Особенности выхода из строя профессионального звукоусилительного оборудования (часть 1)

Как правило, самым слабым звеном в тракте - источник сигнала - микшерный пульт – усилитель – акустические системы – являются, в основном, сам усилитель и высокочастотные динамики акустических систем.

При ближайшем рассмотрении возможностей выхода из строя этих элементов выясняется последовательная зависимость их друг от друга. При рассмотрении этих факторов я буду придерживаться этой последовательности, чтобы окончательно не запутаться в сетях паутины называемой ИНСТАЛЛЯЦИЕЙ.

Итак – источник. В малобюджетных инсталляциях, когда покупатель ограничен в средствах и знаниях основ электротехники, продавец даже не догадывается, что после продажи микшерного пульта, усилителя и колонок, источником сигнала становится бытовой кассетный магнитофон «батон», в котором естественно отсутствует линейный выход и сигнал снимается прямо с выхода на наушники. Коммутацию при этом осуществляет тот же покупатель, поэтому соединение происходит, в лучшем случае, одножильным проводом в экранирующей оплётке. А теперь рассмотрим несколько ситуаций имеющих однозначно одинаковый результат. Пластмассовый корпус магнитофона не экранирует его от электромагнитных полей, а чувствительность усилителя воспроизведения, к которому подключена магнитная головка, составляет 35 mV. Длинные колоночные провода, подключённые к акустическим системам, излучают в пространство до 50 mV высокочастотного сигнала, что в 10 раз превышает чувствительность магнитной головки магнитофона. Если будут созданы условия, при которых наведённый сигнал окажется в фазе, возникает самовозбуждение системы магнитофон – усилитель, которое происходит обычно вне слышимого диапазона и имеет полный размах амплитуды на определённой частоте. Что, как правило, приводит к выходу из строя высокочастотных динамиков либо слабозащищённого усилителя. Другой вариант развития событий – это когда сам магнитофон, не умеющий работать на длинную линию с выхода наушников без нагрузки, входит в состояние самовозбуждения с теми же последствиями. Хочу напомнить, что в таких магнитофонах нет линейного выхода, но зато есть эквалайзер или регулятор тембров, которыми можно поднять высокие частоты минимум на 12 db. Если учесть, что и в пульте есть регулировки высоких и низких частот, то при отсутствии навыков работы по отражённому звуку (акустические системы, зачастую, расположены тыловой частью к «ДИ-ДЖЕЮ») можно задрать ВЧ в десятки раз выше номинального уровня, и прощай «пищалки».

Теперь перейдём к микшерному пульту. Для большинства потребителей, подключающих к нему «батон» – это плоская коробка с разноцветными ручками, покрутив которые можно получить разный результат в колонках. Опуская все подробности этого увлекательного творческого процесса, пойдём дальше. Ограниченные финансовые возможности, описанные выше, пробуждают неограниченное желание добиться максимальной громкости любыми путями, о которых пойдёт речь ниже. Путь первый – когда «фейдеры» и «мастер» уже упёрлись в верхнюю планку, а регуляторы тембров выведены вправо, остаётся повернуть до отказа ручки чувствительности. Вот тут-то и начинаются настоящие испытания для выходных транзисторов усилителя мощности и ВЧ динамиков, так как при ограничении сигнала происходит обогащение спектра ВЧ гармониками. На слух эти катастрофические изменения даже незаметны, учитывая расположение АС относительно ди-джея. Если кто измерял осциллографом сигнал на выходе усилителя, знает, что при перегрузке синусоида превращается в меандр и напряжение на нагрузке вроде бы не растёт, но если параллельно с осциллографом подключить обычный тестер, то на нём напряжение продолжает расти по мере дальнейшего ограничения сигнала.
Поскольку закон Ома опровергнуть трудно, то мощность в нагрузке равна напряжению в квадрате делённому на сопротивление нагрузки . Для того, кому описанное выше всё равно, что нецензурщина, объясняю проще – опять прощай «пищалки», потому что когда громкость уже не растёт в связи с насыщением в магнитной цепи, то рассеиваемая мощность на катушке динамика продолжает увеличиваться, превращаясь в тепло и разрушая катушку ВЧ головки. Т.е., когда низкочастотная составляющая не увеличивается, в связи с полным ограничением синусоиды в этой части спектра, то ВЧ составляющая продолжает расти при дальнейшей перегрузке, из-за естественного меньшего её уровня в обычном музыкальном сигнале. Не могу не сказать про пульты с параметрическим эквалайзером, построенным с использованием «моста Винна». При наличии положительной обратной связи в цепях коррекции, устойчиво уравновешенной сдвоенным переменным резистором, существует опасность возникновения самовозбуждения схемы при износе и обрыве этого резистора и опять п. «п.».

О пультах можно говорить бесконечно, но пора затронуть проблемы, связанные с эксплуатацией, в прямом смысле этого слова, усилителя мощности. Профессиональный усилитель отличается от бытового тем, что предназначен для работы в экстремальном режиме при минимальном значении интермодуляционных искажений. Несмотря на всевозможные схемные защиты, иногда преобразующие сигнал при перегрузках в мало узнаваемую форму, усилители не всегда оказываются так уж защищёнными.

Как известно почти в любой схемотехнике профессиональных усилителей существует низкоомный резистор, развязывающий схемную и корпусную земли. При неграмотной коммутации возникают условия, при которых через этот резистор течёт приличный ток приводящий, как к выходу из строя усилителя мощности, так и всё тех же пресловутых «пищалок», при возникновении того же самовозбуждения, но уже по другой причине. Паразитные токи протекающие через этот резистор по разным причинам прикладываются ко входу усилителя ввиду особенности схемотехнического решения. В одном из случаев ток может течь с экранирующей оплётки входного кабеля. Это возможно при наличии протечки с сети на сигнальную землю, в каком либо приборе, закоммутированном в одну систему. Возможна так же разность потенциалов между приборами при длинных входных кабелях, проходящих через места с интенсивными полями (те же длинные колоночные кабели). Существует вариант коммутации проводов к акустическим системам через патч-панели или кроссы где минусовые акустические провода соединены с корпусной землёй. Так же есть вариант неизолированного соединения корпусов всех приборов на металлической стойке рэка. Проблема частично снимается переключателем разрывающем схемную землю от корпусной, отсутствующем к сожалению, в моделях более дешёвых усилителей.

Существует ещё вариант неправильной распайки соединительных проводов при несимметричных входах усилителя мощности. Часто это делают одножильным экранированным проводом, пропуская естественно по экрану сигнал. Убрать потенциальную возможность возникновения паразитных, синфазных составляющих можно путём использования двужильного экранированного провода, где экран паяется к земляному проводу только со стороны пульта. Также нежелательно в симметричный выход пульта вставлять при коммутации с несимметричным входом усилителя моно джеки. В некоторых схемах пультов, несмотря на наличие последовательно включенного резистора, происходит перегрев выходных микросхем со всеми вытекающими последствиями.

Если Вас не испугало обилие специфических, малоприятных терминов, и Вы все же дочитали до конца эту статью, надеюсь приблизится и конец Ваших мучений в хитросплетениях такой не простой науки называемой «ЗВУКОУСИЛЕНИЕ».

Сергей Алымов

p.s. (п. «п») – прощай «пищалки». Всё вышесказанное применимо к любому оборудованию, независимо от страны производителя.