Как катушка меняет звук (опыт)
Многие, кто увлекались прослушиванием музыки замечали, что на звук влияют вещи, с точки зрения науки необъяснимые, влияет прогрев, подключаемые кабели, смена операционных усилителей и даже для компьютера влияет операционная система, какой плеер используется, его настройка (тип вывода звукового потока), влияет так же передискретизация сигнала. Особенно в наушниках слышно разницу, где искажения сигнала много ниже, чем на колонках. И даже смена полярности сетевой вилки для источников с обычным трансформатором 50 Гц вносит изменение в характер звучания. Хотя не должно влиять, теоретически, но практически влияние есть…
Так же стоит отметить такое явление как джиттер, дрожание тактового сигнала, при передаче цифровых данных, приводящее к искажениям в выходном сигнале, имеющие очень низкие искажения, а на слух так не скажешь, изменение настроек типа вывода в плеере, как и смена плеера и даже системы, порой меняет звук кардинально и это не кажется и вот возникает вопрос, каким образом мы слышим изменения, хотя сам проверял, измеряемые параметры не меняются на выходе, например от изменения плеера и типа вывода, а звук меняется, в деталях конечно, в акцентах. И это не самовнушение, так как изменение характера звука многие замечают, даже не меломаны.
На мой взгляд, главным виновником слышимых изменений является катушка индуктивности, которая в динамике излучателя находится и пр. А так же влияют кабеля, которые усиливают высокочастотные (ВЧ) импульсные сигналы, в виду их высокой частоты и волнового эффекта, но главное усиление ВЧ сигналов происходит в катушке, ниже опыт, это доказывающий.
Для опыта взяты две катушки длиною около 8 метров каждая, намотанная внавал эмалированным проводом сечением 0,3 мм. Катушки соединены последовательно и расположены рядом. Две катушки для большей сбалансированности системы. Сердечник от ТВС использован (он работает, уменьшает частоту колебния системы). Генератор выполнен на стандартной микросхеме TL494, который управляет высокочастотным MOSFET транзистором. Шунт для измерения тока сопротивление типа ППБ, где намотка на бочонке, для компенсации индуктивности проводника, чтобы правильно отображал токи на высоких частотах (ВЧ). Осциллограф без заземления корпуса использовался при измерении, чтобы иметь минимальную емкость и влияние на схему. Ниже схема опыта. Цель получить максимально короткий импульс от генератора, смоделировать ВЧ помеху.
Получаем график, показанный ниже
Сам импульс очень короткий, на жёлтом графике он соответствует всплескам при появлении тока, затем транизстор закрывается, но мы видим, что через закрытый транзистор ток течет совершенно свободно!!! При этом напряжение на запертом транзисторе нулевое, т.е. ток не испытывает сопротивления. Так происходит от того, что импульс формирует волну в катушке, два встречных тока, где затем формируется сбалансированное магнитное поле, как ниже показано на рисунке.
На рисунке красными и синими круговыми линиями показано магнитное поле катушки, где отрицательный полюс движет позитроны (+p), а положительный электроны (-е)
Поэтому ток разгоняется, свободно проходя через емкость закрытого транзисторного перехода, при этом не потребляя энергии источника, т.к. в питании тоже емкость. Таким способом формируется т.н. восходящая спираль в катушке, где задний полюс катушки ускоряет (компенсирует) передний, поэтому ток линейно ускоряется.
Но такой сбалансированный ток создает на сопротивлении обмоток падение напряжения (потери), поэтому рано или поздно восходящая спираль разрушается, баланс полюсов нарушается и ток начинает тормозится, при этом магнитное поле перебрасывает задний полюс, как показано ниже на рисунке.
Поэтому емкость перехода транзистора заряжается таким током. Тоже самое происходит в звуковой катушке, где ВЧ однонаправленный импульс формирует восходящую спираль, а низкочастотное напряжение звукового сигнала поддерживает ток, при этом источник не тратит энергию на образование сбалансированного тока, а тратит энергию только на преодоление омического сопротивления катушки и цепи.
Поэтому на сигнал накладывается дополнительный сигнал, которого не было в записи и энергия на него берется из среды, её генерирует катушка. Кстати, сердеченик усиливает эффект, т.к. дает дополнительную энергию, а так же замедляет ток в катушке. И в динамике тоже самое, катушка и магнит, что есть тот же самый ферритовый сердечник.
Как видно из осциллограммы остаточные колебания, возникающие после импульса имеют асимметрию, где тонкие и высокие импульсы, там больше энергии, поэтому такая затухающая вибрация, если вознинет будет действовать на нагрузку.
Вот почему, когда мы измеряем на выходе искажения усилителя и пр. то искажения низкие, но наличие ВЧ сигналов провоцирует катушку, что и меняет весь расклад. Поэтому мы слишим изменения в звуке, вызванные ВЧ импульсными помехами… влияет так же согласование кабелей, всё что реагирует на ВЧ импульсные помехи, например смена операционного усилителя, имеющего другие ВЧ шумы и пр. Провода к наушникам и пр. линии так же усиливают дополнительно импульсы, так же захватывая энергию из эфира.