירוף של שני תדרים מסוימים.
אבל, מוסיקה, או אותות חשמליים של הקלטת מוסיקה, לא מתנהגים כך – הם לא אותות רציפים בתדר מסוים, או בשילוב תדרים מסוים. במוסיקה קיימים מעברים חדים, השונים מאותות רציפים.
ד"ר מטי אוטלה שחקר את התופעה, פיתח שיטה למדידת מה שהוא כינה TIM
(Transient Intermodulation Distortion) – עיוותי אינטר-מודולציה של מעברים חדים.
על ד"ר מטי אוטלה:
http://otala.com/pages/mao/
http://www.diyaudio.com/forums/showthre ... highlight=

נחזור למשוב השלילי ולצדדים הבעייתיים שלו.

היתרונות של משוב שלילי קיבלו ביטוי מפורט במאמר המקורי.
כאן אתרכז בצדדים הבעייתיים שלו.

מצד אחד, לנושא העיוותים מורכבות עצומה.
מצד שני, נדרשתי להביא אסמכתאות.
לכן אתמקד במספר מאמרים שכתבו מהנדסי אלקטרוניקה שהם מתכנני מגברי שמע נודעים ואביא דברים בשם אומרם.

בחלק ראשון זה אביא מאמר של נלסון פס הידוע, Nelson Pass מ- Pass Labs :
http://www.passdiy.com/pdf/articles/dis ... edback.pdf

אביא תקציר של הדברים.

לכל רכיבי ההגבר (טרנזיסטורים, פטים, שפורפרות) יש אי-שלמויות בהגבר שלהם. ההגבר משתנה עם שינויי הזרם הזורם דרך הרכיב, כמו גם עם שינויי המתח בסביבת הרכיב וכן עם שינויי טמפרטורה. כל אחד משלושתם ייצור עיוותים לא-ליניאריים.

עיוות נוצר כאשר ההגבר אינו קבוע. אם לרכיבים היה הגבר בעל קביעות מושלמת, לא היו נוצרים עיוותים. מה שמעניין אותנו בעיקר הוא מה קורה לאות שמע כאשר הוא מוגבר על-ידי רכיב שמידת ההגבר שלו משתנה בתגובה לאות העובר דרכו. אות השמע נכנס אל הרכיב כאשר יש לו צורה אחת והוא יוצא מהרכיב עם צורה שונה מזאת שבה הוא נכנס. ההגבר אינו אחיד באופן מושלם, דהיינו, ההגבר הוא לא-ליניארי.

דבר חשוב בהקשר לעיוותים הוא שכאשר מעבירים אות דרך רכיב שהוא אפילו קצת לא-ליניארי, האות השתנה לעד. באמצעות טכניקות שונות ניתן להקטין את מידת העיוות לאחר מכן, אבל האות אף פעם לא יוכל לחזור להיות מה שהוא היה במקור (לפני שהוא נכנס לרכיב).

הבעיה נהיית מורכבת הרבה יותר כאשר אות מורכב, הכולל תדרים רבים, שכולם עוברים בו-זמנית דרך הרכיב – או כאשר אות פשוט עובר דרך שרשרת של מספר דרגות הגברה לא-ליניאריות. כמובן, ניתן לעשות שניהם – וכפי שנראה בהמשך – מתקבלת סופה של עיוותים.

בין צרכני מערכות שמע, יש כאלה המעדיפים עיוותים בהרמוניה השנייה על פני עיוותים בהרמוניה השלישית – בעוד יש כאלה המעדיפים עיוותים בהרמוניה השלישית על פני עיוותים בהרמוניה השנייה. בכל מקרה, עיוותים בהרמוניות השנייה והשלישית עדיפים על פני עיוותים בהרמוניות הגבוהות יותר – הרביעית, החמישית, השישית, השביעית וכך הלאה.

בעוד עיוותים הרמוניים רלוונטיים כאשר יש כלי נגינה יחיד, במוסיקה מורכבת, בה מנגנים כמה כלים יחד, עיוותי אינטר-מודולציה הופכים להיות הבעיה הגדולה יותר.

כאשר שני צלילים, או שני תדרים, עוברים דרך רכיב לא-ליניארי, המשרעת של כל אחד מהם משתנה, או מאופננת, על ידי הצליל השני. התוצאה היא קבוצה של תדרים חדשים, שלא היו במקור, שהם בתדרים של חיבור וחיסור התדרים המקוריים. בדרך כלל, לאותם תדרים חדשים אין התייחסות מוסיקלית – הם לא מתייחסים למוסיקה.

הבעיה היא שבמוסיקה אמיתית קיים מספר רב של צלילים, או תדרים, העוברים דרך רכיבי הגבר לא-ליניאריים, כאשר לכל אחד מהצלילים פעולת-גומלין עם כל אחד מהצלילים האחרים. התוצאה המתקבלת היא מורכבת מאד – ומאד לא מוסיקלית.

משוב שלילי מצליח להנמיך את הרמה, או האחוז, של העיוותים.
נשמע נהדר, מקבלים משהו ללא תמורה – הלא כן?
לא בדיוק.

לפני שנים רבות פטר בקסנדל (Peter Baxandall) הראה שבעוד משוב שלילי מקטין את הרמה הכללית של העיוותים, הוא יוצר עיוותים נוספים בהרמוניות הגבוהות. תופעה זאת אוששה באופן ניסויי ובסימולציות ממוחשבות.

ברור שבעוד שמשוב שלילי מקטין את הרמה הכללים של העיוותים, הוא מגדיל את המורכבות של העיוותים.

מורכבות נוספת היא זאת.
משוב שלילי מקטין את ההגבר הכולל של דרגת ההגברה. מה עושים? – מוסיפים עוד דרגת הגברה כדי לפצות על הנחתת ההגבר של המשוב השלילי.
ככל שרמת המשוב השליל גדולה יותר, מידת הנחתת ההגבר גדולה יותר – וכפיצוי יש להשתמש בדרגות הגברה נוספות.
מה קיבלנו?
המורכבות של העיוותים גדלה עם כל דרגת הגברה נוספת – והיא גדלה עם כמות המשוב השלילי.
ככל שמגדילים את רמת המשוב השלילי יש להוסיף דרגות הגברה והמורכבות של העיוותים הולכת וגדלה.
בשרטוט מספר 13 במאמר רואים מגבר בן 4 דרגות הגברה – ורואים שהמורכבות של העיוותים יוצרת שיאים רגעיים שהם גבוהים יותר מהאות המקורי.

התוצאה היא שהרמה של סך כול העיוותים הנמדדים היא אמנם נמוכה, אבל נוצרים שיאים רגעיים של עיוותים שהם חזקים יותר מהאות המקורי! דהיינו, באותם רגעים קצרצרים, רמת העיוותים היא יותר מאשר 100% !

המשך יבוא.
נערך לאחרונה על ידי Joshua_G ב 19/08/2009 22:52, נערך פעם 1 בסך הכל.
בברכה,
יהושע גומא

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ב'

לינק להודעה #2 

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ב'

מתוך וויקיפידיה:
http://en.wikipedia.org/wiki/Tube_sound
[left]
Tube amplifiers could not, and did not need to, use as much negative feedback (NFB) as transistor amplifiers due to the large phase shifts caused by the output transformers and their lower stage gains. While the absence of NFB slightly increases harmonic distortion, it avoids instability, as well as slew rate and bandwidth limitations imposed by dominant-pole compensation in transistor amplifiers. Since transient intermodulation distortion was mainly caused by negative feedback,[11][12] tube sound never suffered much of that kind of distortion.
[/left]
והתרגום:
מגברי שפופרות אינם יכולים ואינם צריכים להשתמש בכמות גדולה של משוב שלילי כמו מגברי טרנזיסטורים, בשל היסט המופע הנגרם על ידי שנאי המוצא וכן בשל ההגבר הנמוך יותר שלהם. בעוד העדר משוב שלילי מגביר במעט את העיוותים ההרמוניים, הוא מונע אי-יציבות, כמו גם מגבלות על ה- Slew rate ורוחב הפס – מגבלות הנכפות על ידי פיצוי הקוטב השולט במגברי טרנזיסטורים. מאחר ו- transient intermodulation distortion נגרמים בעיקר על ידי משוב שלילי, מגברי שפופרות אף פעם לא סובלים במידה רבה מסוג זה של עיוותים.

המשך יבוא.
בברכה,
יהושע גומא

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ג'

לינק להודעה #3 

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ג'

ביקורת נוספת על משוב שלילי כולל, של יצרן מגברי שמע:
http://www.soundbysinger.com/manf.php?doc_id=332
[left]
Conventional negative feedback systems can have an adverse effect on the music, introducing phase distortion.
[/left]
והתרגום:
למערכות משוב שלילי מקובלות יכולה להיות השפעה לא רצויה על המוסיקה, בכך שהן מכניסות עיוותי מופע.

המשך יבוא.
בברכה,
יהושע גומא

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ד'

לינק להודעה #4 

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ד'

מאמר שהופיע בסטריאופיל בינואר 1998 תחת הכותרת "עתיד ללא משוב":
http://www.milbert.com/articles/future_without_feedback
המאמר מסביר את המשוב השלילי וסוקר את ההיסטוריה שלו והשלכות שלו.
במהלך המאמר מופיע הקטע הבא:
[left]
At this point, the proceedings took on an educational dimension, as the big Cary offers the fascinating feature of user-adjustable variable negative feedback. In fact, the degree of negative feedback can be reduced right down to zero.
With the Cary's control set to its maximum of "10 dB feedback" --when measured, this in fact turned out to be 6dB, a factor of 2x for the 8 ohm output and with the 8 ohm feedback switch position-- you could certainly hear a more accurate frequency response, the benefits of a greater damping factor, tighter bass, and a midband more like that of the familiar Wilson WITT. However, much of the magic was lost. That particular degree of perfectly timed involvement, of convincing transient edges, of natural tonality and expression, was lost. Now what we had was just another very good tube amplifier with a particularly pleasing midband.
Reduce the feedback to a factor of only 3dB (as measured) -- negligible by the standards of the majority of most modern amplifiers-- and the sound improves a little. Reduce it to 1.4dB and the light begins to dawn. Turn it completely off (0dB) and musically you know where you ought to be.
Without feedback, both I and my friends and colleagues who shared the listening found that reproduced sound could really be different from the usual expectation, that a pervasive grayness of expression and false tonal color had been swept away without dire consequences for other important aspects of sound quality.
[/left]
הקטע למעלה מתאר מבחן האזנה למגבר אשר בו כפתור בקרה השולט על כמות המשוב השלילי, בין 10dB לבין אפס משוב שלילי. גם הכותב וגם חברים ועמיתים שלו שהשתתפו בהאזנה מצאו שהמגבר נשמע להם הטוב ביותר ללא משוב שלילי כלל.

בהמשך ישיר לקטע שהובא למעלה, מופיע הקטע הבא:
[left]
I can hear the arguments already: "This amplifier is probably so wrong that it can't use feedback successfully ... it's one of those rare cases where negative feedback makes it worse."
Somehow I don't think so. An analysis of the approximately 700 amplifier reviews that I've undertaken over the years indicates that, if there has been any trend associated with improving sound quality, it has largely been associated with reductions in global negative feedback. Even the majors --Mark Levinson, Krell, Audio Research, Conrad-Johnson-- have consistently moved toward more elegant, more linear circuitry, allowing lowered feedback levels for the same closed-loop linearity. Are these designers unconsciously and instinctively seeking a safe route toward designs with minimal or no negative feedback?
[/left]
ובעברית:
אני כבר יכול לשמוע את הטיעון: "המגבר בוודאי כל כך גרוע עד שהוא לא יכול להשתמש כהלכה במשוב ... זה אחד מאותם מקרים נדירים בהם משוב שלילי גורע".
איכשהו איני סובר כך. ניתוח של בסביבות 700 מגברים אותם סקרתי במהלך השנים מראה שאם יש מגמה הקשורה לשיפור איכות הצליל, במידה רבה היא נקשרת להפחתת כמות המשוב השלילי הכולל. אפילו היצרנים המרכזיים - Mark Levinson, Krell, Audio Research, Conrad-Johnson – נעו בעקביות לכוון של מעגלים יותר ליניאריים (בטרם הוספת משוב שלילי), המאפשרים כמות נמוכה יותר של משוב שלילי להשגת אותה מידה של ליניאריות לאחר הוספת המשוב. האם אותם מהנדסים חותרים באופן תת-הכרתי ואינסטינקטיבי למסלול הבטוח, לקראת תכנון עם כמות מזערית של משוב שלילי, או ללא משוב שלילי כלל?

המשך יבוא.
בברכה,
יהושע גומא

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ה'

לינק להודעה #5 

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ה'

המאמר הבא הוא מאת מהנדס האלקטרוניקה בעל התואר השני אדוארדו דה לימה, העוסק במגברי שפופרות בעלי סיומת יחידה (single ended) :
http://www.audiopax.com/pix/Why%20SE%20 ... ifiers.pdf
במאמר זה מופיע הקטע הבא:
[left]
Most single ended amplifiers do not use global negative feedback. Negative feedback can improve the measured distortion levels but usually change considerably the distortion spectrum and may produce serious problems with complex loads and during recovery from overload.
[/left]
ובעברית:
מרבית המגברים בעלי סיומת יחידה לא משתמשים במשוב שלילי כולל. משוב שלילי יכול לשפר את רמת העיוותים הנמדדים, אבל בדרך כלל הוא משנה באופן ניכר את התפלגות טווח התדרים של העיוותים – והוא עלול ליצור בעיות רציניות עם עומסים מורכבים וכן בעת ההתאוששות מעומס-יתר.

בהמשך המאמר הכותב מסביר מדוע עדיפה כמות גבוהה יותר של עיוותים הרמוניים כאשר העיוותים הם רק בהרמוניות הנמוכות (השנייה והשלישית) – על פני כמות כוללת נמוכה יותר של עיוותים הרמוניים, אבל הכוללים גם את ההרמוניות הגבוהות.

המשך יבוא.
בברכה,
יהושע גומא

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ו'

לינק להודעה #6 

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ו'

המאמר הבא ממאי 2000 נושא את הכותרת "האפקטים השליליים של המשוב" והוא נכתב בידי רוג'ר הברט (Roger Hebert) ממעבדות וויאטק (Wyetech Labs) , יצרני מגברי שמע:
http://www.wyetechlabs.com/links/articles/feedback.html
במאמר זה מופיע הקטע הבא:
[left]
The real effects upon the music
If we have a poor circuit to begin with that, if left to itself sounds horrible, we just might be lucky enough to make it sound better by using feedback.2 On the other hand, If we use a circuit that sounds superb to begin with, such as Wyetech amplifiers, we can literally destroy the life of the music by applying feedback.
[/left]
ובעברית:
האפקטים הממשיים על המוסיקה
אם יש לנו מעגל גרוע מלכתחילה, בפני עצמו הוא יישמע נורא, אנחנו עשויים להיות ברי מזל במידה מספקת כדי לגרום לו להישמע טוב יותר על ידי שימוש במשוב. לעומת זאת, אם אנחנו משתמשים מלכתחילה במעגל המשמע נהדר בפני עצמו, כמו המגברים של וויאטק, אנחנו יכולים ממש להוציא את החיות של המוסיקה על ידי שימוש במשוב.


המשך יבוא.
בברכה,
יהושע גומא

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

לינק להודעה #7 

הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ז'

המאמר הבא מיולי 2008 הוא מהאתר "תהנה מהמוסיקה" Enjoy The Music)) .
המאמר סוקר גורמים שונים המשפיעים על ביצועיהם של מגברים:
http://www.enjoythemusic.com/Magazine/manufacture/0708/
בין השאר יש במאמר קטע המתייחס למשוב שלילי:
[left]
Negative Feedback
Additionally, when an amplifier has difficulty in delivering required power peaks, other forms of distortions will occur. For example, in transistor amplifiers the increased current drawn by speakers will cause a small voltage drop across the source — i.e., the amplifier itself — which will heavily contribute to the unpleasant so-called "transistor sound.” In that regard, regulated power supplies can be extremely helpful. Many transistor amplifiers use global negative feedback to reduce distortions and widen the bandwidth. The crucial factor in negative feedback is transit time, the amount of time it takes from when an error is detected at the input until it is corrected at the output. For example, a typical transistor power amplifier has three primary sections: a low-noise high-gain differential input stage, feeding a differential-to-single-ended conversion driving a high-current output stage. Each of these three stages is designed for low distortion and noise, but those attributes typically come at the sacrifice of speed. The typical transit time of linear amplifiers is about 2000 to 3000 nanoseconds, which is too slow for effective implementation of global feedback and error correction. This lagging results in ringing artifacts and enhances odd-order harmonics, which are particularly annoying to the human hearing (5) so even the smallest amounts of these distortions are highly noticeable. Long delays in feedback also introduces transient and phase discrepancies, susceptibility to transient overload and vulnerability to disturbances at the output such as reactive speaker interactions.
[/left]
ובעברית:
משוב שלילי
בנוסף, כאשר למגבר יש קושי באספקת שיאי הספק נדרשים, יתחוללו סוגים אחרים של עיוותים. למשל, במגבר טרנזיסטורי, הזרם הגדל שצורכים הרמקולים יגרום למפל מתח קטן על המקור, דהיינו, המגבר עצמו – אשר יתרום תרומה משמעותית לצליל הלא נעים הנקרא "צליל טרנזיסטורי". במובן זה, ספקי מתח מיוצבים יכולים להועיל במידה רבה. מגברים טרנזיסטוריים רבים משתמשים במשוב שלילי כולל כדי להוריד את רמת העיוותים ולהעלות את רוחב הפס. הגורם המכריע במשוב שלילי הוא זמן המעבר – משך הזמן החולף בין הנקודה בה השגיאה מאותרת במבוא ועד שהיא מתוקנת במוצא. למשל, למגבר הספק טרנזיסטורי טיפוסי יש שלושה חלקים עיקריים: דרגת מבוא דיפרנציאלית בעלת רעש נמוך והגבר גבוה, המזינה דרגה הממירה דיפרנציאלי לחד-סיומת (single ended) , המזינה דרגת מוצא לזרם גבוה. כל אחת משלוש דרגות אלה מתוכננת להיות בעלת רמות נמוכות של רעש ועיוותים, אבל, בדרך כלל, תכונות אלה באות על חשבון המהירות. זמן המעבר הטיפוסי של מגברים ליניאריים הוא בסביבות 2,000 עד 3,000 ננו-שניות – שזה יותר מדי איטי לצורך יישום אפקטיבי של משוב כולל ותיקון שגיאות. ההשהיה מתבטאת בתוצרי לוואי מלאכותיים של צלצול והעלאת רמת ההרמוניות האי-זוגיות – שהן לא נעימות במיוחד לשמיעה האנושית – כך שאפילו הכמות הקטנה ביותר של עיוותים אלה מובחנת מאד. כמו כן, השהיות ארוכות במשוב יוצרות אי-התאמה במופע ובזמניות, רגישות לעומסי-יתר רגעיים ופגיעות להפרעות במוצא, כמו פעולת גומלין עם הרמקול.

המשך יבוא.
בברכה,
יהושע גומא

yosihary
סמל אישי של משתמש
חבר ותיק
חבר ותיק
הודעות: 1271
הצטרף: נובמבר 2004
מיקום: חיפה
נתן תודות: 97 פעמים
קיבל תודות: 145 פעמים

לפי המאמר שהבאת כאן האם הסיכום הזה בעניך מתאים?

לינק להודעה #8 

Joshua_G כתב:הצד השלילי של המשוב השלילי במגברי שמע - חלק ד'

מאמר שהופיע בסטריאופיל בינואר 1998 תחת הכותרת "עתיד ללא משוב":
http://www.milbert.com/articles/future_without_feedback
המשך יבוא.
...
מגברים עם משוב שלילי גלובלי תמיד ימדדו יותר טוב ממגברים עם פחות או ללא משוב.

המאמר פחות יותר אומר שבעצם אין שום מדידה שמצביעה כיצד המשוב מקלקל את האות המוסיקלי, ולכן המהנדסים לא מסוגלים לפתור את הבעיה הזו?

האם המאמר הזה אינו קובע (לדעת כותב המאמר) שמגברי מנורות נשמעים הרבה יותר טוב ממגברי טרנז, למרות שיש להם עיוותים בסדרי גודל שמגיעם לאחר אחוז, ועוד יותר טובים מגברי SE שיש להם עוד יותר עיוותים?

אתה משקיע המון עבודה אבל הנקודה לדעתי שאיך מחולק עולם האודיו היא שולית לכן חשבתי שאפשר לנסח את הפסקאות שהקפיצו אותך אחרת. אולי גם הן לא ימצאו חן בעינך אבל יש חלוקה בין שתי עמדות:
במקום
"התיחסות שגויה למשוב שלילי" כתבתי:

המשוב השלילי בעולם השמע
המשוב השלילי הוא נושא מאוד קונטרוברסלי בתחום האודיו.
בעוד שנעשה שימוש נרחב בטכניקה במוצרים ההמוניים, והזולים, ובהרבה מאוד מגברים וקדם מגברים מטרנזיסטורים, ואם איני טועה בכל מפענח ספרתי, יש זרם חזק מאוד שרואה בצורה גורפת בטכניקה הזו משהו פסול, במיוחד בשימוש במשוב שלילי גלובלי. בשפופרות נעשה לכל היותר שימוש מתון לא מעט בגלל המגבלות שלהן.
זה הגיע לכדי כך שזה כמעט תקן.

טענות מקובלות, שתמצאו אם תחפשו בסטראופייל והמון אתרי אינטרנט:

* צליל לא מוסיקלי, רדוד חוסר נפח בבאסים.
* שבעזרת משוב שלילי מרחיבים כאילו באופן מלאכותי את רוחב הסרט של המגבר.
* לוקחים מגבר מחורבן ובעזרת משוב שלילי הוא נמדד מצוין.
* שמשוב שלילי מקלקל את ה- SR= SLEW RATE של המגבר.
* שמשוב שלילי מגדיל את עיוותי IM
* שמשוב שלילי יוצר עיוותי TIM

יש גם קבוצה של אנשים עם דעה שונה (היא יותר קטנה לדעתי יותר מקצועית) שאומרת שאין שום בסיס טכני לטענות הללו ושחלק מהטענות הללו יש בהן משהו מחוסר יושר. לדעתם:
טענה 2 היא אמת חלקית מטעה שיכולה לרמות רק את התמים.
טענה 3 זה דחליל, אפשר תמיד לקחת מגבר טוב שיהיה עוד יותר טוב.
טענה 4 ו- 5 סתם לא נכונות, טענה 5 סותרת את הטענה שהמשוב השלילי נמדד טוב.
טענה 6 מציגה סוג של עיוות חמקמק שידוע בעיקר בתחום האודיו. מאמר שיהושע הביא (גיליון אודיו מ- 1980), מראה שאין במוסיקה Transients כל גדולים שתהיה בעיה באיזה מגבר בכלל, ומסביר שאם ה- SR של מגבר הוא טוב אז אין בעיה. טכנית גל סינוס 40 קה"ץ במלוא ההספק של מגבר, יוצר TR. ענק לפחות בסדר גודל אחד מכל TR שתקליט או CD יכולים לייצור.

הדעה השונה אומרת:
הגברה גדולה ומשוב שלילי חזק ניתנים לשימוש רק על ידי תכן זהיר ואופטימאלי. הגדלת ההגברה והמשוב סתם לצורך "שיפור מדידה" תגרום שיבוש בתכנון האופטימאלי.

יש מספיק ידע ואמצעים להנדסת מגברים נכונה, שתפיק מגבר מדויק, רחב סרט ומהיר, אשר המשוב ישפר את ביצועיו הטובים מלכתחילה.

ובמקום הפרק
"שימוש במשוב בעולם השמע"

שימוש במשוב באודיו ואלקטרוניקה.
כמו שכבר ציינתי ישנו שימוש נרחב למדי במשוב לצורותיו באודיו, כאשר הוא יותר נרחב בציוד של טרנזיסטורים ומעגלים משולבים.
במעגלים משולבים לאודיו השימוש במשוב שלילי וגלובלי כמדומני הוא 100%.
כל המגברים האופרטיביים בנויים על כך – אתה מספק להם מתח ושלושה נגדים ויש לך מגבר מדויק להפליא.
באלקטרוניקה יש שימוש נרחב ביותר בטכניקה הזו, וכל מה שגילו בתחום השמע לא מוכר לדעתי בתחום הרגיל. עושים בה שימושים מורכבים ביותר למטרות מסובכות ביותר.

ותודה ליהושע על הקישורים הרבים שהביא.

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

לינק להודעה #9 

יוסי,
איני רוצה להיכנס ללולאה של וויכוח אינסופי.
הניסוח שלך כפי שכתבת בהודעה למעלה בשרשור זה חף מכמה דברים שקוממו אותי במאמר המקורי שלך, לפני התיקון.

עדיין, גם בנוסח המתוקן קיימות כמה שגיאות.
למשל, עובדה היא שמשוב שלילי מגדיל את רוחב הפס לעומת OLG – אבל, בוא נעזוב את זה.
כל מי שהנושא מעניין אותו יותר לעומק, יוכל לעיין במאמרים שהבאתי קישורים אליהם – ואולי גם בכמה מאמרים נוספים שאביא קישורים אליהם בהמשך.
בברכה,
יהושע גומא

yosihary
סמל אישי של משתמש
חבר ותיק
חבר ותיק
הודעות: 1271
הצטרף: נובמבר 2004
מיקום: חיפה
נתן תודות: 97 פעמים
קיבל תודות: 145 פעמים

טוב אז התקדמנו

לינק להודעה #10 

Joshua_G כתב:יוסי,
איני רוצה להיכנס ללולאה של וויכוח אינסופי.
הניסוח שלך כפי שכתבת בהודעה למעלה בשרשור זה חף מכמה דברים שקוממו אותי במאמר המקורי שלך, לפני התיקון.

עדיין, גם בנוסח המתוקן קיימות כמה שגיאות.
למשל, עובדה היא שמשוב שלילי מגדיל את רוחב הפס לעומת OLG – אבל, בוא נעזוב את זה.
כל מי שהנושא מעניין אותו יותר לעומק, יוכל לעיין במאמרים שהבאתי קישורים אליהם – ואולי גם בכמה מאמרים נוספים שאביא קישורים אליהם בהמשך.
...
רק שמתי לב שכאשר זה לא נוח לך אתה רומז שזה טעות למה?
ואתה אומר לכו תחפשו באוקינוס המילים ששקישרתי.

ומה עם השאלות לגבי המאמר הספציפי?

לפחות מכבי חיפה ניצחה.

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

Re: טוב אז התקדמנו

לינק להודעה #11 

yosihary כתב:
Joshua_G כתב:יוסי,
איני רוצה להיכנס ללולאה של וויכוח אינסופי.
הניסוח שלך כפי שכתבת בהודעה למעלה בשרשור זה חף מכמה דברים שקוממו אותי במאמר המקורי שלך, לפני התיקון.

עדיין, גם בנוסח המתוקן קיימות כמה שגיאות.
למשל, עובדה היא שמשוב שלילי מגדיל את רוחב הפס לעומת OLG – אבל, בוא נעזוב את זה.
כל מי שהנושא מעניין אותו יותר לעומק, יוכל לעיין במאמרים שהבאתי קישורים אליהם – ואולי גם בכמה מאמרים נוספים שאביא קישורים אליהם בהמשך.
...
רק שמתי לב שכאשר זה לא נוח לך אתה רומז שזה טעות למה?
ואתה אומר לכו תחפשו באוקינוס המילים ששקישרתי.

ומה עם השאלות לגבי המאמר הספציפי?

לפחות מכבי חיפה ניצחה.
...
יוסי,
אם אתה רוצה להמשיך את הוויכוח – בבקשה אין לי כל בעיה עם זה.
אני יכול לנתח את כל השגיאות הקיימות במאמר המתוקן שלך, עם סימוכין.
בברכה,
יהושע גומא

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

לינק להודעה #12 

המאמר בקישור הבא מציג מבט נוסף על מדידת עיוותים – מדידת עיוותי הספק, במקום מדידת עיוותי מתח, הנהוגה בדרך כלל:
http://www.pearl-hifi.com/06_Lit_Archiv ... ortion.pdf
בברכה,
יהושע גומא

yosihary
סמל אישי של משתמש
חבר ותיק
חבר ותיק
הודעות: 1271
הצטרף: נובמבר 2004
מיקום: חיפה
נתן תודות: 97 פעמים
קיבל תודות: 145 פעמים

Re: טוב אז התקדמנו

לינק להודעה #13 

Joshua_G כתב:
yosihary כתב:
Joshua_G כתב:יוסי,
איני רוצה להיכנס ללולאה של וויכוח אינסופי.
הניסוח שלך כפי שכתבת בהודעה למעלה בשרשור זה חף מכמה דברים שקוממו אותי במאמר המקורי שלך, לפני התיקון.

עדיין, גם בנוסח המתוקן קיימות כמה שגיאות.
למשל, עובדה היא שמשוב שלילי מגדיל את רוחב הפס לעומת OLG – אבל, בוא נעזוב את זה.
כל מי שהנושא מעניין אותו יותר לעומק, יוכל לעיין במאמרים שהבאתי קישורים אליהם – ואולי גם בכמה מאמרים נוספים שאביא קישורים אליהם בהמשך.
...
רק שמתי לב שכאשר זה לא נוח לך אתה רומז שזה טעות למה?
ואתה אומר לכו תחפשו באוקינוס המילים ששקישרתי.

ומה עם השאלות לגבי המאמר הספציפי?

לפחות מכבי חיפה ניצחה.
...
יוסי,
אם אתה רוצה להמשיך את הוויכוח – בבקשה אין לי כל בעיה עם זה.
אני יכול לנתח את כל השגיאות הקיימות במאמר המתוקן שלך, עם סימוכין.
...
יהושע
בו נתמקד רק בשתי נקודות (הרי הסכמת שיש חילוקי דעות בין המהנדסים לא?)

א. תענה לי על השאלות הפשוטות ששאלתי.
ב. ניקח רק נקודה אחת פשוטה - אמרת "עובדה היא שמשוב שלילי מגדיל את רוחב הפס לעומת OLG."
נסתפק בניתוח שלה
כפי שכתבתי אכן זו "עובדה" לדעתי זו עובדה שמסובבים אותה בכדי להגיד שנעשה משהו שלילי
הבה נשמע אותך מסביר מהי הבעיה, מבלי לאלץ אותנו לקרוא מאות עמודים ש- 99 אחוז ממילא לא מבינים.
ואז אציג את דעתי בעניין עד כמה שאפשר בשפה פשוטה.

בברכה - יוסי הרי

oferlaor
סמל אישי של משתמש
מנהל
מנהל
הודעות: 70186
הצטרף: נובמבר 2004
מיקום: מודיעין, ישראל
נתן תודות: 501 פעמים
קיבל תודות: 3868 פעמים

לינק להודעה #14 

נתחיל בכמה בעיות בתזה ששטחת.

אין דבר כזה בעולם גל שמפסיק באופן מיידי - גל נוצר מתנועת אובייקטים (מולקולות אוויר אם זה צליל או אלקטרונים כשזה אות חשמלי). הפסקת צליל ניתנת לפיענוח על ידי הוספת הרמוניות בתדרים גבוהים הרבה יותר. שילוב של כולן ביחד יוצר אות שמפסיק כמעט בפתאומיות.

הבעיה היא אחרת - בגלל שמשוב שלילי "מתנדנד" עד שהוא מגיע לנקודת האיזון של ההגברה שלו, הוא יכול להוסיף הרמוניות גבוהות (גם כשהוא יציב!).

אני יכול לקבל את הטענה שהרמוניות כאלה עלולות לפגום באיכות השמע כאשר התדרים מספיק נמוכים או מספיק משמעותיים. לשם כך צריך גם לדעת לתכנן משוב שלילי כך שיהיה לו זמן תגובה מהיר מאוד (מה שגורם לתדרים להיות גבוהים הרבה יותר ומצמצם את הפגיעה על ציר הזמן).

כיום אין הוכחות שהפרשי פאזה (שעלולים להיגרם בגלל הגברה כלשהי, לא רק על ידי כזו שמבוססת על משוב שלילי) ניתנים לשמיעה. הם בהחלט יכולים להשפיע על תחושת מרחב, אך אם תיקח למשל MP3 (שגורם לעיוותים קשים לעיתים בפאזה של אותות מסויימים) אתה לא תראה שזו הסיבה לתלונות על איכות הצליל (אלא דווקא קצב הנתונים).

צריך לזכור שיש משוב שלילי בכל אלמנט בתחום. בזמני, לפחות אפילו A/D שלא משתמש פנימית במשוב שלילי בכדי לייצב את מנגנון ההשוואה בחיפוש אחרי הערך המדידתי הנכון. זה אומר שהעיוותים הללו גם מראש יכולים להמצא גם בהקלטות.

Joshua_G
סמל אישי של משתמש
חבר מביא חבר
חבר מביא חבר
הודעות: 3390
הצטרף: יוני 2008
מיקום: תל מונד
נתן תודות: 3 פעמים
קיבל תודות: 31 פעמים

Re: לפי המאמר שהבאת כאן האם הסיכום הזה בעניך מתאים?

לינק להודעה #15 

yosihary כתב: מגברים עם משוב שלילי גלובלי תמיד ימדדו יותר טוב ממגברים עם פחות או ללא משוב.
...
לא בדיוק – תלוי מה מודדים.
1. זה נכון (במרבית המקרים) למדידות THD וכן IM – לא למדידות TIM .
2. זה מותנה ב- Slew Rate של המגבר בטרם הוספת המשוב.
yosihary כתב: המאמר פחות יותר אומר שבעצם אין שום מדידה שמצביעה כיצד המשוב מקלקל את האות המוסיקלי, ולכן המהנדסים לא מסוגלים לפתור את הבעיה הזו?
...
יש מהנדסים שפתרו את הבעיה, ביניהם Dr. Mati Otalla, John Curl, Nelson Pass .
yosihary כתב: האם המאמר הזה אינו קובע (לדעת כותב המאמר) שמגברי מנורות נשמעים הרבה יותר טוב ממגברי טרנז, למרות שיש להם עיוותים בסדרי גודל שמגיעם לאחר אחוז, ועוד יותר טובים מגברי SE שיש להם עוד יותר עיוותים?
...
משום שיש חשיבות מכרעת ל-"מה מודדים". לשם כך נדרש ידע בפסיכואקוסטיקה, בנוסף לידע באלקטרוניקה.

דוגמאות:
דוגמא ראשונה.
במרבית המקרים בהם נמדדים עיוותי אינטרמודולציה, IM , נמדדים עיוותים כאלה על אות סינוסואידלי קבוע בשני תדרים. כאשר מודדים עיוותי אינטרמודולציה רגעיים, TIM , לפעמים קיימים בהם שיאים גבוהים מאד, שאינם נראים במדידות IM . כך, המדידה המקובלת של IM יכולה להראות ערך נמוך מאד, כאשר אם תתבצע על אותו מגבר גם מדידת TIM (אשר אינה מתבצעת בדרך כלל, או לפחות, אינה מתפרסמת) הערך שלה יכול להיות גבוה הרבה יותר. לאוזן האנושית (ובעצם למנגנון אוזן-מוח), רגישות גבוהה יותר להרמוניות הגבוהות מאשר לנמוכות. עיוותי TIM הם בעיקר בהרמוניות הגבוהות. כך, מסתבר שהיצרנים אינם מפרסמים את הנתון שהאוזן רגישה לו ביותר – הם מפרסמים את הנתונים הנראים טוב יותר.

דוגמא שנייה.
אוזן האדם (המנגנון אוזן-מוח) אינה מבחינה בעיוותים הרמוניים בהרמוניה השנייה בערך של 0.5% ופחות – ובהרמוניה השלישית בערך של 0.2% ופחות – בעוד היא רגישה הרבה יותר לעיוותים הרמוניים בהרמוניות הגבוהות יותר – ובעיקר בהרמוניה השביעית.
כך, יכול להיות מגבר בעל עיוותים הרמוניים כוללים של 0.5% , המכילים רק את ההרמוניה השנייה והשלישית, בלי שום ערך נמדד של ההרמוניות הגבוהות יותר. מגבר זה יישמע לאוזן הרבה יותר טוב מאשר מגבר אחר בעל עיוותים הרמוניים כוללים של 0.01% , כאשר קיימים בו רכיבים בעלי ערך גבוה, יחסית, של ההרמוניות הגבוהות.
yosihary כתב: המשוב השלילי הוא נושא מאוד קונטרוברסלי בתחום האודיו.
בעוד שנעשה שימוש נרחב בטכניקה במוצרים ההמוניים, והזולים, ובהרבה מאוד מגברים וקדם מגברים מטרנזיסטורים, ואם איני טועה בכל מפענח ספרתי, יש זרם חזק מאוד שרואה בצורה גורפת בטכניקה הזו משהו פסול, במיוחד בשימוש במשוב שלילי גלובלי. בשפופרות נעשה לכל היותר שימוש מתון לא מעט בגלל המגבלות שלהן.
זה הגיע לכדי כך שזה כמעט תקן.
...
ניסוח זה כמעט מדויק.
במקום "יש זרם חזק מאוד שרואה בצורה גורפת בטכניקה הזו משהו פסול" נראה לי נכון יותר לכתוב "יש זרם בולט הגורס שלטכניקה זאת, בפרט למשוב שלילי כולל, יש יותר חסרונות מאשר יתרונות".
yosihary כתב: טענות מקובלות, שתמצאו אם תחפשו בסטראופייל והמון אתרי אינטרנט:
...
לא מעניין אותי מה כותבים בסטריאופיל, או באתרים אחרים.
אני מגיע לאתרים אלה רק תוך חיפוש חומרים מסוימים, אבל איני קורא אותם באופן שוטף.

בכלל, נשגב מבינתי הצורך להתייחס לסטריאופיל במאמר שהוא טכני במהותו.
האם לא נראה לך נכון יותר שמאמר טכני יישאר בגבולות הטכנולוגיה, מבלי לגלוש לדעות אלה או אחרות?
yosihary כתב: * שבעזרת משוב שלילי מרחיבים כאילו באופן מלאכותי את רוחב הסרט של המגבר.
...
זאת עובדה שמשוב שלילי מגדיל את רוחב הפס של מגבר, לעומת רוחב הפס של אותו מגבר בטרם יישום המשוב השלילי.
yosihary כתב: * לוקחים מגבר מחורבן ובעזרת משוב שלילי הוא נמדד מצוין.
...
זאת עובדה שמשוב שלילי משפר את מדידות THD וכן IM .
yosihary כתב: * שמשוב שלילי מקלקל את ה- SR= SLEW RATE של המגבר.
...
זאת עובדה שמשוב שלילי מקטין את ה- Slew Rate . אמנם יש דרכים להעלות את ה- Slew Rate בחזרה, אבל זה לא סותר את ההשפעה המובנית של המשוב השלילי על נתון זה.
yosihary כתב: * שמשוב שלילי יוצר עיוותי TIM
...
זאת עובדה שמשוב שלילי, בפרט משוב שלילי כולל, מגדיל את עיוותי TIM .
yosihary כתב: הגברה גדולה ומשוב שלילי חזק ניתנים לשימוש רק על ידי תכן זהיר ואופטימאלי. הגדלת ההגברה והמשוב סתם לצורך "שיפור מדידה" תגרום שיבוש בתכנון האופטימאלי.
...
יש כאן אמת וטעות.
האמת היא שבכל מקרה, בכל טכנולוגיה ובכל טופולוגיה נדרש תכנון זהיר ואופטימאלי, הדורש ידע נרחב המשולב בניסיון עשיר.
הטעות היא שגם בתכנון זהיר, כל עוד לא מודדים TIM וכן את ההתפלגות הספקטראלית של ההרמוניות השונות, משוב שלילי כולל יכול לגרום למגבר להישמע גרוע, למרות שהוא נמדד טוב במדידות המקובלות: THD , IM .
בברכה,
יהושע גומא

שלח תגובה

חזור אל “שאלות בנושאים טכניים”