Spectral

Technologie Spectral
Technologie Spectral

Wo andere aufhören zu entwickeln, fängt Spectral an weiterzuentwickeln

 

Der Lautstärkeregler
Eine mechanische Lautstärkekontrolle führt zu einer substantiellen Verbesserung der Qualität, wenn es zu keinem Energieaustausch zwischen dem Controller und dem Verstärker kommt. Nur das Spectral Verstärkermodul und einige wenige Röhrenverstärker bieten eine tatsächliche Schnittstelle in Verbindung mit "low noise Class A" Verstärkung. Fast alle IC-Verstärker können das nicht. Üblicherweise führen die starken Rückkopplungen, geringen Spannungsverstärkungen oder Kabelreflexionen zu nicht unerheblichen Entladungen innerhalb dieser Verstärker. Diese Störungen klingen zweifelsohne fürchterlich. Daher ist eine Lautstärkeregelung mehr als nur etwas vom Signal wegzunehmen. Ohne die üblicherweise trägen oder hochohmigen Verbindungen - von einem Spectral Verstärker-Modul garantiert - kann jegliche Störenergie vom Audio-Signal abgekoppelt werden. Auch interne Verstärker-Vorgänge können an den bewegten Kontakten des Reglers molekulare oder mikroskopische Veränderungen der Thermik oder Spannung hervorrufen. Und selbst die geringsten Einflüsse stören das Signal. Man kann diese thermischen oder ladungsabhängigen Veränderungen sogar meßtechnisch erfassen. In Spectral's Hochgeschwindigkeits-Doppelkaskoden-Schaltkreisen mit deren spezieller Abschirmungs-Anordung werden diese Effekte eliminiert. Detailreichtum ist besser. Geschwindigkeit ist besser. Und diese Qualitäten sind unabhängig von der Lautstärkestellung.

Studioqualität
Lange Zeit galten fernbedienbare Optionen als Hindernis für hochwertiges Equipment. Nun hat Spectral die Qualität des Vorverstärkers verbessert, indem DAC's ein Potentiometer steuern. Wie es in rein manuellen Vorverstärkern nicht möglich ist, sitzen die wichtigen funktionellen Bauteile, wie Lautstärkesteller oder Schalter an den optimalen Stellen der Signalführung. Dieser Vorteil läßt die symmetrischen high-speed Verstärkermodule noch besser zur Geltung kommen und trennt unerwünschte Störgeräusche von externem Video oder Digital Equipment noch besser ab. Nur diese Konstruktions- und Designtechnik ist die erste Wahl für Testinstrumente oder Aufnahmegeräte, wenn Kompromisse jeglicher Art ausgeschlossen sind.

Dreistufige Architektur
In Spectrals Betrachtungsweise ist das analoge Board, obwohl konzeptionell zweidimensional als vollständiges physikalisches dreidimensionales Gebilde zu sehen, um eine ultimative Qualität zu erreichen. In den Vorstufen sind Spannungs- und Masse-Verbindungen sowie interne Regelungen um Kontrollsignale zu übertragen auf dem "Mutterboard" ausgelagert. Die Verstärkermodule für Linestage und symmetrischen Eingang sind auf kleineren PC-Boards schwebend über dem Mutterboard angebracht. Spannungs und Masse Verbindungen kontaktieren an präzise ausgesuchten Punkten, wo sie gebraucht werden die Verstärkerplatine.

Line Level Gain Stage
Die Verstärkungsstufe der Vorstufen besteht aus einer Doppel-Kaskode für verbesserte Linearität im Eingang und komplementären Power-MOSFETs ( eine Spectral-Eigenentwicklung ) am Ausgang. Lokale Gegenkopplung hält die Überallesgegenkopplung auf einem idealen niedrigen Wert.  Jedes Spectral-Gerät ist in der Lage extrem breitbandig zu verstärken und eine beeindruckende Anstiegszeit (70 nanoSekunden) vorzuweisen. Die Ausgangsabteilung des Vorstufen ist nahezu ein Miniatur Class A Endverstärker mit Kühlkörpern. Der ungewöhnliche high-current-Ausgang ( bis zu einem Ampere / Kanal) ist eine Erkenntnis jahrelanger Spectral-Forschung über die Problematik komplexer Audiokabel und vorteilhafter niederimpedanter Endverstärker. Der hohe Ausgangsstrom des Vorverstärkers erlaubt es, die Kabelimpedanzen zu kontrollieren und ihn selbst von den klangbeeinflussenden Effekten der Kabelreflexionen und Energiespeicherungen zu isolieren. Die Vorstufe produziert ebenfalls eine mehr Röhrentypische hohe Ausgangsspannung (80 Volt). Als Ergebnis spielt die DMC-30 nach bester Röhreneigenschaft völlig offen und mit extrem dynamischer Feinzeichnung bei niedrigen und hohen Pegeln.

Leistung
Heutige Audio-Systeme werden immer komplexer. Und mit wachsender Komplexität ist das Eindringen unerwünschter Störgeräusche über Netzkabel oder NF-Verbindungen unweigerlich vorgegeben. Video-Equipment, Digitalgeräte oder Computer erzeugen eine Vielzahl dieser unsynchronisierten und interferenten Störgeräusche in allen Frequenzspektren. Diese Einstreuungen können sich weiträumig ausbreiten und auch die empfindlichen Verstärkerkreise erreichen. Spectral Geräte werden entwickelt diesem Eindringen Einhalt zu gebieten. Die enge Signal- Masse-Führung ist immun gegenüber externen Einflüssen. Die Verstärker schützt eine durchdachte Mehrfach-Isolations-Strategie. Das symmetrische Eingangsmodul wird von sehr hochohmigen, leistungsstarken Leiterbahnen gespeist. Die Spannungen sind dreimal höher als die der besten IC-Verstärker und simulieren Batteriebedienungen mit wesentlich besserer Regulierung.

Innerhalb der Architektur versorgen unterschiedliche Netzteile die Mikroprozessoren, Displays, Lautstärkeregelung, Relais und Audio-Schaltkreise. Alle Versorgungskreise dieser unterschiedlichen Gruppen müssen komplett voneinander getrennt sein. Dafür sorgt ein sogenanntes "floating power system". Jedes System hat eine eigene Signal- und Masse-Führung und nur ein definierter Referenzpunkt führt die Masse zusammen. Jeder Zweig arbeitet völlig unabhängig voneinander und Ströme innerhalb der Gruppe nehmen keinerlei Einfluß auf andere. Nicht die geringsten Störgeräusche und absolut stabile Versorgungsverhältnisse sind elementare Voraussetzung für die Spectral high-speed-Module.

Vollständig eigens entwickelte Transformatoren arbeiten in Spectral Geräten. Eine starke Trennung der mit Störungen des Netzstromes behafteten Eingangswicklung von der dem System Energie bereitstellenden sekundären Wicklung, ist die Besonderheit dieses Transformators. Damit werden Spannungsinduktionen großer Verstärker oder Subwoofer mechanisch von der DMC-30 isoliert. Neun individuelle Filter verhindern die Einstreuung hochfrequenter Signale und komplettieren den einer Batterieversorgung gleichendem Zustand.

Relais
Die meisten fernbedienbaren Audiosysteme nutzen Relais um das Signal zu steuern oder zu schalten. Gute Designer wissen, daß Klang und elektrische Eigenschaften der Relais keineswegs besser als die üblicher Kabelverbindungen sind, wenn die Kontakte vergoldet sind und beim mechanischen Bewegen des Relais eine neue molekulare Oberfläche erzeugen. Beispielsweise können die dreidimensionale Bühnenabbildung oder Dynamik darunter leiden. Um diese Effekte zu vermeiden arbeiten alle Relaisspulen in den Vorstufen nur auf Masse-Potential. Zusätzlich verhindern individuelle Filter Interaktionen mit dem Audio-Signal. Die Außenhülle der speziellen Spectral-Relais dient als eine perfekte Abschirmung zum Musiksignal.

Schutzschaltungen
Schutzschaltkreise die sich im Pfad der Signalführung befinden, verschlechtern ebenfalls den Klang. Einerseits durch die entstehenden Kontakte oder der jeweiligen Technik die verwendet wird. In der DMC-30 hat Spectral zum erstenmal eine optische Kontrolle zur Beseitigung diese Problems realisiert. Die Schutzschaltkreise ( Sicherung gegen DC Offset im Eingang , Kurzschlüsse und derartiges ) "beobachten" das Musiksignal ohne es zu "berühren". Natürlich haben auch diese Kreise ihre unabhängige Stromversorgung. Mit einem Schalter kann der Schutzkreis für Diagnostik oder Service überbrückt werden. Ergebnis: Ein ruhigeres und rauscharmeres Signal mit mehr Details, vorallem bei geringer Lautstärke.

Schlafende Prozessoren
Die fernbedienbaren Funktionen der DMC-30 erlauben mehrere Kontrollen, wie Eingangswahl, Lautstärke- und Balanceregelung oder verschiedene Mode-Arten. Diese Steuerungen und einige Schutzfunktionen werden von Mikroprozessoren ausgeführt. In normalen fernbedienbaren Systemen bleiben diese digitalen Bausteine ständig aktiv, um Kommandos zu empfangen und auszuüben. Die Auswirkung lassen sich schon an leicht blitzenden und flackernden Displays erkennen. Für das Audio-Signal sind die Störgeräusche fatal. Lange hat Spectral an der Lösung diese schwerwiegenden Problems gearbeitet. Zum Schutz des Audio-Signal werden alle digitalen Aktivitäten innerhalb der DMC-30 in einen Schlaf ähnlichen Zustand versetzt, sobald alle Befehle ausgeführt werden. Selbst das Display ist während des Ruhezustand in die vorgegebene Stufe nur eingeklinkt. Eine scheinbar einfache aber sehr komplexe Lösung, in der digitale Störgeräusche einfach nicht existieren.

Display
Displays und LED's mit ihren digitalen Schnittstellen sind gleichermaßen Übeltäter für digitale Störungen. Die getakteten Displays verursachen in den meisten hochwertigen Vorverstärkern einem Verlust an Auflösung und Transparenz. In der DMC-30 verwendet Spectral nur analoge Anzeige-Einheiten. Ein aus einem LED-Strichcode aufgebautes Display ist völlig "flacker" frei und wird nur von Gleichstrom einer separaten Stromquelle gespeist. Interaktionen von Taktungen und Interferenzen sind absolut ausgeschlossen.

Programmierbare Funktionen
Zur Lautstärke- und Balanceregelung lassen sich mit der Mikroprozessorsteuerung weitere verschiedene Funktionen und Einstellungen realisieren. Motorsteuerung des Lautstärke-Fader über die Software erlaubt eine selbst gespeichert Mute-Funktion. Auch die Geschwindigkeit der Lautstärkeregelung kann vom Benutzer frei programmiert werden. Über einen Reset-Knopf können alle Daten "resetet" werden und die Grundeinstellungen sind sofort wieder verfügbar. Auch die Schutzfunktionen stehen unter der Kontrolle des Prozessors. Im Gegensatz zu den meisten konventionellen Vorverstärkern ist die programmierte Software des DMC-30 jederzeit upgradebar.


Entwicklung der SHHA-Treibertechnologie
Im Verlaufe der Entwicklungsarbeiten für den DMA-260 sind zahlreiche unterschiedliche Halbleitertechnologien und Herstellungsverfahren untersucht worden. Dabei waren diejenigen am vielversprechendsten, welche durch bahnbrechende Herstellungsverfahren und maschinell berechnete Chipgeometrien charakterisiert waren, die ausgezeichnete Testmöglichkeiten auf der Grundlage von traditionellen Tontests sowie unserer ganz neu entwickelten musikbezogenen Testmethodik boten. Die besten Beispiele dieser Arbeit brachte oftmals einzigartige bzw. neue Schaltkreise hervor, deren Entwurfsintegration maschinell berechnete "Neuentwürfe" erforderte, die viele Widerstände und Kondensatoren beim Testverstärker veränderten. Jeder Versuch konnte neue JFET-, CMOS- oder Bipolar-Bauelemente einschließen. Aber anders als beim traditionellen Austauschen von Bauteilen, bestand die Testplattform in einem gut durchdachten, optimalen Entwurfsprototyp, der mit einem hochentwickelten Referenzbauelement von Spectral realistisch verglichen werden konnte. Das Ergebnis dieser Forschungsarbeiten besteht im superschnellen Hybridverstärker-Treibermodul von Spectral und in der auf ideale Art und Weise optimierten Topologie unter Anwen­dung der besten verfügbaren Transistoren auf der Grundlage von SMT-Techno­logien sowie traditionellen Bauelemente-Technologien mit Zuführungsdrähten. Beim neuen SHHA-Treibermodul sind die Oberflächenmontage-Technologien entscheidend, um die neuen schnelleren Bauelemente, die erfolgreich getestet worden sind, voll nutzen zu können. Der SHHA-Treibermodul bietet eine größere Bauteiledichte, wo dies erforderlich ist, und seine Layouts sind zielgerichteter geworden, als dies bei unseren früheren Treibern der Fall war. Eine beispielhafte Stufung und Ruheverstärkung sind Markenzeichen für diese Technologie, da der linke Kanal und der rechte Kanal sehr gut getrennt und frei von Interferenzen sind. Die innewohnende Miniaturisierung macht Platz für mehr und bessere unterstützende Schaltkreise zu Regelung des Verstärkers, seiner Spannungen und Stromstärken sowie zur Aufhebung von Magnetfeldern und zur Verhinderung von elektrostatischen Interaktionen, die sich über die Signal-, Strom- und Lautsprecherkabel ausbreiten könnten. Bei allen Spectral-Verstär­kern werden die gleichen Umgebungstrennungs-Strategien genutzt. Eine zusätzliche Feinabstimmung auf der Grundlage der SHHA-Oberflächen­montage-Hybridtech­nologie verbessert diese Fähigkeit in hohem Maße. Sie bietet außerdem eine enge Wärmekopplung, um die Temperaturen gleichmäßig zu verteilen, was höher Biasing-Ströme erlaubt, welche die dynamische Aussteuerungsreserve verbessern. Der wichtige Verstärkungspfad von den mV-empfindlichen JFET-Bauelementen zur leistungsstarken kompakten MOSFET-Ausgangssektion ist nun direkter und präziser für eine mühelose Verstärkung. Alles in allem gilt: Die neue hybride Konstruktion und die hochentwickelten aktiven Bauelemente des SHHA-Treibers verbessern die Genauigkeit, die Geschwindigkeit und die Leistungsfähigkeit und bieten größere Stabilitätstoleranzen, die zum erreichen des superschnellen 'Focused Array' HIGH CURRENT Ausganges erforderlich sind.

 

Das Streben nach ausgezeichneten Verstärkungsbauelementen
Bei der Entwicklung neuer und fortschrittlicher Verstärkertopologien untersuchen wir ständig verfügbare Halbleitertransistoren in Bezug auf erstklassige Bauelemente, die für die Hochgeschwindigkeits-Analoganwendungen von Spectral hervorragend geeignet sein könnten, was auch eine neue Generation von SMT-Transistoren einschließt. Viele dieser Halbleiterbauelemente, die wird für neue Entwürfe nutzen konnten, ergaben kürzere Reaktionszeiten und besitzen ein ausgezeichnetes Verstärkungspotential, ihre Integration in die sorgfältig entwickelten Spectral-Schaltkreise wurde aber noch nicht unseren Erwartungen gerecht. Bei vielen dieser Bauelemente stellte sich heraus, dass sie die Auflösung und die Klarheit beeinträchtigen. Wir waren der Meinung, dass vielleicht die Wärmebelastung oder deren Ladungsausgleiches dafür verantwortlich sein könnte, da in der Elektronikentwicklung kleinere Halbleiterbauelemente bevorzugt wurden, deren Grenzflächen auf eine Übergangserhitzung reagieren und thermisch aktive Störungen bewirken können. Zur Untersuchung dieser Möglichkeit entwickelten wir bei Spectral neue ausgefeilte Abtasttests unter Anwendung simulierter Musikwellenformen, um vielversprechende neue Halbleiterbauelemente herauszufinden. Bei einer typischen Bewertung werden an den Halbleitergrenzflächen getrennte Übergangsereignisse erzeugt, so dass die Erhitzung ähnlich derjenigen ist, die aus der Verstärkung von Musik und aus Korrekturreaktionen, wie sie von Lautsprecherbelastungen zu erwarten sind, resultiert. Solche Ereignisse erfordern Reaktionen, die kurze Energiestöße erfordern, die schnelle Temperaturstöße erzeugen. Dann können sich Grenzflächenspannungen, die konstant sein sollten, mit Fehlerreaktionen bzw. thermisch bedingte sog. Impulsspitzenerzeugen entwickeln. Da die meisten IS-Operationsverstärker-Verstärker mit den gleichen Schwierigkeiten behaftet sind, wurde die Testmethodik aus der Arbeit mit diesen Unterhaltungselektronik-Bauelementen abgeleitet.

Die Leistungstests wurden bezüglich der Hörfähigkeit sowie der menschlichen Wahrnehmungsfähigkeit quantifiziert. Diese neuen Testmethodiken haben die Spectral-Philosophie - einer von Natur aus schnellen Verstärkung mit geringer Belastung mit dem Ziel einer ultimativen Auflösung und Genauigkeit - bestätigt. Wenn eine Wellenform mit der Genauigkeit im Millionstelbereich erreicht wird, dann (nur dann) kann das Hörerlebnis äußerst detailliert, transparent und ergreifend sein.

 Unsere Suche nach hervorragenden Verstärkungsbauelementen führte uns zu neuesten diskreten Halbleiterbauelementen, die für erstklassige Fernseh- und Computerdisplays entwickelt wurden. Mit ihrer solider Konstruktion und ihren hochentwickelten Herstellungsverfahren sind diese leistungsfähigen und sehr schnellen Bauelemente frei von Impulsschspitzen und von den thermischen Fehlerproblemen. Diese neuen Bauelemente können über einen großen Spannungs- und Stromstärkebereich operieren und bieten dabei eine ausgezeichnete Verstärkungslinearität, Schnelligkeit und Fähigkeit zur Verstärkung von sehr hohen Frequenzen. Der DMA-260 erzielt seine beispiellose Klarheit und Auflösung durch eine Kombination dieser bahnbrechenden Leistungsmerkmale.

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