Wszyscy jesteśmy inżynierami - wywiad z Danem D`Agostino

Wszyscy jesteśmy inżynierami - wywiad z Danem D`Agostino

Reportaże i wywiady

Słuchałem wielu wzmacniaczy klasy D w takiej aplikacji, i nigdy nie brzmiały dobrze. W ich dźwięku zawsze coś było nie tak. Moim zdaniem ich technologia w dalszym ciągu pozostawia wiele do życzenia - mówi Dan D`Agostino, założyciel Krell Industries i główny inżynier firmy.

Adam Mokrzycki: Czy może Pan opowiedzieć czytelnikom Audio o początkach Krella i jego historii?

Dan D’Agostino: Pierwszym komercyjnym produktem Krella był wzmacniacz KSA-100. Powstał w 1980 roku i tę datę należy uznać za początek działalności firmy. Zbudowaliśmy trzy takie wzmacniacze i pojechaliśmy z nimi przez całe Stany na styczniowe targi CES w Las Vegas w roku 1981, nie bardzo wiedząc jeszcze, czego możemy się spodziewać. Odzew przeszedł jednak nasze najśmielsze oczekiwania. Wróciliśmy z kompletem zamówień od dealerów na najbliższy rok.

Szybko mój malutki warsztat – w zasadzie był to jeden wynajęty pokój - okazał się za mały, aby prowadzić poważną produkcję, i musieliśmy się przenieść do większych pomieszczeń. Oczywiście były to zupełnie inne czasy - początki lat 80., gdy hi-fi przeżywało swoje apogeum i praktycznie każdy się tym interesował. Można było sprzedać wszystko, co się tylko wyprodukowało. Żartowaliśmy, że gdyby wziąć pudełko od butów i wsadzić do nich jakąkolwiek elektronikę, to również by się sprzedało. Co nie zmienia faktu, że wzmacniacz KSA-100 był naprawdę niezwykle udanym produktem, i gra dobrze nawet dzisiaj, gdy posłuchasz jakiegoś dobrze utrzymanego egzemplarza.

A.: Model KSA-100 pracował w czystej klasie A, która stała się waszym znakiem firmowym na długie lata. Skąd pomysł, aby wzmacniacz pracował w klasie A, a nie w obowiązującej wówczas klasie AB?

D.: Wzmacniacz nie miał początkowo pracować w klasie A. Jednak coraz więcej ludzi zaczynało się tym interesować i o tym mówić, więc postanowiłem sprawdzić i tę ideę. W tym celu zbudowałem dwa prototypy o mocy 35 W. Oba były praktycznie identyczne, różniły się jedynie prądem spoczynkowym tranzystorów.

I ku mojemu wielkiemu zdziwieniu, okazało się, że wersja pracująca w czystej klasie A brzmi dużo lepiej. I było tak mimo tego, że druga wersja, dzięki wysokiemu prądowi podkładu, również część swojej mocy oddawała w klasie A. Model pracujący w czystej klasie A brzmiał bardziej naturalnie, miał lepszą głębię i był bardziej dynamiczny. To ostatnie było o tyle ciekawe, że przecież zasilacze w obydwu konstrukcjach były identyczne. To mnie ostatecznie przekonało, że czysta klasa A jest właściwym kierunkiem.

A.: Model KSA-100 oddawał 100 W mocy w czystej klasie A. W roku 1980 był to chyba swoisty rekord?

D.: KSA-100 był najmocniejszym wzmacniaczem pracującym w czystej klasie A, jaki wyprodukowano w tamtych latach. Uchodzący za wzorcowe w tamtym czasie monobloki Mark Levinson ML-2 miały tylko 25 W. My zwiększyliśmy ten limit 4-krotnie. Nic mniejszego nie było w moim odczuciu dostatecznie mocne, aby bez kompresji odtworzyć fortepian na przeciętnej efektywności kolumnach, a budowa większego wzmacniacza sprawiała już problemy technologiczne.

Stanęło więc na 100 W. Aby zapewnić prawidłowe odprowadzanie ciepła ze znajdujących się we wnętrzu radiatorów, które nagrzewały się do temperatury 80O C, czyli niewiele mniej niż żelazko do prasowania, konieczne stało się zastosowanie wentylatorów. Dwa lata później byliśmy już gotowi, aby zaprezentować model o mocy 200 W – monobloki KMA-200. Było to już jednak maksimum - ze względu na rozmiary wzmacniacza i gigantyczną ilość wydzielanego ciepła.

A.: I wtedy wpadliście na pomysł, aby zaprojektować wzmacniacz ze zmiennym prądem spoczynkowym (sliding bias)?

D.: Tak. Rozwiązaniem był pomysł, aby prąd spoczynkowy zwiększał się wraz ze wzrostem sygnału, a opadał, gdy sygnał był niski. Takie rozwiązanie drastycznie ograniczyło wydzielanie ciepła, w chwilach gdy wzmacniacz nie pracował na 100% swoich możliwości. A jak wiadomo, wzmacniacz nie pracuje nigdy na 100%, ponieważ sygnał muzyczny cały czas zwiększa się i opada, więc moc maksymalna wykorzystywana jest tylko chwilowo. To pozwoliło na zaprojektowanie z jednej strony potężniejszych, a jednocześnie mniej kłopotliwych w użytkowaniu urządzeń.

Podobne rozwiązanie stosował m.in. Threshold. Problemem układu Thresholda było jednak to, że bias regulowany był ciągle, nieustannie starał się nadążyć za sygnałem. I niestety nigdy mu się to tak naprawdę nie udawało, ponieważ układy regulujące poziom biasu były zawsze wolniejsze niż sam sygnał, które je wyzwalał. Zasilając wzmacniacz sinusoidą można było dowodzić we wniosku patentowym, że wzmacniacz pracuje w klasie A, ale w praktyce okazywało się, że zasilany sygnałem muzycznym wzmacniacz nigdy w niej nie pracował. Zacząłem się więc zastanawiać jak rozwiązać ten problem i wymyśliłem układ, który nazwaliśmy Sustained Pleatau Bias.

Rozwiązanie to polegało na podtrzymywaniu przez okres czasu poziomu biasu, w zależności od siły sygnału, tak aby wzmacniacz w całym zakresie potrzebnej mocy pracował w klasie A. To podtrzymanie pozwoliło uniknąć nam swoistego ścigania sygnału przez poziom biasu, które było piętą achillesową rozwiązania Thresholda. Poziom biasu podtrzymywany był na tym poziomie przez okres ok. 60 sekund po ustaniu sygnału, po czym wzmacniacz schodził z biasem o poziom niżej.

Dzięki temu, gdy była taka potrzeba, wzmacniacz mógł pracować w czystej klasie A do pełnej swojej mocy, a gdy sygnał był niski lub wzmacniacz był wręcz nieużywany, schodzić odpowiednio z poziomem biasu, redukując tym samym pobór prądu i ilość wydzielanego ciepła. Rozwiązanie to zadebiutowało w naszym referencyjnym wzmacniaczy z początku lat 90. – modelu KAS (Krell Audio Standard), a następnie legło u podstaw nowej serii wzmacniaczy KSA-S.

A.: Następna seria FPB przyniosła kolejne innowacje, jaką była pozbycie się globalnego sprzężenia zwrotnego.

D.: Tak. Aby wzmacniacze serii FPB mogły pracować zgodnie naszymi z założeniami, nie mogło być sprzężenia zwrotnego pomiędzy plusem i minusem, a początkiem układu. Dodanie sprzężenia zwrotnego powodowa ło, że wzmacniacz stawał się konstrukcją pracująca w mostku, a nam zależało na zachowaniu koncepcji wzmacniacza różnicowego bez globalnego sprzężenia zwrotnego do stopnia sterującego. W ten sposób byliśmy w stanie wygenerować bardzo dużą moc, przekraczającą 750 W w najwyższym modelu, czyli ponad dwa razy większą niż w najwyższym modelu poprzedniej serii, bez wszystkich problemów i zniekształceń, jakie niesie ze sobą mostkowanie.

A.: Jednak najnowsze końcówki mocy serii Evolution nie są już konstrukcjami w pełni zbalansowanymi. Czym spowodowane było odejście technologii, która była jednym z waszych sztandarowych rozwiązań od ponad 25 lat?

D.: Wzmacniacze Evolution są konstrukcjami zabalansowanymi, ale tylko w stopniu wejściowym. Stopień wyjściowy faktycznie jest teraz singleended. Rozwiązanie takie to owoc naszej najnowszej technologii, zwanej Active Cascode Topology. Polega to na zastosowaniu dziesiątek identycznych, równolegle pracujących tranzystorów, w miejsce pojedynczych komponentów.

Bardzo znacząco redukuje to zniekształcenia, jak również wpływa na rozszerzenie pasma przenoszenia. A to ma bezpośrednie przełożenie na brzmienie. Zniekształcenia układów stosowanych we wzmacniaczach serii Evolution są tak niskie, że nie tylko udało nam się całkowicie zrezygnować z globalnego sprzężenia zwrotnego, ale również trzykrotnie ograniczyć poziom lokalnych sprzężeń zwrotnych w porównaniu do serii FPB, do wartości zaledwie 8 dB. I to przy zachowaniu całkowitej stabilności układu.

Inną zaletą takiej topologii jest praktycznie dowolna moc, jaką możemy wygenerować. Poprzednio, aby wygenerować dostatecznie duży skok napięcia, musieliśmy sięgać do konstrukcji zbalansowanej. Teraz stało się to zbędne. Nasze układy single-ended, które w najnowszych konstrukcjach generują do 1 kW mocy, po zastosowaniu konstrukcji zbalansowanej, mogły by mieć nawet 3-4 kW!

A.: Czy kiedykolwiek zobaczymy wzmacniacz klasy D opatrzony logo Krella?

D.: W najbliższej przyszłości na pewno nie. Analizowaliśmy technologie dostępne aktualnie na rynku, i żadna z nich nie brzmi wystarczająco dobrze. Wiele osób twierdzi, że tzw. wzmacniacze cyfrowe brzmią równie dobrze jak wzmacniacze liniowe. Odpowiadam zawsze, że najwyraźniej nie słyszały dobrego wzmacniacza liniowego. Mówiąc szczerze, nie uważam nawet, aby wzmacniacze cyfrowe stanowiły dobrą alternatywę do zastosowań w subwooferach.

Słuchałem wielu wzmacniaczy klasy D w takiej aplikacji, i nigdy nie brzmiały dobrze. W ich dźwięku zawsze coś było nie tak. Moim zdaniem ich technologia w dalszym ciągu pozostawia wiele do życzenia. Jeżeli pojawią się tranzystory, które pozwolą na przełączanie przy częstotliwościach wyższych niż 1 MHz, to może, przy zastosowaniu odpowiednich filtrów i odpowiedniego zasilania, będziemy w stanie sprawić, aby zagrały równie dobrze jak wzmacniacze liniowe. Jednak na dzień dzisiejszy, szybkość przełączania jest tak niska, że niezależnie od tego jak dobry filtr się zaprojektuje, całość nie brzmi jeszcze dostatecznie dobrze.

A.: A zasilacz impulsowy?

D.: Tego nie wykluczam. Wydaje mi się, że to atrakcyjna technologia, mająca wiele zalet. Zasilacz impulsowy eliminuje potrzebę stosowania regulatora napięcia, gdyż w istocie sam jest jednym wielkim regulatorem napięcia, jest lżejszy, pracuje w bardzo szerokim zakresie napięć bez konieczności stosowania oddzielnych odczepów dla różnych napięć zasilających, wreszcie ogranicza zużycie energii, szczególnie gdy wzmacniacz pracuje na biegu jałowym.

Pracujemy obecnie nad zasilaczem impulsowym, zbudowaliśmy nawet kilka własnych prototypów o mocy 4kW, jednak na razie nie jesteśmy jeszcze do końca zadowoleni z niezawodności takiego rozwiązania. W popularnych urządzeniach audio-video, gdzie zasilacze impulsowe stosowane są już od dłuższego czasu na masową skalę nie jest to problem, ale nasz wzmacniacz musi chodzi przez 20 czy 30 lat. Niemniej jednak jestem optymistą i myślę, że w przeciągu dwóch lat wypuścimy pierwszy produkt z zasilaczem impulsowym.

A.: Czy wśród zalet zasilacza impulsowego jest również niższa cena?

D.: Nie. Przynajmniej nie w wersji, w jakiej my go projektujemy. Nasz zasilacz jest niezwykle duży, zbudowany w oparciu o bardzo solidne komponenty i nie ma nic wspólnego z malutkimi zasilaczami spotykanymi we wzmacniaczach klasy D, które wyglądają jak zabawki.

Te wzmacniacze według producenta mają 200 W przy 8 omach i 400 W przy 4 omach, ale w rzeczywistości przez liche zasilanie nie są w stanie dostarczyć więcej niż kilka czy kilkanaście amperów prądu. Nie są to konstrukcje high current. Jeżeli weźmiesz prawdziwy zasilacz impulsowy o mocy 1 kW, jest on o wiele większy. A nasz ma nie 1 kW, tylko 4 kW i jest jeszcze bardziej solidny. I przez to nie jest wcale tańszy.

A.: Inną zmianą jaką zauważyłem w waszych najnowszych końcówkach, jest rezygnacja z kabla sieciowego przymocowanego na stałe do wzmacniacza. Czyżby kolejna zmiana filozofii firmy? A może znak czasu?

D.: Odpowiedź jest znacznie bardziej banalna. Nasze wzmacniacze stały się tak duże, a dołączone do nich kable zasilające tak grube i ciężkie, że stało to się problemem podczas ich pakowania i przenoszenia. Wielokrotnie mieliśmy do czynienia z sytuacją, gdy wtyk dołączonego kabla rysował w transporcie obudowę.

Z tego względu postanowiliśmy się ich pozbyć. Kabel jest oczywiście dalej dostarczany ze wzmacniaczem, aczkolwiek teraz łączy się z nim przez specjalne gniazdo IEC o obciążalności 20 A, lub jak ma to miejsce w przypadku największych konstrukcji – specjalne gniazdo trójfazowe.

Nie można jednak zapominać, że przyczyną dla której stosowaliśmy nieodłączone kable sieciowe był fakt używania przez naszych klientów egzotycznych kabli zasilających, z których większość jest niefachowo zaprojektowana. Możesz wierzyć lub nie, ale naprawdę trzeba być inżynierem, aby prawidłowo zaprojektować kabel zasilający. A większość ludzi je produkujących nie miało z techniką nic wspólnego.

A.: W takim razie, czy prawidłowo zaprojektowany kabel zasilający, bo i takie na pewno można znaleźć w szerokiej ofercie tego typu produktów znajdujących się na rynku, może sprawić, że wzmacniacz zagra lepiej niż z kablem, który dostarczacie w komplecie?

D.: Nie. Jedyne co może zrobić to sprawić, że zagra gorzej. I powód jest bardzo prosty – możesz sprawić, że zagra gorzej, jeżeli kabel będzie zbyt cienki i nie będzie w stanie dostarczyć całej energii wymaganej przez wzmacniacz. Albo nie będzie prawidłowo ekranowany lub nie będzie miał konstrukcji skrętki, co sprawi, że w kablu pojawią się zakłócenia RF.

Nie można sprawić, aby wzmacniacz zagrał lepiej, ponieważ kabel który dostarczamy razem ze sprzętem ma odpowiedni przekrój, odpowiednią konstrukcję i jest ekranowany. Ostatecznie i tak musisz wetknąć taki kabel do gniazdka w ścianie, a to co jest w ścianie jest poza twoją kontrolą.

A.: Jaka część osiągów wzmacniacza wynika z wybranej topologii układu, a jaka z doboru odpowiednich komponentów, swoistego tuningu i dostrajania układu?

D.: W Krellu wszyscy jesteśmy inżynierami. Dźwięk w naszej opinii wynika niemal w 100% z wybranej topologii układu. Oczywiście nie oznacza to, że możesz wziąć części ze śmietnika, aby zrobić dobre urządzenie. Naszym zdaniem jednak standardowe części wysokiej jakości, takie jak na przykład bezindukcyjne, metalizowane rezystory plus odpowiednia topologia układu, to wszystko co trzeba, aby wyprodukować świetnie brzmiący wzmacniacz. Nic więcej, nic mniej.

A.: Czy na koniec może Pan zdradzić, nad czym w tej chwili pracujecie?

D.: Właśnie ukończyliśmy pracę nad nowym zestawem głośnikowym – Modulare Duo. Jest to początek nowej serii głośników, którą planujemy rozbudować o jeszcze większą i droższą kolumnę, będącą naszym produktem flagowym. Pracujemy także nad odtwarzaczem Evolution Three, który ma uzupełnić topową linię produktów, do której należą obecnie wzmacniacz Evolution One i przedwzmacniacz Evolution Two. Będzie to trzypudełkowy odtwarzacz CD-only.

Bacznie obserwujemy również wydarzenia na szybko zmieniającym się rynku komputerowego audio. Wypuściliśmy już pierwszą na rynku, hi-endową stację dokującą do iPoda, możliwe że w miarę rozwoju tej technologii, szczególnie serwerów muzycznych odtwarzających pliki wysokiej rozdzielczości, zaprezentujemy jeszcze kolejne produkty.

FAQ

Leksykon

Felietony

Audio - grudzień 2016

Strefa Magazynu

Audio 12/2016

Rynek audio zmienia się szybko i podąża w różnych kierunkach. Zmiany te czasami zaskakują nawet ekspertów i najbardziej doświadczone firmy, dlatego nie chcąc zostać w tyle, coraz częściej reagują one jak najszybciej.

Odbierz prezent

Zamów prenumeratę miesięcznika
Audio, a otrzymasz wybraną
przez siebie płytę z naszej kolekcji!
Newsletter
zapisz się i zyskaj
Zamów newsletter, a co tydzień otrzymasz porcję
wyselekcjonowanych wiadomości ze świata
audio-video i muzyki.
Teraz przy zapisaniu się na
newsletter otrzymasz bieżące
e-wydanie magazynu AUDIO
Okładka Audio