Иногда они возвращаются. Часть 5. Комбайн для HD800

Недавно известный форумчанин SharapOFF принес мне на upgrade мой же “Комбайн” – Усилитель + ЦАП для телефонов Sennheiser HD800” – конструкция 2012 года. Напоминаю, что в то славное время специализированные усилители для наушников считались редкой причудой.

Что сделано в 2019 – схему усилителя немного модифицировал до “Light Voice – ЦАП и усилитель для наушников – Система выходного дня”, ЦАП заменил на современный USB DSD комплект XMOS+AK449Х с custom прошивкой, переделал блок питания, выбрал более интересный алюминиевый корпус меньших размеров. Регуляторы оставил те же, поскольку во-первых – они прекрасно работают и, во-вторых – это настоящие ALPS, приобретенные в digikey. И да – в 2012 году еще было возможно найти настоящие ALPS 🙂

Сентябрь 2019 г. Владивосток

Усилитель на октальных лампах для наушников STAX SR-007/009. Версия 2019.

Версия 2019 года. Немного модифицированная схема и новый корпус из алюминия. Добавлена возможность контролировать и балансировать ток покоя ламп выходного каскада 🙂

Июнь…август 2019 г. Владивосток

Двухтактный усилитель для акустики Pioneer CS-100

Про этот усилитель мне задали множество вопросов задолго до публикации статьи, поэтому и рассказ будет подробнее чем обычно 🙂 .

Технические требования к усилителю следующие – поскольку акустика Pioneer CS-100 довольно чувствительная, то выходная мощность может быть небольшой, то есть 8…12 ватт на канал – достаточно. Особенностью акустики является оформление НЧ звена “Закрытый Ящик”, для такого оформления очень нежелателен черезмерный уровень инфранизких составляющих в НЧ сигнале и это значит, что необходимо более внимательно отнестись к ходу АЧХ и полосе пропускания усилителя в НЧ области. Импеданс этой акустики довольно неравномерен, поэтому для получения более-менее ровного тонального баланса усилитель должен иметь постоянное выходное сопротивление во всей полосе рабочих частот. Я считаю, что для 16 Ом акустики в оформлении “Закрытый Ящик” выходное сопротивление усилителя должно быть в пределах 2…3 Ом и для получения требуемого вполне логично применить неглубокую ООС.

Так же как и музыкальные стили, схемотехнические решения усилительных устройств подвержены влиянию времени 🙂 Современный звук – с высоким разрешением и расширенным диапазоном в области НЧ, детальный и динамичный. Сведение и мастеринг современных фонограмм даже в стерео позволяет получить поразительную трехмерную звуковую картину, для точной передачи которой необходимо уделить внимание получению гладкой ФЧХ усилителя и сохранению ее вида при изменении уровня громкости.

Схема усилителя.

Первый каскад – SRPP, преимущества которого широко известны 🙂 – “почти автоматическая” установка режимов при изменении напряжения питания, стабильность режимов при старении ламп, отличные динамические характеристики, широкая полоса и хороший спектр искажений при работе на высокоомную нагрузку. По сравнению с обычным каскадом с резистивной нагрузкой для заданного сопротивления нагрузки SRPP обладает несколько лучшим PSRR.

Второй каскад – традиционный ФИ с “длинным хвостом” по схеме Schmitt. При выборе режима работы этого каскада нужно учесть ту особенность, что поскольку первый каскад имеет очень низкий уровень искажений, а в сбалансированном выходном каскаде четные гармоники сигнала будут значительно ослаблены (скомпенсированы), то от второго каскада требуется получить вполне определенный спектр искажений, а именно – низкий уровень третьей (и других нечетных) гармоник. При этом уровень второй гармоники не только может, но и должен быть немного выше “обычного”. Для триода 6SN7 это возможно при выборе сопротивления анодной нагрузки Ra в пределах 3…4*Ri, где Ri – динамическое внутреннее сопротивление триода в выбранной рабочей точке. Для 6SN7 Ri=~7K, то есть оптимальное сопротивление Ra = ~21…28K. Для улучшения симметрии прямого и инверсного сигналов на выходе каскада сопротивление в аноде правого (на схеме) триода необходимо выбрать на 2…4% выше, чем левого. Так же для улучшения симметрии выходного напряжения в некоторых случаях имеет определенный смысл вместо резистора катодной нагрузки (собственно так называемого “длинного хвоста”) установить регулируемый источник тока IXYS.

Несколько замечаний о выборе ламп и режима работы второго каскада. Важно учесть ту особенность, что второй каскад не должен перегружаться (как по входу, так и по выходу) ранее, чем выходной каскад. То есть так называемый “раскрыв” характеристик у ламп второго каскада должен быть довольно широкий и выбранное напряжение смещения должно быть больше максимального пикового напряжения сигнала на выходе первого каскада в момент перегрузки выходного каскада 🙂 . При этом нужно принять во внимание, что особого усиления от второго каскада не требуется. Попутное замечание – исходя из вышеизложенного, применение во втором каскаде такой интересной лампы, как 6N7 – в этой схеме затруднительно.

Выходной каскад выполнен по схеме с ультралинейным включением. С одной стороны, это дает возможность получить требуемую выходную мощность при низких искажениях и хорошем усилении, но – с другой стороны – выходное сопротивление такого каскада довольно высокое и для его снижения необходимо применить ООС. При расчете выходного каскада на тетродах и (или) пентодах почти всегда возникает соблазн применить тетродное (пентодное) включение, так как при почти одинаковых требованиях к источнику питания у пентодного каскада все “выше” и “больше” 🙂 – усиление и выходная мощность пентодного каскада больше, но при этом – коэффициент гармоник – выше и спектр гармонических искажений часто получается совсем уж некрасивым, выходное сопротивление каскада – выше. То есть в случае выходного каскада на пентодах для получения низкого выходного сопротивления и малого коэффициента гармоник необходимо применение довольно глубокой ООС. Нужно отметить, что например для открытых акустических оформлений низкое выходное сопротивление усилителя не является важным требованием и в общем-то – если вдруг получится отыскать четверку близких по характеристикам высоколинейных немецких пентодов 🙂 – то звуковой результат может получится весьма впечатляющим и без применения ООС. Для выходного каскада на триодах ситуация немного иная – без ООС и с высококачественными выходными трансформаторами – вполне возможно получить требуемое значение выходного сопротивления, малый коэффициент гармоник и “красивый” спектр искажений. Но, к сожалению – в большинстве случаев в рамках заданных требований к источнику питания для стандартной акустики выходная мощность может быть недостаточна. С триодами наиболее интересный звуковой результат получается только со специализированной, “легкой” – то есть чувствительной и эффективной акустикой, с максимально простыми пассивными фильтрами на высококачественных звуковых компонентах.

Кстати, о компонентах. 🙂 В выходном каскаде этого усилителя я применил трансформаторы Hashimoto НWC30-8 и винтажную четверку отличных “звуковых” лучевых тетродов 6V6G. Для более безопасной и долговечной работы ламп применено комбинированное смещение. Помимо уменьшения влияния тока первой сетки на рабочую точку и улучшенную температурную стабильность, – это решение позволяет более точно устанавливать и в требуемых пределах подстраивать режимы ламп выходного каскада по мере их приработки. Я считаю такую регулировку необходимой, поскольку к сожалению – подобранные по параметрами винтажные четверки дороги и, что важнее – встречаются все реже.

Как я уже упоминал, при разработке усилителя предполагалось, что требуемые характеристики будут достигнуты в том числе и посредством применения неглубокой общей ООС. В свою очередь это значит, что необходимо предусмотреть некоторый запас усиления. Коэффициент усиления первого каскада =~ 15, второго ~8. Выходной каскад обеспечивает согласование с нагрузкой, то есть усиливает сигнал по току и (почти) не усиливает по напряжению. С выходными трансформаторами Hashimoto в ультралинейном включении ламп 6V6G коэффициент усиления по напряжению выходного каскада = ~ 2, при этом выходное напряжение (без нагрузки) = ~ 20.2V RMS. При подключении нагрузки 16 Ом оно уменьшается до ~ 7.88V RMS, то есть выходное сопротивление каскада Ro = ~ 25 Ом. Максимальное выходное напряжение на нагрузке 16 Ом =~ 18V RMS (Кг=~5%). Общий коэффициент усиления всех трех каскадов по напряжению K= 15*8*2 = 240. Это значит, что для получения на нагрузке требуемых 14V RMS (12W@16Ом) на вход усилителя достаточно подать ~ 60 mV RMS. Требуемая чувствительность по входу =~ 0.7…1V – то есть для введения ООС имеется запас по усилению от 10 до 17 раз. Это значит, что Глубина Обратной Связи Foc (величина, показывающая во сколько раз уменьшится коэффициент усиления после введения ООС) может быть выбрана =~ 10 (20dB). Это хорошая, “правильная” цифра. 🙂 Выходное сопротивление требуется понизить до Rо(ос) =3 Ом, то есть в ~ 8 раз. Зная требуемую чувствительность, коэффициент усиления K и глубину обратной связи Foc можно легко посчитать требуемый коэффициент передачи цепи обратной связи β и номиналы резисторов делителя в цепи ООС. Fос = 1+β*K При этом Ro(oc) = Ro/(1+β*K ) = Ro/Foc

На практике, если расчетная Глубина Обратной Связи минимально – достаточна (Foc >=4), то это является гарантией того, что заметное уменьшение выходного сопротивления принципиально достижимо и номиналы делителя в цепи ОС возможно подобрать в ходе настройки. В этом случае итоговое усиление будет определяться коэффициентом передачи цепи обратной связи β и останется стабильным даже при значительном изменении усиления каскадов, вызванного старением ламп. Так же из этих рассуждений следует важное замечание относительно требуемой конфигурации усилителя с выходным каскадом в пентодном (тетродном) включении. Так как его выходное сопротивление выше, чем у каскада в ультралинейном включении, то для его снижения требуется введение более глубокой ООС и, как следствие – необходим больший запас усиления без ООС. Обычно этого добиваются увеличением усиления в первом каскаде, применяя триод с большим усилением или пентод. Или, как хороший вариант – можно применить в ФИ каскаде с “длинным хвостом” триод с немного большим усилением – например 6N7 в этом случае подойдет очень хорошо.

Несколько слов о выходном трансформаторе. К сожалению, качество выходного трансформатора – отлично слышно. Для этой конструкции я рекомендую Hashimoto НWC30-8 – это наиболее оптимальный вариант. Минимальный вариант, который имеет смысл применить для аналогичного каскада в ультралинейном включении – это Hammond 1608. Важное замечание. На мой “слух” для двухтактного выходного каскада не имеет никакого смысла применение oversized трансформаторов – от увеличения размеров звук подвижнее, динамичнее и лучше точно не станет, а вот стать хуже – может запросто. Нет никакого смысла применять ультралинейное включение и низкокачественный узкополосный трансформатор (пусть даже и больших размеров). С таким выходным трансформатором введение ООС ухудшит звук, музыкальная картинка будет мутной, плоской и серой – примерно такой же, как у посредственного транзисторного усилителя, только с так называемым “теплым ламповым окрасом” 🙂

Несколько слов о конденсаторе, шунтируюшем резистор ООС. Этот конденсатор корректирует ход АЧХ усилителя в области частот выше ~ 20 кГц, его номинал точно подбирается в ходе настройки, при тестировании усилителя сигналом формы “меандр”. Подбором емкости добиваются наиболее “ровной и плоской” вершины меандра частотой 5…7 кГц..

Блок питания усилителя вполне традиционен.

Схемотехническое решение с очень небольшими модификациями применяется мной примерно с 2006 года. Технические характеристики блока питания многократно превосходят требования, заданные при разработке конструкции.

Итоговые характеристики усилителя.

Лампы – Sylvania 6SN7GT = 2шт (входные ~ 1955г)  6SN7WGT (Tung Sol JAN 1959г) = 2 шт (драйверный ФИ каскад) 6V6G (Sylvania branded “Marconi Canada” ~1946 г) = 4 шт, две подобранные по параметрам пары

  • Количество входов – 2 RCA и XLR (балансный), выбираются переключателем на задней панели
  • Входное сопротивление = 10 кОм
  • Количество выходов для подключения нагрузки = 2, раздельные клеммы для 8 и 16 Ом
  • Коэффициент демпфирования импеданса нагрузки >= 5
  • Выходное сопротивление по выходу 16 Ом, не более 3 Ом, по выходу 8 Ом не более 1,5 Ом
  • Номинальное входное напряжение = ~0.7V RMS
  • Номинальная выходная мощность = ~2*12W RMS 
  • Уровень собственного шума и помех на выходе при “закрытом” входе =<300uV (“взвешено” по кривой “A”)
  • Полоса воспроизводимых частот при номинальной выходной мощности  =20 Гц…70 кГц с неравномерностью не более 0.5dB. Измерено на эквиваленте нагрузки сопротивлением 16 Ом.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 16 Ом при номинальной выходной мощности <= 1%, в основном 2-я и 3-я гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -20 dB. Измерено на эквиваленте нагрузки сопротивлением 16 Ом.

Несколько фото:

Апрель…май 2019 г. Владивосток

Серия Гибридных Усилителей Zen-X для наушников STAX

На этот раз я представляю две конструкции усилителей для электростатических наушников. Они имеют общий “источник” 🙂 – это мой же усилитель Auridux-V (Январь 2012 г.)

Общие рассуждения.

Все, кто когда-нибудь что-нибудь читал об устройстве электростатических наушников знают, что для работы излучателей необходимо так называемое “поляризующее” напряжение (BIAS). В частности, для современных излучателей наушников STAX напряжение BIAS = 580V, при этом предполагается, что постоянное напряжение на обкладках статоров = 0V. Что же произойдет, если напряжение BIAS увеличить, например до 2000V? Ничего особенного – скорее всего электрический разряд пробьет изоляцию между обкладками и наушники будут испорчены. То же самое произойдет, если напряжение BIAS оставить неизменным, но увеличивать напряжение на обкладках. Но что же будет, если в процессе работы амплитудное напряжение сигнала на обкладках статоров превысит напряжение BIAS? Увы, никакого “волшебства” не случится- сигнал будет ограничиваться, то есть резко возрастут искажения, а при увеличении амплитуды колебаний мембран излучателей – через некоторое время пленка мембран растянется и произойдет короткое замыкание либо между обкладками статоров либо между одной из обкладок и электродом BIAS. В итоге – в любом из вариантов наушники поедут в ремонт. Учитывая эту особенность, мне, например немного странно читать в характеристиках усилителя “Blue Hawaii” – такую строку: “Output Voltage: 1600V peak-to-peak”. Цифра, безусловно интересная , но звучит скорее как предупреждение 🙂

Идеи построения схемы. Цифры.

Предположим, что желаемый размах выходного напряжения усилителя должен быть где-то в пределах удвоенного напряжения BIAS, то есть +- 580V, округлим до 600+600, то есть 1200V peak-to-peak. Это ~=430V RMS, что означает 215V RMS на каждом из статоров, так как электростатические наушники предполагают балансный вариант подключения к выходному каскаду усилителя.

Так же предположим, что напряжение на входе = 1V RMS, что является вполне стандартным (и даже с некоторым “запасом”) для современных источников. Тогда, коэффициент усиления для каждого их “плеч” усилителя должен быть не менее 215. Совершенно очевидно, что в рамках более-менее стандартной схемотехники на более-менее доступных комплектующих однокаскадный вариант построения усилителя отпадает. Сложно, но вполне возможно реализовать двухкаскадную схему с таким усилением, а трехкаскадный вариант вполне реализуем.

Напряжения источника питания. В рамках более-менее стандартной схемотехники и более-менее доступных комплектующих 🙂 имеется известное конструктивное ограничение на рабочее напряжение конденсаторов фильтров питания. Высококачественные конденсаторы на рабочее напряжение 450…500V – вполне доступны, но есть определенные проблемы с конденсаторами на большие напряжения. Итак, конструктивно ограничим напряжение на выходе источника питания значением 400V, это позволит применить в схеме выпрямителя и фильтра конденсаторы на рабочее напряжение 450 и(или) 500V.

Нулевой потенциал на выходе усилителя. Совершенно очевидно, что при напряжении питания +400V получить напряжение на нагрузке = 215V RMS (600V Peak-To-Peak) возможно только в каскаде с трансформаторной или дроссельной нагрузкой и в случае с дроссельной нагрузкой необходимо применение выходного конденсатора. В случае резистивной нагрузки требуемый размах выходного напряжения при нулевом потенциале на выходе можно получить только при помощи дополнительного, так называемого “подземного” источника питания. При этом в состоянии покоя на резистивной нагрузке каскада будет рассеиваться довольно значительная тепловая мощность.

Таким образом, для выходного каскада с резистивной нагрузкой очевидны следующие особенности:

Для того, чтобы потенциал на выходе каскада был равен “0”, необходимо применить два источника питания – “положительной” и “отрицательной” полярности. При этом к источнику “положительной” полярности будет подключена анодная нагрузка каскада, а “минус” источника “отрицательной” полярности будет “общим” для выходного каскада. Это приводит к очевидному выводу, что если связь между входным и выходным каскадами будет емкостная, то межкаскадные конденсаторы должны быть рассчитаны на рабочее напряжение не менее, чем напряжение между “плюсом” и “минусом” источников питания выходного каскада. Второй вывод заключается в том, что на анодной нагрузке в состоянии покоя будет рассеиваться мощность, равная произведению напряжения источника питания “положительной” полярности на ток покоя выходного каскада. То есть конструктивно корпус усилителя должен быть снабжен хорошим теплоотводом.

Требуемые напряжения источников питания. Поскольку желаемый размах напряжения сигнала на выходе усилителя = +-600V, то требуемое напряжение “положительного” источника питания должно составить не менее +300V. Примем с некоторым запасом, что оно должно быть = +350V. С “отрицательным” напряжением источника питания все немного сложнее. Очевидно, что оно должно быть ниже -300V на величину, равную напряжению смещения выходных ламп (в случае автоматического смещения на катодном резисторе) плюс “остаточное” напряжение между анодом и катодом выходной лампы, когда она полностью открыта (напряжение смещения =0). Для испытаний выходных каскадов на различных лампах удобно сделать источник питания с “отрицательным” выходным напряжением регулируемым. Примем с некоторым запасом, что диапазон регулирования должен быть от -350 до -450V, при этом “положительный” источник питания должен быть рассчитан на ток нагрузки не менее, чем ток, потребляемый выходным и входным каскадами, а “отрицательный” источник питания должен быть рассчитан на ток нагрузки не менее тока потребления выходного каскада усилителя.

Примерная схема тестового блока питания.

Схема довольно типичная и каких-то особенностей не имеет. Стабилизаторы входного напряжения – обычные, параметрические. RC цепочки в затворах регулирующих транзисторов задают время нарастания выходного напряжения до номинального значения. Очевидно, что для ограничения колебания напряжения на нагрузке при включении усилителя напряжение “отрицательного” источника питания должно нарастать несколько быстрее, чем “положительного”, то есть “положительное” напряжение должно подаваться уже на прогретые лампы.

Накал ламп питается не стабилизированным переменным напряжением, потенциал накальных цепей “поднят” относительно каждого из “общих” источников питания на 50…70 Вольт.

Технологическая особенность – поскольку корпуса большинства электролитических конденсаторов слабо изолированы от их “минусового” вывода (сопротивление изоляции не превышает ~ 100 кОм), то при монтаже конденсаторов фильтра “отрицательного” источника питания их корпуса необходимо надежно изолировать от “шасси” усилителя.

Первый вариант схемы усилителя, два каскада, триоды, без ООС.

Первый каскад может быть выполнен на триодах с высоким усилением – например, вполне подойдут 6SL7, 6SF5. Как один из интересных вариантов можно применить двойной триод 6N7. Выходной каскад выполнен на двойном триоде 6BХ7 или на его “одиночном” эквиваленте 6AH4. На входе усилителя применен фазоинвертор на трансформаторе Jensen JT-11P4. Коэффициент усиления каждого из “плеч” первого каскада ~ 28. Нагрузкой выходного каскада является интегральный источник тока IXYS, Коэффициент усиления выходного каскада ~ 10, таким образом общий коэффициент усиления ~ 280, что даже несколько больше требуемых 215. Триод 6BХ7 обладает широким “раскрывом” характеристик, что минимизирует возможность перегрузки выходного каскада входным, а применение источника тока в качестве анодной нагрузки обеспечивает хорошую линейность каскада. Нагрузку можно подключить двумя способами – “традиционно” – к аноду выходной лампы, или к катоду интегрального источника тока, в этом случае выходной каскад представляет собой гибридный SRPP с низким выходным сопротивлением. Оба варианта подключения имеют свои достоинства и недостатки 🙂

Немного о выборе рабочей точки выходного каскада. (Справочно – выходной каскад на этой лампе я уже применял в моем самом первом “комбайне – усилителе” для STAX 303, 2011 год) Для того, чтобы получить размах выходного напряжения +-300V, напряжение между анодом и катодом 6BХ7 должно быть около 350V. Максимальная мощность, рассеиваемая на аноде каждой из “половинок” 6BХ7 не должна превышать 10W, что ограничивает ток покоя каскада пределом = 25mA. Поскольку ток покоя задается источником тока в анодной нагрузке и остается постоянным, то изменение напряжение смещения приводит к изменению напряжения между анодом и катодом лампы выходного каскада. Таким образом, подстраивая напряжение смещения можно установить “нулевой” потенциал (относительно “общего” “положительного” источника питания) на выходе усилителя. Из ВАХ видно, что при токе покоя (например) = 20mA “остаточное” напряжение между анодом и катодом при полностью открытой лампе составляет ~= 50V, а напряжение смещения в рабочей точке (350V, 20mA) = – 32V. Таким образом, требуемое напряжение “отрицательного” источника питания должно быть не менее = -(300+50+32 = 382)V. Для удобства работы и улучшения термостабильности выходного каскада я применил комбинированное смещение.

Для более безопасного “запуска” схемы номиналы резисторов автосмещения в катодах выходных ламп выбраны больше расчетных, а точная установка режима и “нуля” на выходах усилителя достигается подачей небольшого положительного напряжения смещения на сетки ламп выходного каскада. Помимо прочего, это позволило применить межкаскадные конденсаторы на рабочее напряжение 630V.

При токе покоя = 20mA и напряжении “положительного” источника питания = 350V, мощность, рассеиваемая в состоянии “покоя” на каждом из интегральных источников тока составит 20(mA)*350(V) = 7W. В схеме 4 источника тока – то есть потребуется очень надежный и качественный теплоотвод, способный постоянно отводить и рассеивать не менее 30W тепла.

Для этого варианта усилителя блок питания можно собрать по примерно такой схеме:

Несмотря на кажущуюся простоту схемы, сборка и наладка этого усилителя под силу только подготовленным DIYer’ам. В схеме присутствуют опасные напряжения и токи, а наладка конструкции без некоторых навыков и соответствующего набора измерительного оборудования – невозможна. Поэтому я не указал номиналы части элементов, а в схеме блока питания возможно есть небольшая ошибка. Желающие повторить конструкцию – пишите, я отвечу на возникшие вопросы. Или – рассчитайте номиналы самостоятельно, тем более что практически все требуемые “цифры” приведены в тексте 🙂

Второй вариант схемы. Три каскада, триоды с малым “u”, тетроды в триодном включении и неглубокая общая ООС.

Блок питания для этого варианта усилителя аналогичен тестовому. Схемотехническое решение аналогично тому, которое я применяю в двухтактных усилителях и в особых комментариях не нуждается. Необходимость применения такой конфигурации обусловлена тем, что конструкция должна была обеспечивать чувствительность ~ 0.5V RMS, при стабильности режимов по переменному напряжению (долговременная идентичность усиления в каналах при “приработке” ламп). Отсюда – логичное решение – три каскада усиления + общая ООС по переменному напряжению. Кстати, при необходимости ООС можно ввести и в первом варианте усилителя.

Несколько фото:

И еще несколько фото из рабочей тетради, наглядно иллюстрирующие “движение творческой мысли” 🙂

Январь…март 2019 г. Владивосток

Upgrade акустики Pioneer CS-100

Примерно с пару месяцев назад меня пригласили на “смотрины” и небольшую прослушку очень интересной и пожалуй даже в чем-то уникальной акустики Pioneеr CS-100, экземпляр который был недавно привезен из Японии. По результатам прослушки комплект акустических систем был приобретен и у счастливого владельца возник закономерный вопрос – а можно ли что-либо улучшить в акустике, которой в общем-то уже примерно 40 лет? (Спойлер: Можно!)

Но для начала немного технических подробностей. Pioneer CS-100 – полноразмерная напольная трехполосная акустическая система, выпускавшаяся в Японии с 1969 до примерно начала 80-х годов. Даже на сегодняшний день характеристики системы выдающиеся –

  • Схема построения: 3 полосы, 4 динамика, акустическое оформление закрытый ящик (!), напольное размещение.
  • Динамики: НЧ: 38cm (PW-38F). СЧ: 16cm (PM-16B, 2 шт, соединены параллельно), ВЧ рупорный (PT-102F, алюминиевая диафрагма)
  • Номинальный Импеданс: 8 или 16 Ом, выпускались два варианта
  • Номинальный диапазон воспроизводимых частот: 20…20000Hz
  • Номинальное звуковое давление: 97dB/W(!)
  • Максимальная подводимая мощность: 60W (@16 Ом)
  • Габаритные размеры. 600(ш) х960(в) x445(г) мм
  • Вес: 63kg


Схема фильтров довольно интересна. Фильтры НЧ (L1C1) и ВЧ (C4L4) звеньев – очень похожи на “классический” Linkwitz-Riley второго порядка с частотами раздела 600 и 6000 Hz, отсутствие цепей компенсации импеданса перед НЧ и ВЧ динамиками вероятно подразумевает, что их АЧХ исключительно ровны и свободны от нежелательных резонансов. Фильтр СЧ звена – более оригинален и представляет собой комбинацию фильтра первого порядка (L2C2), нагруженного на цепь увеличения импеданса в некоторой полосе частот (L3C3) и дополненного цепью выравнивания входного импеданса фильтра (L6R6C5). Вероятно, разработчики таким образом уходили от необходимости применения конденсаторов большой емкости. Элементы L5R5 шунтируют акустику ниже некоторой (довольно низкой) частоты, отбирая и рассеивая часть мощности усилителя, ограничивая тем самым амплитуду смещения диффузора НЧ динамика. Поскольку акустика – закрытый ящик – то в самом общем случае такое решение позволяет уменьшить уровень искажений в диапазоне ниже резонансной частоты НЧ динамика в этом оформлении и защитить подвес динамика от черезмерного смещения диффузора на пиках суб-НЧ сигналов. Переключатели SW1, SW2 и набор постоянных резисторов R1R2 R3R4 образуют “традиционные” для того времени L-Pad аттеньюаторы СЧ и ВЧ динамиков. Коммутация L-Pad в реальном фильтре немного отличалась от приведенной на схеме.

Импеданс (ZЧХ) акустики выглядит так:

В общем, “идеально-ровным” импеданс назвать вряд ли можно. Действие вспомогательных цепей L5R5 и L6R6C5 вполне очевидно проявляется на Z-ЧХ.

Примерно через неделю эксплуатации и “прогрева” акустики было принято решение провести небольшой upgrade – во первых, убрать из корпусов старый пыльный, колючий и практически “полу-распавшийся” 🙂 акустический наполнитель, демпфировать корпуса АС Шумоff и слоем синтепона, заменить проводку и немного модернизировать фильтры – заменить старые провода и конденсаторы на более современные, убрать “лишнее“, переделать монтаж – но без пересчета номиналов и пересведения фильтров. Оригинальный “звуковой почерк“. характерный для этой акустики – должен быть сохранен.

Поскольку эта акустика эксплуатируется в “винилово-ламповом” комплекте аудиооборудования, где выходная мощность усилителя сравнительно невелика (~ 20W на канал) и уровень суб-НЧ естественно ограничивается выходными трансформаторами и межкаскадными конденсаторами – то элементы L5R5 из схемы фильтра можно исключить. Далее, поскольку усилитель имеет сравнительно низкое выходное сопротивление (~ 1 Ом) и хорошо демпфирует 16-Ом акустику, то и в элементах L6R6С5 нет никакой необходимости. Без этих элементов с одной стороны, несколько увеличится неравномерность Z-ЧХ, но с другой стороны я считаю, что не стоит устанавливать компоненты без очевидной необходимости – чем меньше компенсирующих и(или) фазосдвигающих цепей, тем меньше их влияние на звук. Учитывая идею построения СЧ фильтра и особенности взаимодействия элементов L2C2 L3C3 я оставил все необходимые “родные” катушки индуктивности. Затем, поскольку акустические свойства помещения, в котором установлена эта акустическая система – известны и предсказуемы, то и переключатели SW1 SW2 можно исключить, перекоммутировав R1R2 R3R4 в необходимом соотношении. Таким образом после переделки не только уменьшилось чисто “контактных групп”, но и трассировка соединений элементов фильтра получилась логичнее и гораздо проще.
Естественно, “демонтаж винтажа” всегда вызывает массу эмоций, требует особой аккуратности, практических навыков и терпения. И конечно, пару раз в минуты искренности и просветления я весьма прямо и непосредственно выражал свое мнение о способе монтажа “плотная многослойная скрутка и пропайка”, старинном оргалите, “присохших” и хрупких от времени винтиках, “задубевшем” клее и кристаллизовавшемся припое… Кошки Муся и Фрося, с интересом наблюдавшие за процессом, очень внимательно и терпеливо выслушивали мои экспрессивные комментарии. 🙂

Схема Фильтра после небольшой доработки очевидна и в ее публикации нет особой необходимости. Уточню лишь, что R1=10.5 Ом, R2=42 Ом, R3=5.8 Ом, R4=42 Ом.

Z-ЧХ:


АЧХ, снятая в реальном помещении. “Качающийся” микрофон UMIK-1, True RTA (1/24 Oct, сглаживание до 1/3 Oct). АЧХ правого канала для наглядности сдвинута вверх. Пики на ~ 30 и 60 Гц – влияние комнаты.

Несколько Фото:

И да, совсем забыл. Звучание акустических систем до и после переделки – “…Это Небо и Земля…”. “Земля“, это конечно “до” 🙂 При этом – в результате доработки оригинальный “звуковой почерк” системы не пострадал.

Февраль…Март 2019 г.Владивосток

Итоги выставки :)

Найдено на просторах Facebook. Умозаключения, которыми делились с автором посетители выставки Российский Hi-End 2018:

  • Все советские лампы говно, так как нет настоящего американского звука!
  • Все импортные лампы говно, так как нет настоящей советской надежности!
  • Все транзисторные усилки говно, так как нет настоящего теплого лампового звука!
  • Все ламповые усилки говно, так как в них нет настоящей транзисторной скорости!
  • Корпуса АС из массива дуба говно, так как звенят!
  • Корпуса АС из МДФ говно, так как не звучат!
  • Корпуса АС из фанеры просто говно!
  • Все рупорные АС говно, так как динамика есть, но голоса нет!
  • Все нерупорные АС говно, так как нет ни динамики ни чуйки!
  • Все новодельные АС говно, так как в них нет винтажного тепла!
  • Все винтажные АС говно, так как в них нет современной детальности!
  • Все старые мультибитные ЦАПы говно, так как нельзя слушать хайрезы!
  • Все новодельные дельта-сигмы говно, так как нет «той самой музыкальности»!
  • Все СД плееры говно, потому что «только винил рулит»!
  • Весь винил говно, потому что «звук говно, одни щелчки»!
  • Все файлы говно, потому что нет ни щелчков, ни настоящего звука СД!
  • Все роликовые вертушки говно, так как нет пассиковой бесшумности!
  • Все пассиковые вертушки говно, так как нет роликового драйва!
  • Все прямоприводные вертушки говно, потому что «они для диджеев же!»
  • Все фирменные кабели говно, потому что «развод богатых буратин на деньги»!
  • Все авторские кабели говно, ровно по тому же самому, только еще и не звучат!
  • Все кабели из электротоваров говно, «что, не могли на стенд нормальные кабели купить»?
  • Все полипропиленовые конденсаторы говно, потому что «синтетика прет»!
  • Все бумаго/масло говно, потому что «сладкий кисель»!
  • Все шелковые пищалки говно, потому что «рано валят»!
  • Все металлические пищалки говно, потому что «рак ушей»!
  • Все ленточные пищалки говно, потому что «нет меди в звуке»!
  • Все фильтры первого порядка говно, потому что нифига не фильтруют!
  • Все фильтры высоких порядков говно, потому что «убивают музыку»!
  • Все бумажные диффузоры говно, потому что нет жесткости!
  • Все полимерные диффузоры говно, потому что нет мягкости!
  • Все динамики кроме BMR говно, так как нет плотности!

Пожалуй, следует обратить внимание на динамики BMR (Tectonic)  🙂

И это все о ней. Еще один однотакт на KT88.

Недавно один мой хороший знакомый Антон попросил собрать для него сравнительно недорогой усилитель для совместной работы с ШП акустикой на 8″ Seas FA-22RCZ. После обсуждения нескольких возможных вариантов был выбран однотакт с выходным каскадом на KT88 в триодном включении. Нужно отметить, что с этой лампой я “дружу” давно и долго и, несмотря на ее низкую эффективность в триодном включении, я нахожу ее звучание очень даже привлекательным :).

Усилитель собран по близкой к “классической” двухкаскадной схеме.

Первый каскад – SRPP на замечательном двойном триоде с октальным цоколем – 6SL7, в выходном каскаде я применил KT88-Mark II от Psvane. На мой взгляд, это одна из лучших по “звучанию” KT88, выпускаемых в настоящее время. Конечно, было бы неплохо применить парочку оригинальных G.E.C. KT88 60-х годов – но где же их сейчас найдешь за вменяемые $$$…

Для снижения вероятности саморазогрева и более стабильной работы выходного каскада я применил комбинированное смещение, “измерительный” резистор в катоде KT88 одновременно является и резистором автосмещения. На мой взгляд, ~20% автоматического смещения вполне достаточно для стабилизации установленного режима работы KT88, при этом напряжение на выходе блока питания распределяется все еще рационально.

Вероятно, многие спросят (или подумают 🙂 ) – почему же я применил в первом каскаде SRPP? Ведь есть мнение, что этот каскад “не звучит”… Я частично с этим согласен – действительно, если SRPP “недокормить” по питанию и нагрузить на сравнительно низкоомную (~ = <10*Zout) нагрузку, то спектр искажений на выходе такого каскада приобретет совсем не “музыкальный” вид, с преобладанием нечетных гармоник. Но, если все делать как полагается, то в двухкаскадном SE усилителе SRPP очень хорошо сочетается по “звуку” с косвенно-накальными тетродами / пентодами в триодном или UL включении. Я так думаю. (с) к.ф. “Мимино”

Схемы как усилителя, так и блока питания – вполне традиционны. Неглубокая (~6db) ООС стабилизирует усиление в каналах, немного уменьшает выходное сопротивление и в нужной степени “причесывает” спектр гармоник.  Схемотехническая особенность усилителя такова, что в выходном каскаде могут быть установлены лампы 6L6 (“большая” колба), EL34, 5881, KT66, 6CA7, 6550, KT88, 807 (на переходной панельке). Естественно, для каждого из типов ламп потребуется настройка подходящего тока покоя.

Комплектующие – я применил резисторы Vishay-Dale (1W) и Panasonic (3W), подстроечные резисторы “наши” СП5 военной приемки, электролитические конденсаторы CDE и Panasonic, межкаскадные конденсаторы Jensen Copper Foil Paper In Oil, диоды Vishay BYV26E, Стабилитрон ON Semiconductor 1N4746, регулирующий транзистор фильтра питания Vishay IRFP460, выходные трансформаторы One Electron UBT-2, силовой трансформатор Antek AS-3T325.

Технические Характеристики Усилителя.

  • Входное сопротивление >= 50 кОм
  • Выходное сопротивление =< 1.8 Ом
  • Номинальное входное напряжение = 0.7V RMS
  • Минимально допустимое сопротивление нагрузки – 4 Ом
  • Номинальный диапазон подключаемых нагрузок – 4 Ом, 8Ом
  • Максимальное выходная мощность >= 2*5W (RMS)
  • Полоса пропускания в режиме “большого” сигнала (Сопротивление нагрузки
    = 8 Ом, уровень выходного напряжения = 0.707 от максимального @1000Hz) не уже – 30 Гц…..20 кГц при неравномерности не более 1 dB
  • Коэффициент гармоник на частоте @1000Hz, измеренный в режиме “большого” сигнала (см выше) =<3%
  • Потребляемая мощность, Вт ~ =< 220  

Неcколько фото: 

PS Как-то меня спросили – “А зачем я выкладываю фото “внутренностей” (так называемую “радиомонтажную порнуху”) ? Так вот фото реального монтажа я выкладываю для тех, кто решит повторить конструкцию, чтобы они не смущались, что в их конструкциях провода проложены не по “линеечке”, в плетенках и под прямыми углами. 🙂  Соблюдение основополагающих принципов монтажа (трассировка “общего”, расположение и крепление элементов, выбор типов монтажного провода, надежная пайка) для работоспособности конструкции гораздо важнее. И таки да – по завершению отладки монтаж я все-таки немного “причесываю” – из эстетических соображений.

Октябрь 2018                                                                                 г. Владивосток

“Широкая” середина. Искусство больших и малых форм.

Как вы вероятно заметили из моих недавних публикаций – из всех акустических систем я предпочитаю акустику на широкополосных динамиках. На это есть своя причина – помимо общеизвестных преимуществ – лучшей детальности, цельности и объемности звучания в звуке широкополосной акустики присутствует удивительное притяжение, вызывающее “сопричастность” с музыкантами. Очень многие замечали, что через 5…10 минут после начала прослушивания такой системы мысли об “анализе звучания” куда-то пропадают и хочется просто слушать музыку, подпевать за исполнителем, переживая те эмоции, которые передают нам музыканты. Такое прослушивание создает очень хорошее, радостное и светлое настроение и каждый раз вы чувствуете, что казалось бы в давно знакомом произведении есть что-то такое, что вы никогда не слышали раньше, и (или) на что не обращали внимания. В общем – волшебство и магия. 🙂

Представляемая акустическая система приносит “волшебство и магию” звука  в компактной форме, пригодной для удобного размещения в небольших комнатах меломанов.

Конструкция АС максимально проста – два динамика и кроссовер размещены в одном корпусе, при этом СЧ ВЧ динамик размещается в отдельном отсеке. НЧ оформление – ФИ, размеры корпуса и параметры оформления (итоговая добротность ~ 0.72) подобраны так, что ФИ не нуждается в дополнительной подстройке. То есть, – “при правильной сборке и отсутствии ошибок в монтаже конструкция начинает работать сразу после включения” 🙂

АЧХ, снятая c расстояния ~ 1м (True RTA, UMIK-1, снято 1/24 oct, сглажено до 1/6 oct) в обычной, то есть умеренно-подготовленной комнате для прослушивания:

Z-ЧХ и ФЧХ левого и правого каналов (DATS V2.1) – 

Из графиков видно, что динамики, попавшие ко мне из партий с разными датами выпуска сделаны очень качественно, так как разброс их параметров очень небольшой.

В области от 100 Гц и выше акустика имеет довольно ровный импеданс (4.2…5.5 Ом), хорошую чувствительность ( ~ 90…92 dB) и способна вполне успешно работать с однотактным или двухтактным усилителем на лампах мощностью не менее 5 Вт на канал, при этом к выходное сопротивление усилителя может быть довольно высоким (до ~2.5 Ом), и даже в этом случае итоговая добротность НЧ оформления все еще останется довольно низкой.

Часто меня спрашивают о последовательных разделительных фильтрах “постоянного импеданса”. На сегодняшний день мой опыт работы с такими фильтрами позволяет мне сделать вывод, что их можно успешно применять при сравнительно высоких частотах раздела и низких индуктивностях СЧ и ВЧ динамиков. Насчет “постоянного импеданса” – в самом общем случае это фантастика. На практике всегда приходится искать компромисс между более-менее ровным импедансом акустики и  номиналами элементов фильтра, требуемыми для конкретного набора динамиков. И еще – я считаю, что почему-то звучание акустики с такими фильтрами получается слишком уж “постным”, без “перчинки”. Поэтому, после ряда опытов с последовательными фильтрами, в этой конструкции я все-таки применил обычный параллельный фильтр первого порядка.

Схема разделительного фильтра:

Точные номиналы элементов фильтра я сообщаю по запросу только серьезным DIYer’ам – то есть тем, кто не только “как бы” захочет повторить конструкцию, но и хотя бы приобретет динамики 🙂 Полоса раздела НЧ и СЧ – примерно 500 Гц, резисторы R1 R2 и катушка L2 выравнивают импеданс СЧВЧ звена, обеспечивают необходимое согласование по уровням НЧ и СЧ ВЧ, а так же выравнивают АЧХ  в СЧ области. 

  • НЧ Динамик: Eminence 8″ Paper Cone # 290-4007
  • СЧВЧ Динамик: Tang Band W6-2144 6.5″ Full Range
  • Катушка кроссовера (НЧ): ERSE Solid Core 18AWG 
  • Катушка кроссовера (СЧВЧ): ERSE Perfect Layer Air Core 18AWG
  • Резисторы: Mills MRA12
  • Конденсатор: Solen Fast + Audyn Cap Q4 (можно только Аudyn)
  • Порт Фазоинвертора: Parts Express 2 1/2 ID Adjustable Port Tube
  • Клеммная колодка: Parts Express Carbon Fiber Gold Plated 091-3620 
  • Провод для внутренней разводки: Supra Classic 15AWG  

Чертеж одного из возможных вариантов корпуса:

Материал корпуса – МДФ 16…20мм + шпон. Внешние размеры (ш х в х г) 30х50х40 см. Идеально-точное соблюдение размеров корпуса не обязательно, некоторое увеличение внутреннего объема – не критично. В области расположения НЧ динамика стенки корпуса желательно обклеить вибропоглотителем Шумоff, вполне достаточно закрыть только часть площади каждой из поверхностей. Поверх Шумоff следует закрепить слой синтепона (“синте-шерстина”) толщиной 10…15 мм. Разделительные фильтры монтируются на отдельной плате и после закрепления в корпусе так же закрываются синтепоном. Заднюю стенку корпуса удобно сделать съемной – это существенно облегчит доступ к внутренним поверхностям и установку разделительных фильтров. Порт фазоинвертора можно вывести на переднюю панель, это может облегчить размещение акустики например в узкой и длинной комнате. В моем варианте порт ФИ размещен на задней стенке больше из эстетических, чем акустических соображений. Прямоугольное отверстие на задней стенке предназначено для крепления клеммной колодки. Снаружи в дно акустики вкручены резьбовые муфты M6, в которые ввинчиваются “стандартные” шипы или демпферные резиновые ножки.   При разработке конструкции я предполагал, что акустические системы будут расположены “правильно” – то есть на достаточном расстоянии от стен комнаты и установлены (на ножках или на шипах) на специальные акустические стойки высотой 60…80 см. Очень хорошие, практически “идеальные” стойки изготавливает компания “Айронком”, контакты которой можно найти на форуме Soundex.

О настройке и сведении фильтров “на слух”.

На мой “слух” 🙂 без измерения параметров динамиков и снятия их АЧХ в акустическом оформлении грамотно выбрать частоту раздела в разумные сроки – невозможно. “Свести” на слух по уровню 2…3 полосы – за несколько итераций – вполне возможно, но есть свои особенности. Во-первых, нужно доверять собственному слуху и быть в нем уверенным. Во-вторых – нужно периодически отдыхать и не стараться сделать “все и сразу”. В-третьих – нужно помнить о “прогреве” пайки и “приработке” динамиков, так как звуковые особенности новых ШП и ВЧ динамиков очень существенно меняются по мере “прогрева”.  В четвертых – если привлекаете для оценки результата так называемых “независимых экспертов”, то примите во внимание, что очень часто неподготовленные люди отдают предпочтение АЧХ  с некоторым подъемом в области верхней середины, отмечая как бы “эмоциональность и выразительность” вокала, скрипичной игры. Это известная ловушка и “засада” 🙂 – такая мнимая “выразительность” звучания очень возбуждает слух и сильно утомляет при длительном прослушивании. При настройке фильтров обязательно выравнивайте верхнюю середину.

О звуке.

Он хорош. Во-первых, акустика “растворяется”, то есть звук идет не из акустических систем, а возникает в пространстве между ними. Во-вторых звучание – не утомляет и не напрягает, слушать можно дни и ночи напролет и прослушивание приносит радость и удовольствие. В-третьих, часто спрашивают – “А что с басом у малогабаритной акустики ?”  Так вот, в области так называемого “баса” – все очень уверенно, он хорошо прорисован и выразительно звучат не только прекрасно записанные современные джазовые композиции – но и старый рок, который часто записан с известными “огрехами”. 

Несколько фото: 

 

PS Апрель 2019.  Акустика хорошо “прогрелась” и я решил немного доработать фильтр. Он стал еще проще 🙂 В результате импеданс акустики немного подрос и стал ровнее. Звучание стало еще лучше 🙂 , на мой слух очень удачно удалось добиться эффекта  звука, “отвязанного” от АС.

АЧХ, снятая в более-менее акустически подготовленном помещении, в точке прослушивания:

Схема Фильтра:

Я доволен результатом, проект вполне можно считать успешно завершенным 🙂

Сентябрь 2018…Апрель 2019                                                            г. Владивосток