A rutinos felhasználók ilyenkor azonnal a cserét javasolják: a gyári kapcsolóüzemű tápot (SMPS) száműzni kell, és egy masszív, tízszer nehezebb lineáris tápegységet (LPS) kell a helyére kötni, mondván, hogy csak az hozhatja el a sötét hátteret.
Az iparág pedig élvezettel szolgálja ki ezt az ösztönt, hiszen egy egész termékkategória épült a tápegység-cserére. A fizikai valóság azonban az, hogy az esetek jelentős részében ez a beruházás egy olyan problémát próbál megoldani, amit a nappalid és a hangfalaid már régen elfedtek. A tápegység felépítése valóban kritikus – de pont nem ott és nem úgy, ahogy a marketingesek állítják.
A leghangosabb láncszem
A gyártók előszeretettel nyomtatják a katalógusba, hogy az új lineáris tápjuk zajpadlója –120 dB alatt van. Ez egy gyönyörű mérnöki szám, ami tökéletesen alkalmas arra, hogy elválasszon a pénzedtől.
De mit ér ez a –120 dB a forráskészüléknél, ha az utána következő integrált erősítőd háttérsziszegése jó esetben is csak –90 dB-lel van a zenei jel alatt? Az erősítő a saját zaját akkor is ráteszi a hangra, ha a DAC-ot egy laboratóriumi pontosságú műszer táplálja. És ott van a lánc legvégén a hangfal, ami egy egészen más nagyságrendben “koszol”.
Fontos különbséget tenni a háttérzaj (a halk sziszegés, ami zene nélkül is jelen van) és a dinamikus torzítás között (a szemét, ami zene közben keletkezik). A tápegység az előbbiben játszik szerepet. Egy mély- vagy középsugárzó viszont a zenei csúcsokon, a membrán intenzív mozgásakor (és a hangváltó vasmagos tekercseinek telítődésekor) simán kitermel magából 0.5 – 1% (nagyjából –46 és –40 dB közötti) torzítást.
Ez nagyságrendekkel több nemzenei tartalom, mint amit a táp –120 dB-es csendje valaha is kompenzálhatna.
Ehhez adódik hozzá a szoba akusztikája. Egy csendes esti nappali a fűtéssel, a hűtő távoli zúgásával és az utca zajával nagyjából 35-40 dB alapzajon üzemel. Egy dedikált táp mikroszkopikus feszültségingadozása mérőműszerrel kimutatható, füllel viszont ebben a környezetben esélytelen. Egy drága lineáris táp előnyét a hangszóród és a szobád a legtöbb esetben már régen eltemette.
Hol bujkál a zaj?
A “kapcsolóüzemű táp mindig zajos” egy idejétmúlt leegyszerűsítés. A zaj ugyanis jelen van a lineáris tápoknál is, csak a két technológia egészen más frekvenciasávban szemetel.
A kapcsolási zaj éles tüskéinek felhangjai felnyúlnak a megahertzes sávba. Önmagában ezt nem hallanád. A probléma ott kezdődik, ha ez a szemét szűrés hiányában bejut az erősítő bemenetére, ahol az áramkör apró tökéletlenségei miatt intermodulálódik a hasznos jellel, és lekeverődik a hallható frekvenciákra. Ezt az eredményt egy fáradt, steril rétegként érzékeled a zene fölött.
A kényelmetlen igazság azonban az, hogy egy olcsó adapter nem attól rossz, hogy kapcsolóüzemű, hanem attól, hogy nincs benne rendes szűrés. Egy mérnökileg tisztességesen felépített SMPS a kritikus helyeken simán csendesebb tud lenni egy közepes minőségű lineáris tápnál. A “lineáris egyenlő jobb” elv szimplán téves; ezt egy FFT (gyors Fourier-transzformációs) spektrumanalízis másodpercek alatt megmutatja.
A legújabb iparági trend az “aktív zajszűrős” tápegység, amely állítólag a zajszűrős fejhallgatók elvén oltja ki a maradékhullámot. Bár az elektromos kioltás fizikailag létezik, a fejhallgatós hasonlat erős marketingduma. Amikor azt ígérik, hogy ez még a lineárisnál is sötétebb hátteret ad, azt csak egymás mellé tett mérési diagramokkal szabad elhinni, puszta prospektus-szövegek alapján soha.
A tápegység és a végfokok: Amikor minden összeér
Amíg a kisáramú forráskészülékeknél (DAC, streamer) a zajpadló a fő kérdés, a komoly végerősítőknél a tápnak már brutálisan erősnek és stabilnak kell lennie. Itt dől el igazán, hogy a választott erősítő-topológia milyen tápegységet követel meg a fizikától. Nincs “legjobb” erősítő, csak adott sávokban erős és gyenge megoldások, amelyeknek eltérő az áramellátási igénye.
A mélytartományban (250 Hz alatt) egy passzív membránt sok amperrel kell meglökni, a tranziens után a hangszóró visszarúgó feszültségét (Back-EMF) pedig az erősítőnek rövidre kell zárnia. Ehhez kíméletlen áramtartalék kell. Egy áraméhes hangfalon ezt egy erős visszacsatolású AB-osztály vagy egy modern D-osztály tudja megadni.
Az AB-osztály egy dinamikus, jelfüggő áramfelvételt produkál: minden nagy zenei ütésnél a tranzisztorok hirtelen teljes vezetésbe kapcsolnak, a táp pufferkondenzátorai kilökik az áramot, a feszültségsín pedig egy pillanatra berogy, majd helyreáll. Ide olyan tápegység kell, ami bírja ezt a rángatást. Egy hatalmas, túlméretezett toroid trafó (LPS) óriási áramcsúcsokat tud leadni, de a sín berogyhat. Egy modern, csúcskategóriás SMPS ezzel szemben sziklaszilárdan tartja a feszültséget, így a mélyek feszesek maradnak.
A Single-Ended A-osztály viszont teljesen másképp viselkedik a táppal. A végtranzisztor folyamatosan a teljes nyugalmi áramával vezet. Egy tranziensnél nem nulláról indít, csupán a már folyó áramot modulálja. A tápjából így teljesen egyenletes áramot húz, nincsenek hirtelen, nagy áramlökések, a tápsín nem rogy be a zenére. Készenlétben ül, és a tranziens reflexszerűen csattan. Cserébe a nyers áram korlátozott: ha a hangfalad áraméhes, az A-osztály kifullad (itt nyer az AB/D izom). Ha viszont hatékony, magas érzékenységű hangfalad van, az A-osztály villámgyors dinamikája verhetetlen.
A fülünk a legérzékenyebb a 250 Hz és néhány kHz közötti sávban. Itt az A-osztály zsenialitása abban rejlik, hogy fix hőmérsékleten (termikusan stabilan) dolgozik, a torzítása pedig dominánsan barátságos, 2. rendű harmonikus.
Ezzel szemben az AB-osztály a tisztaságát a visszacsatolásnak (feedback) köszönheti, amely kitakarítja a torzítást. Csakhogy a hibajavítás hatékonysága a frekvencia emelkedésével csökken. Magas frekvenciákon már alig korrigál, és ami átszökik, az nem ritkán a fülsértő, magasabb rendű (ötödik, hetedik) páratlan harmonikus. A 0.001%-os THD szám erről hallgat, mert egyetlen átlagba mossa a barátságos és az ellenséges torzítást (ahogy azt Earl Geddes akusztikai kutatásai is igazolták).
Itt ér össze a tápegység és a topológia: Mivel a nulla vagy nagyon alacsony visszacsatolású A-osztályú erősítők nem használnak erős hibajavító hurkot, minimális a tápelnyomásuk (PSRR). Amit a tápegységük koszol, azt az elektronika akadálytalanul kiküldi a hangszóróra a legérzékenyebb frekvenciasávban.
Akkor mi a tanulság?
A tápegység specifikációja a legtöbb helyen, a streamereden, a DAC-odon csak egy szám, amit eladnak neked, miközben a szobád és a hangfalad már rég eltemette a különbséget. De két helyen a táp tényleg számít, és ott nem alku tárgya: a Phono előfokoknál, főleg MC erősítésnél (pici jel, óriási erősítés) és az alacsony visszacsatolású Class A végerősítőknél (gyenge tápelnyomás, minden mikrovolt a hangszóróra jut). Ott a csendes táp kritikus fontosságú.
A többi pedig józan ész. Nézd meg, mennyi áramot kér a hangfalad, és ahhoz válassz topológiát — ne fordítva. Aztán etesd meg azt a topológiát azzal a táppal, amit a fizikája tényleg megkövetel.
Jómagam a “B” választ képviselem, de van egy dolog, ami miatt ellenérzésem van a kapcsolóüzemű tápokkal szemben. Aki már szedett szét ilyet, megtapasztalhatta, hogy ezek az elektronikák többnyire javíthatatlan, kis helyre rendkívül sűrűn beültetett alkatrésztemetők, ragasztóval-műgyantával összekenve.
Ja igen: és a kapcsolóüzemű táp ott kezdődik (és sajnos végződik is), hogy MeanWell “GSM” széria, amiből az “M” betű a “medical” minősítést jelenti.
Több meglátásom is van a témához. A zenehallgatók elenyésző százaléka hallgat ma már hanglemezt és talán még kisebb százaléka A osztályú erősítőt. Ezek a sajátos műszaki problémáikkal komoly kihívást jelentenek. Az mc hangszedők 4-100 uV körüli jele iszonyat erősítést igényel, akár több százezer szerest. Az A osztályú erősítők meg az esetek többségében aszimmetrikus táplálással működnek. Így a tápfeszültségre kerülő bármilyen zaj keveredik a vezérlő jellel, torzítást okozva. A tápegységekkel szemben állandó vita, hogy a disszipatív (analóg) vagy a kapcsolóüzemű működés ad a hangsugárzókon jobb hangminőséget. De senki se felejtse, hogy mindkét esetben az energiát a hálózatból veszik fel a tápegységek. Ha valakinek van alkalmas oszcilloszkópja megnézheti, hogy az 50 Hz-es váltakozó feszültségre milyen zajok szuperponálódnak rá. Több cég gyárt tápszűrőt a hálózati feszültség “megtisztítására”. Jó marketing fogás. Mit is kell kiszűrni? Egy elég széles spektrumú zavart, teli tranziens tüskével. Ezekre végtelen sok szűrő kellene. Van azonban egy majdnem ideális tápegység, inkább tápforrásnak nevezném. Nyílegyenes egyenfeszültséget szolgáltat, egyszerű méretezni, nem úgy mint a hálózati tápokat. Nagy áramtartalékai vannak és megfelelő környezetben elhelyezve teljesen zajmentes. Úgy hívják akkumulátor.