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Introduction and general survey

Negative  feedback  is  not  inherently  a  bad  thing;  it  is  an  absolutely
indispensable principle of electronic design, and if used properly has the
remarkable ability to make just about every parameter better. It is usually
global  feedback  that  the  critic  has  in  mind.  Local  negative  feedback  is
grudgingly  regarded  as  acceptable,  probably  because  making  a  circuit
with no feedback of any kind is near-impossible. It is often said that high
levels  of  NFB  enforce  a  low  slew-rate.  This  is  quite  untrue;  and  this
thorny issue is dealt with in detail on page 46. For more on slew-rate see
also

[15]

.

!

Tone-controls cause an audible deterioration even when set to the flat
position.

This is usually blamed on phase-shift. At the time of writing, tone controls
on a pre-amp badly damage its chances of street (or rather sitting-room)
credibility,  for  no  good  reason.  Tone-controls  set  to  flat cannot  possibly
contribute any extra phase-shift and must be inaudible. My view is that they
are  absolutely  indispensable  for  correcting  room  acoustics,  loudspeaker
shortcomings,  or  tonal  balance  of  the  source  material,  and  that  a  lot  of
people are suffering sub-optimal sound as a result of this fashion. It is now
commonplace for audio critics to suggest that frequency-response inade-
quacies  should  be  corrected  by  changing  loudspeakers.  This  is  an
extraordinarily expensive way of avoiding tone-controls.

!

The design of the power supply has subtle effects on the sound, quite
apart from ordinary dangers like ripple injection.

All good amplifier stages ignore imperfections in their power supplies, op-
amps  in  particular  excelling  at  power-supply  rejection-ratio.  More  non-
sense has been written on the subject of subtle PSU failings than on most
audio  topics;  recommendations  of  hard-wiring  the  mains  or  using  gold-
plated 13 A plugs would seem to hold no residual shred of rationality, in
view of the usual processes of rectification and smoothing that the raw AC
undergoes. And where do you stop? At the local sub-station? Should we
gold-plate the pylons?

!

Monobloc  construction  (i.e.  two  separate  power  amplifier  boxes)  is
always audibly superior, due to the reduction in crosstalk.

There is no need to go to the expense of monobloc power amplifiers in
order to keep crosstalk under control, even when making it substantially
better  than  the  –20 dB  that  is  actually  necessary.  The  techniques  are
conventional; the last stereo power amplifier I designed managed an easy
–90 dB at 10 kHz without anything other than the usual precautions. In this
area dedicated followers of fashion pay dearly for the privilege, as the cost
of the mechanical parts will be nearly doubled.

!

Microphony is an important factor in the sound of an amplifier, so any
attempt at vibration-damping is a good idea.

15

Audio Power Amplifier Design Handbook

Microphony is essentially something that happens in sensitive valve pre-
amplifiers, If it happens in solid-state power amplifiers the level is so far
below the noise it is effectively non-existent.

Experiments on this sort of thing are rare (if not unheard of) and so I offer
the only scrap of evidence I have. Take a microphone pre-amp operating at
a  gain  of  +70 dB,  and  tap  the  input  capacitors  (assumed  electrolytic)
sharply with a screwdriver; the pre-amp output will be a dull thump, at low
level. The physical impact on the electrolytics (the only components that
show this effect) is hugely greater than that of any acoustic vibration; and
I think the effect in power amps, if any, must be so vanishingly small that
it could never be found under the inherent circuit noise.

Let us for a moment assume that some or all of the above hypotheses are
true,  and  explore  the  implications.  The  effects  are  not  detectable  by
conventional measurement, but are assumed to be audible. Firstly, it can
presumably  be  taken  as  axiomatic  that  for  each  audible  defect  some
change occurs in the pattern of pressure fluctuations reaching the ears, and
therefore a corresponding modification has occurred to the electrical signal
passing through the amplifier. Any other starting point supposes that there
is some other route conveying information apart from the electrical signals,
and we are faced with magic or forces-unknown-to-science. Mercifully no
commentator has (so far) suggested this. Hence there must be defects in the
audio signals, but they are not revealed by the usual test methods. How
could  this  situation  exist?  There  seem  two  possible  explanations  for  this
failure of detection: one is that the standard measurements are relevant, but
of insufficient resolution, and we should be measuring frequency response,
etc.  to  thousandths  of  a  dB.  There  is  no  evidence  whatsoever  that  such
micro-deviations are audible under any circumstances.

An alternative (and more popular) explanation is that standard sinewave
THD  measurements  miss  the  point  by  failing  to  excite  subtle  distortion
mechanisms  that  are  triggered  only  by  music,  the  spoken  word,  or
whatever.  This  assumes  that  these  music-only  distortions  are  also  left
undisturbed  by  multi-tone  intermodulation  tests,  and  even  the  complex
pseudorandom signals used in the Belcher distortion test

[16]

. The Belcher

method effectively tests the audio path at all frequencies at once, and it is
hard to conceive of a real defect that could escape it.

The  most  positive  proof  that  subjectivism  is  fallacious  is  given  by
subtraction testing. This is the devastatingly simple technique of subtracting
before-and-after amplifier signals and demonstrating that nothing audibly
detectable remains.

It  transpires  that  these  alleged  music-only  mechanisms  are  not  even
revealed by music, or indeed anything else, and it appears the subtraction
test  has  finally  shown  as  non-existent  these  elusive  degradation
mechanisms.

16

Figure 

1.3

Baxandall 

cancellation

technique

17

Audio Power Amplifier Design Handbook

The  subtraction  technique  was  proposed  by  Baxandall  in  1977

[17]

.  The

principle is shown in Figure 1.3; careful adjustment of the rolloff-balance
network  prevents  minor  bandwidth  variations  from  swamping  the  true
distortion residual. In the intervening years the Subjectivist camp has made
no effective reply.

A simplified version of the test was introduced by Hafler

[18]

. This method

is less sensitive, but has the advantage that there is less electronics in the
signal  path  for  anyone  to  argue  about.  See  Figure  1.4.  A  prominent
Subjectivist  reviewer,  on  trying  this  demonstration,  was  reduced  to
claiming that the passive switchbox used to implement the Hafler test was
causing  so  much  sonic  degradation  that  all  amplifier  performance  was
swamped

[19]

.  I  do  not  feel  that  this  is  a  tenable  position.  So  far  all

experiments  such  as  these  have  been  ignored  or  brushed  aside  by  the
Subjectivist  camp;  no  attempt  has  been  made  to  answer  the  extremely
serious objections that this demonstration raises.

In  the  twenty  or  so  years  that  have  elapsed  since  the  emergence  of  the
Subjectivist Tendency, no hitherto unsuspected parameters of audio quality
have emerged.

The length of the audio chain

An apparently insurmountable objection to the existence of non-measur-
able  amplifier  quirks  is  that  recorded  sound  of  almost  any  pedigree  has
passed through a complex mixing console at least once; prominent parts
like vocals or lead guitar will almost certainly have passed through at least
twice, once for recording and once at mix-down. More significantly, it must
have passed through the potential quality-bottleneck of an analogue tape
machine or more likely the A–D converters of digital equipment. In its long
path from here to ear the audio passes through at least a hundred op-amps,
dozens  of  connectors  and  several  hundred  metres  of  ordinary  screened
cable. If mystical degradations can occur, it defies reason to insist that those
introduced by the last 1% of the path are the critical ones.

18

Figure 1.4

Hafler straight-wire
differential test

Introduction and general survey

The implications

This  confused  state  of  amplifier  criticism  has  negative  consequences.
Firstly,  if  equipment  is  reviewed  with  results  that  appear  arbitrary,  and
which are in particular incapable of replication or confirmation, this can be
grossly unfair to manufacturers who lose out in the lottery. Since subjective
assessments cannot be replicated, the commercial success of a given make
can  depend  entirely  on  the  vagaries  of  fashion.  While  this  is  fine  in  the
realm  of  clothing  or  soft  furnishings,  the  hi-fi  business  is  still  claiming
accuracy  of  reproduction  as  its  raison  d’ˆetre,  and  therefore  you  would
expect the technical element to be dominant.

A second consequence of placing subjectivism above measurements is that
it places designers in a most unenviable position. No degree of ingenuity or
attention to technical detail can ensure a good review, and the pressure to
adopt fashionable and expensive expedients (such as linear-crystal internal
wiring) is great, even if the designer is certain that they have no audible
effect  for  good  or  evil.  Designers  are  faced  with  a  choice  between
swallowing the Subjectivist credo whole or keeping very quiet and leaving
the talking to the marketing department.

If  objective  measurements  are  disregarded,  it  is  inevitable  that  poor
amplifiers will be produced, some so bad that their defects are unquestion-
ably audible. In recent reviews

[20]

it was easy to find a £795 pre-amplifier

(Counterpoint  SA7)  that  boasted  a  feeble  12 dB  disc  overload  margin,
(another pre-amp costing £2040 struggled up to 15 dB (Burmester 838/846)
and  another,  costing  £1550  that  could  only  manage  a  1 kHz  distortion
performance of 1%; a lack of linearity that would have caused consterna-
tion ten years ago (Quicksilver). However, by paying £5700 one could inch
this down to 0.3% (Audio Research M100–2 monoblocs). This does not of
course mean that it is impossible to buy an audiophile amplifier that does
measure well; another example would be the pre-amplifier/power amplifier
combination that provides a very respectable disc overload margin of 31 dB
and 1 kHz rated-power distortion below 0.003%; the total cost being £725
(Audiolab 8000C/8000P). I believe this to be a representative sample, and
we  appear  to  be  in  the  paradoxical  situation  that  the  most  expensive
equipment provides the worst objective performance. Whatever the rights
and wrongs of subjective assessment, I think that most people would agree
that this is a strange state of affairs. Finally, it is surely a morally ambiguous
position to persuade non-technical people that to get a really good sound
they  have  to  buy  £2000  pre-amps  and  so  on,  when  both  technical
orthodoxy and common sense indicate that this is quite unnecessary.

The reasons why

Some  tentative  conclusions  are  possible  as  to  why  hi-fi  engineering  has
reached the pass that it has. I believe one basic reason is the difficulty of
defining the quality of an audio experience; you can’t draw a diagram to

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