Почему нельзя применять Операционные Усилители для усиления звуковых сигналов?
Немного истории: Несколько лет назад например, у нас при разработке цифрового магнитофона (еще на компьютерной SIMM-памяти) для лингафонного класса, были использованы ОУ. При оцифровке и обратном восстановлении сигнала мы столкнулись с очень нехорошим эффектом, похожим на бубнение. Фактически, пропадала разборчивость. В результате анализа схемотехники, оказалось, что в качестве микрофонного усилителя был применен ОУ, который и вызывал данный эффект. При замене ОУ на дискретную схему на трёх транзисторах, от этого эффекта не осталось и следа. Но кроме того, при этом удалось снизить разрядность с 12 до 8 бит и снизить частоту дискретизации до 32 кГц без каких-либо потерь качества. Это дало выигрыш по объёму (времени) записи почти в полтора раза. Эта схема до сих пор применяется. К примеру, мы отправили 20 таких лингафонных классов (в каждом по 16 цифровых магнитофонов) в Чечню.
В любом ОУ имеется структура, состоящая из трёх каскадов:
1) Дифференциальный каскад.
2) Усилитель напряжения.
3) Выходной усилитель тока.
Так вот, к примеру, Усилитель Напряжения - построен с максимальным усилением по напряжению, при этом, если в построении каскада не применяются никакие способы линеаризации, то коэффициент гармоник у него может достигать до 25%. Применение ООС в ОУ уменьшает усиление только первого дифференциального каскада, а усилитель напряжения ВСЕГДА работает с максимальными искажениями.
В выходном каскаде ОУ применяется режим АБ. То есть, сигналы маленькой амплитуды тоже значительно искажаются.
Выходной ток ОУ тоже ограничен, поэтому при работе на ёмкостную нагрузку (конденсатор в цепи ООС) перегружается. То есть, фактически ООС не работает.
И т.д. и т.п. и др.
Даже один каскад охваченный ОООС - это уже много: например, при усилении прямоугольного сигнала таким каскадом, на его выходе получаем прямоугольный сигнал с более крутым фронтом. Пусть даже без выбросов, но это уже ДРУГОЙ СИГНАЛ. Два каскада - ещё хуже. А три... уж извините...
Как то в журнале "ЗВУКОРЕЖИССЁР" была статья, посвящённая микшерским пультам. В которой было написано что в пультах за 1000000$ и за 1000$ применяются одни и те же ОУ и одна и таже схемотехника, но для пультов за миллион - ОУ подбираются на слух. То есть один из огромного количества. Причём подбор лишь приближает звук к похожести желаемого результата. И люди уже знают как именно и где будет задавлен звуковой тракт.
Усилители для видеосигналов не подходят для усиления аудио-сигналов, потому что главное для видео: высокое разрешение и широкая полоса пропускания, а для аудио -
ВЫСОКАЯ ЛИНЕЙНОСТЬ.
К сожалению общепринятая мировая тенденция в транзисторной схемотехнике - увеличение количества каскадов усиления и применение ОООС, как уже говорилось: в большинстве ОУ каскад усиления по напряжению работает в режиме с 25% КНИ засчет во-первых, эффекта Эрли, а во-вторых, засчет неправильного управления усиливающим транзистором этого каскада.
Безусловно,
есть разработки специальных аудио интегральных усилителей, но они всё равно широкого (не профильного) назначения, а на дискрете можно реализовывать схемы под конкретную задачу самым оптимальным образом. Даже "Behringer" отказались от применения ОУ в качестве микрофонных предусилителей в своих микшерах, и сейчас начали применять микрофонные предусилители на дискрете (XENYX), а ведь они выпускают очень дешёвую аппаратуру...