SVADBÍK, P. Digitální nízkofrekvenční zesilovač s univerzálními vstupy [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012.
Student Pavel Svadbík předložil diplomovou práci na téma Digitální nízkofrekvenční zesilovač s univerzálními vstupy. Cílem zadání bylo provést kompletní teoretický, blokový, schématický a konstrukční návrh plně digitálního audio zesilovače, který by integroval nejpoužívanější analogové a digitální audio vstupy a dále byl vybaven elektronickým ovládáním pomocí bezkontaktních tlačítek a grafickým displejem. Celé zařízení mělo být zkonstruováno formou prototypu, ke kterému měla být provedena základní laboratorní měření. Téma si student vybral sám, motivován zájmem o stavbu zesilovače pro vlastní použití. Student samostatně provedl rozbor a kompletní návrh a realizaci zařízení, které se sestává z několika vstupních převodníků. Ty jsou přepínatelné do hlavní vstupní jednotky a dalšími bloky jsou mikroprocesorová a řídící jednotka s ovládáním a indikací na LCD displeji a LED diodami. Digitální výkonový zesilovač s modulací PWM disponuje výkonem 2 x 20 W na zátěži 8 ohmů. Poslední navrženou a realizovanou částí je LC filtr typu dolní propust. Všechna zvolená řešení používají moderní a dostupnou součástkovou základnu a k technickému zpracování diplomové práce nemám žádné námitky. Student chodil na pravidelné konzultace, kde prezentoval vlastní řešení práce. K formálnímu zpracování mohu pouze konstatovat, že práce je na velmi vysoké úrovni. Závěrem bych rád vyzdvihnul studentovu účast na studentské soutěži Student EEICT 2012, kde se s tématem diplomové práce umístil na prvním míste mezi magisterskými projekty kategorie Elektronika a komunikace. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení výborně - A/99 bodů.
V úvodu DP autor stručně shrnul vybrané případy modulací používaných ve spínaných výkonových zesilovačích nebo jejich řídících obvodech, také uvedl základní charakteristiku některých typů analogových a digitálních rozhraní používaných ve zvukové technice. Následující kapitoly se zabývají návrhem topologie a návrhem jednotlivých funkčních bloků digitálního zesilovače s nezbytnými pomocnými obvody včetně popisu mechanické konstrukce celého zařízení. V další kapitole autor popsal firmware řídící jednotky navrženého zařízení a v závěrečné části DP uvedl výsledky řady měření na zrealizovaném funkčním prototypu digitálního zesilovače. K obsahu DP vznáším následující připomínky: 1/ Na str. 18, obr. 1.4 autor uvádí příklad časového průběhu rekonstruovaného signálu po procesu diskretizace v čase v souvislosti s popisem PCM modulace. Uvedený průběh však neodpovídá skutečnosti, mezi vzorkovacími intervaly není možné provést lineární interpolaci a prohlásit, že uvedený lineárně interpolovaný průběh představuje rekonstruovaný signál. Použitý informační zdroj, ze kterého autor čerpal, není možné považovat za věrohodný/seriózní. 2/ Na str. 21 v odstavci 1.2 autor popsal některá rozhraní používaná ve zvukové technice a téměř nerozlišuje, která z těchto rozhraní jsou určena především pro propojování jednotlivých zařízení audio řetězce mezi sebou a naopak, která jsou určena výhradně pro propojování funkčních bloků v rámci jednoho audio zařízení. 3/ Na str. 23 v odstavci 1.2.4 autor uvádí tvrzení, že příčinou degradace kvality signálu na nesymetrickém analogovém rozhraní je rušení pronikající přes stínění k signálovému vodiči a tomuto je možné zamezit velmi kvalitním stíněním. Toto tvrzení však není zcela správné, příčinou degradace kvality ve většině případů na tomto rozhraní je vyrovnávací proud tekoucí stíněním (zemní smyčky) vytvářející na impedanci stínícího pláště úbytek napětí superponovaný k užitečnému signálu, což je způsobeno provozem dalších zařízení v rozvodné síti 230V a elektromagnetickou indukcí, nikoliv elektrostatickou indukcí, tzn. sebekvalitnější stínění problém neodstraní. Použitý informační zdroj, ze kterého autor čerpal, není možné považovat za věrohodný/seriózní. 4/ Na str. 40, obr. 3.4 autor v modulu A/D převodníku PCM1804 korektně nezrealizoval antialiasingový filtr, který by měl být zařazený před delta/sigma modulátor tohoto převodníku, kondenzátor C9 uvedenou funkci neplní a jeho zařazení v uvedené topologii není správné (proudově přetěžuje zdroj signálu a v případě nevhodně navržených linkových budičů zdroje signálu může způsobit jejich nestabilitu, v extrémních případech možné rozkmitání). 5/ Na str. 86 je uvedeno tvrzení komentující velikost naměřené hodnoty zkreslení THD+N=0,7% následujícím způsobem „Velikost tohoto zkreslení však není pro spotřební elektroniku nijak kritická…“. S tímto tvrzením však není možné jednoznačně souhlasit, obzvláště pokud je tato hodnota téměř nezávislá na velikosti výstupního výkonu. Pokud uvedenou hodnotu vyjádříme jako útlum harmonického zkreslení, dospějeme k hodnotě 43dB, což přibližně odpovídá reálnému dynamickému rozsahu zesilovače v případě buzení zvukovým signálem (tj. reálný provoz). Tato hodnota je již výrazně nižší než např. u použitých A/D převodníků a obecně 16b kvantizace (např. systém CDDA). Problémem je samozřejmě autorem zmiňovaná nelinearita magnetického obvodu výstupního filtru zesilovače, dále problémy spojené s EMC a vůbec volbou konstrukce spínaného/digitálního zesilovače. Nejsem si zcela jist, zdali je vhodné u zařízení tohoto typu preferovat extrémně vysokou účinnost/nízkou spotřebu na úkor výrazné degradace zbývajících technických parametrů zařízení (malý dynamický rozsah, výrazně deformovaná frekvenční charakteristika - viz obr. 6.5, kde pokles o 3dB na okrajích pásma představuje pokles výkonu na 1/2!, spínaný koncový stupeň představuje výrazný zdroj vf rušení v plastové skříni bez stínění, toto je vyzařováno také přívodními vodiči reproduktorových soustav…). Topologie spínaných výkonových stupňů jsou vhodné spíše pro zařízení s požadavky na extrémně malý příkon (např. bateriový provoz) nebo tam, kde jde o zesilovače středních až velkých výkonů (snadné chlazení), případně pokud požadujeme výraznou úsporu nákladů na konstrukci zařízení (malý chladič, méně dimenzovaný napájecí zdroj). Předložená poměrně rozsáhlá DP o rozsahu 127 stran včetně příloh je na velmi dobré odborné/formální úrovni, text neobsahuje pravopisné chyby, je v téměř celé práci dodržena zaužívaná odborná terminologie, grafická úprava práce je velmi dobrá, text je srozumitelný a je systematicky rozčleněn v celé DP. V DP se ojediněle vyskytují malé nepřesnosti/méně vhodné formulace (viz uvedené připomínky). Výstupy uvedené v DP odpovídají jejímu zadání, zadané úkoly považuji za splněné, práci doporučuji k obhajobě a hodnotím ji klasifikačním stupněm A/90.
eVSKP id 52364