В настоящее время выделилось два подхода к конструированию аналоговой звукоусилительной аппаратуры. Первый из них — традиционный. Он ставит во главу угла, прежде всего, достижение по возможности более высоких технических характеристик. При этом предполагается, что высокие технические характеристики автоматически гарантируют и высокое качество звучания. К настоящему времени общепринятым для такого подхода стало построение усилительного тракта на основе схемотехники операционных усилителей (ОУ), охваченных глубокой отрицательной обратной связью (ООС), что позволяет добиться превосходных технических характеристик.
1. Ухо человека содержит нелинейный спектроанапизатор. Нелинейность проявляется в логарифмическом характере зависимости ощущения громкости от интенсивности воздействия (т. е. присутствует логарифматор, играющий роль компрессора), при этом ухо под воздействием звука генерирует собственные гармоники (ауральные, т. е. субъективные), суммарные и разностные частоты. По имеющимся сведениям, в слуховом аппарате человека присутствует аналог 8-битного АЦП с переменным шагом квантования [4].
2. Нелинейность слухового аппарата человека относительно велика: при уровне звукового давления 60 дБ коэффициент второй гармоники составляет 4 %, третьей — 0,42 %. С ростом уровня до 70 дБ эти значения возрастают до 10% и 1 % соответственно, уровень четвертой гармоники — до 0,15 %. При уровне 100 дБ коэффициент второй гармоники достигает почти 40 % [4].
3. Амплитуды субъективных гармоник довольно быстро убывают — при-мерно на 20 дБ с возрастанием номера на единицу. При уровнях звукового давления 70...90 дБ спектр этих гармоник достаточно беден — гармоники высокого порядка отсутствуют.
4. Слуху человека присущ эффект маскировки: при одновременном воздействии двух звуков один из них может быть не слышен на фоне другого, более громкого. Спектральные и амплитудные зависимости эффекта маскировки одного тона другим таковы, что при вышеуказанном распределении амплитуд субъективных гармоник каждая последующая из них маскируется предыдущей, а вторая гармоника — основным тоном.
5. Чувствительность человека к наличию в сигнале гармоник высокого порядка нелинейно возрастает с ростом номера гармоники.
Эти особенности позволяют понять, почему звучание некоторых усилителей с невысокими характеристиками воспринимается как отличное и в то же время звучание других, имеющих малый коэффициент гармоник, но генерирующих гармоники высокого порядка, воспринимается как искаженное. В [3] была высказана гипотеза о том, что акустический тракт будет "прозрачным", а субъективное качество звучания высоким, если спектр гармоник усилительного тракта будет соответствовать таковому для субъективных гармоник. В этом случае сработает эффект маскировки и система "ухо—мозг" воспримет сигнал как свободный от искажений. Отличие распределения амплитуд гармоник аудиотракта от такового для субъективных гармоник будет вызывать ощущение искажений. Сказанное относится и к другим видам нелинейных искажений, таких как генерация суммарных и разностных частот, а также интермодуляционные искажения.
Решение проблемы искажений, вносимых аудиотрактами, возможно, в принципе, и в рамках первого подхода путем снижения всех видов искажений до значений ниже порога слышимости. Однако на данном этапе развития элементной базы и традиционной схемотехники усилителей эта проблема, по моему мнению, пока не решена. Таким образом, второй подход, декларирующий отказ от усилителей с высоким коэффициентом усиления и глубокой обратной связью, имеет право на жизнь. Следует отмежеваться от экстремальных вариантов такого подхода и учесть, что при заведомо плохих технических характеристиках ни о каком качестве звучания не может быть и речи.
В данной статье на примере разработки усилителей-корректоров (УК) для магнитного звукоснимателя в рамках проверки вышеописанной гипотезы [3] предпринята попытка создания устройств со спектром гармоник, максимально приближенным к спектру субъективных гармоник, с целью достижения высокого субъективного качества звучания. Для этого амплитуда каждой последующей гармоники должна монотонно убывать примерно на 20 дБ по отношению к предыдущей при возможно меньшем их числе.
