Правильный Комплект. Усилитель+Акустика.

В этот раз я решил начать статью с фото Правильного Комплекта –

Акустика.

Была  поставлена задача придумать и изготовить более-менее компактую напольную акустику на основе 8″  ШП динамика от Decware – DFR-8. Интересные замечания об их особенностях можно прочитать здесь. По факту, DFR-8 это прилично модифицированный Fostex FE-206En, так что и купленая в Decware пара приехала в коробках от Fostex. 🙂  Модификация  делает звучание более ровным, “спокойным” и тонально собранным в области СЧ.  После пробного прослушивания динамиков, установленных в “тестовые” ящики было принято решение сделать двухполосный вариант – широкую СЧ ВЧ полосу с поддержкой в области НЧ. 

Я решил, что индивидуальные особенности, характерные для динамиков Decware следует сохранить и нет необходимости в выравнивании AЧХ в “ноль”. Во-первых – по мере эксплуатации динамики будут “прогреваться” и тональный баланс будет меняться. Во- вторых, для домашней акустики нет смысла усложнять корректирующие фильтры – в большинстве случаев при усложнении фильтров звук становится тонально ровным, но “вялым” и не таким “живым”. 🙂 В-третьих, динамики от Decware имеют свой индивидуальный почерк который очень интересен и без излишней коррекции. Безусловно, без коррекции “в ноль” некие звуковые артефакты будут присутствовать (как впрочем и у любого ШП) – но на мой слух по существу они не принципиальны. Вот набор АЧХ DFR-8 установленного в “тестовый” закрытый ящик объемом ~ 50 литров, последовательно снятых в процессе подбора элементов фильтра (зеленый график – без корректирующего фильтра). ZЧХ в свободном пространстве и в корпусе с ПАС – 

В итоговом варианте я применил обычный выравнивающий LR фильтр, совместив его параметры с компенсацией baffle step. Акустическое оформление CЧ ВЧ звена – Flow Resistor (ПАС), на мой взгляд такой вариант оформления позволяет хорошо демпфировать НЧ резонанс подвижной системы при умеренном увеличении резонансной частоты, обеспечивая необходимую перегрузочную способность и снижение нелинейных искажений в области НЧ. 

В качестве HЧ динамиков я применил 10″ Audax PR240MO в оформлении “Classic Bass Reflex” – то есть с портом, рассчитанным исходя из максимальной эффективности при минимальной длине. При этом эффекты, характерные для длинных портов (резонансы внутри трубы, шум от движения воздуха и задержка отклика) – отсутствуют. Максимальная эффективность не всегда бывает наиболее оптимальна для “любой” комнаты для прослушивания и для снижения эффективности предусмотрены два варианта. Во-первых, можно установить более длинный порт, это снизит частоту оформления и отдачу в диапазоне частот 40…60 Гц. Во-вторых, в отверстие порта можно установить Flow Resistor (такой же, как применен в СЧ ВЧ звене – по диаметру он подходит точно) – в этом случае НЧ оформление становится ПАС с частотой настройки в районе 48…55 Гц. Последний вариант обычно позволяет получить ровное звучание в области HЧ даже в акустически сложной комнате. Вот ZЧХ Audax PR240MO в свободном пространстве и корпусе Classic Bass Reflex.

По фильтру- кроссверу

Первоначальный “гладкий” вариант –

  Итоговый вариант –

Чертеж корпуса – со всеми заметками, сделанными в мастерской  🙂 – 

Установка и расположение акустики

В качестве ножек я обычно рекомендую шипы + пятаки. Для акустики, которая устанавливается стационарно на обычном полу – это наиболее оптимальное решение, при этом желательно устанавливать акустику на небольшие “островки” из МДФ, фанеры или массива с площадью, чуть большей площади основания. Шипы регулируются по высоте и позволяют установить акустику ровно и надежно. Для крепления шипов я применяю стандартные резъбовые втулки M6, поэтому при желании вместо них можно установить стандатные жесткие резиновые ножки для “сценического” оборудования с креплением на винтах.

Выход НЧ порта на задней стороне  предполагет расположение акустики на некотором расстоянии от стен, оптимальное место установки нужно выбрать исходя из общеизвестных рекомендаций. Шипы желательно установить уже после выбора места установки, в процессе установки акустику удобно передвигать по полу на небольших пластиковых ковриках (aka “коврик туриста”). Я рекомендую устанавливать акустику “прямо”, то есть без разворота в сторону слушателя. В этом случае “сцена” наиболее естественно формируется в глубине пространства между АС и тональный баланс наиболее ровен. Итоговая АЧХ, снятая в реальной комнате:

Усилитель

По схемотехнике – стандартная (для меня) схема двухтактного усилителя, примерно аналогичная усилителю из статьи про “Кармический долг”, только выходные лампы – NOS 6V6G , входная лампа и лампы драйверного (ФИ) каскада – NOS 6SN7. Режим выходного каскада – ультралинейный, для стабилизации коэффициента усиления усилитель охвачен неглубокой ООС. Все трансформаторы – Hashimoto. Схема блока питания особенностей не имеет – двухполупериодный выпрямитель + стабилизатор и фильтр анодного напряжения на мощном полевом транзисторе. Переключатель сверху передней панели – на три положения – левое и правое положения показывают на стрелочных индикаторах величину тока покоя пар ламп левого и правого каналов. Среднее положение (основное) – отключает индикаторы. 

Основные характеристики усилителя – 

  • Входное сопротивление = 10 кОм
  • Выходное сопротивление =< 0.47 Ом 
  • Номинальное входное напряжение = ~1V RMS
  • Номинальная нагрузка = 4 и 8 Ом (Стандартно = 8 Ом)
  • Номинальное выходная мощность = 8.5W RMS
  • Коэффициент усиления ~ 8
  • Уровень собственного шума и помех на выходе при “закрытом” входе =<200uV (“взвешено” по кривой “A”)
  • Полоса воспроизводимых частот при номинальной выходной мощности18 Гц…48кГц с неровномерностью не более 0.5dB. Измерено на эквиваленте нагрузки сопротивлением 8 Ом.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 8 Ом при номинальном выходной мощности <= 1%, в основном 2-я и 3-я гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -20 dB. Измерено на эквиваленте нагрузки сопротивлением 8 Ом.

Несколько фото Правильного Комплекта в Системе-

 

Июль 2017г.                                                                            г.Владивосток

Отданный “кармический долг” или долгожданный upgrade

Случилось так, что пару лет назад я изготовил ламповый усилитель для моего хорошего знакомого – Владимира, меломана с почти 50-летним стажем.   Усилитель был двухтактный, в качестве выходных ламп я применил KT88, выходные трансформаторы – Hammond, а в качестве силового был применен мощный специализированный тороидальный трансформатор Antek.  К моему глубокому сожалению, усилитель хоть и был своевременно отдан заказчику и вызвал много восторгов, но я не мог считать этот проект удачно завершенным. Во-первых, компания Antek “подвела” с декоративным стальным кожухом для трансформатора, из-за особенностей крепления которого трансформатор было невозможно надежно зафиксировать внутри. “…Что может быть тревожнее плохо закрепленного силового трансформатора…”. Во-вторых поставщик выходных ламп вдруг совершенно неожиданно меня подвел – прислал не подобранные в пары KT88 с каким-то  странным дефектом цоколей – очень хрупким центральным “ключом”. С “ключами” я ёщё как-то справился, а вот из-за не подобранных в пары ламп пришлось в выходном каскаде применить регулируемое смещение. Все было бы хорошо, но только вот силовой трансформатор я выбрал исходя из того, что выходной каскад будет работать с автоматическим смещением, то есть для варианта с фиксированным смещением напряжение источника питания было “немного” высоковато – примерно вольт на 60 больше требуемого. Поэтому желаемого режима работы выходного каскада в таком варианте конструкции мне добиться не удалось.

Тем не менее усилитель был отдан Владимиру, а я в свою очередь пообещал, что чуть позже подвезу другой кожух трансформатора, нормальные лампы и переделаю усилитель так, как было задумано.

Шли Годы… Усилитель прекрасно работал. И вот тут по случаю мне достается редкий набор NOS локтальных ламп – 7С5, 7N7, 7F7 выпуска 40-х..50-х годов. На этих замечательных лампах просто обязательно нужно было сделать что-нибудь интересное. Совпало так, что у меня случилась пара относительно свободных недель и я вспомнил о невыполненном до конца обещании, о Кармическом Долге.

Переговоры с Владимиром был продуктивны – было решено не только “проапгрейдить” (а по факту – полностью переделать) усилитель, но и изготовить дополнительный блок – коммутатор источников и предусилитель, который был бы еще и усилителем для высокоомных наушников. 🙂

Так и появился этот замечательный комплект – Предусилитель и Оконечный усилитель мощности на Локтальных Лампах.

Схема Предусилителя —  Справочные данные ламп — 7C5_ 7N7.  

В предусилителе два каскада, первый – усилитель напряжения, второй – усилитель тока (повторитель напряжения). Подстроечные резисторы последовательно с регулятором уровня служат для выравнивания усиления по каналам. Поскольку предполагается, что предусилитель и усилитель мощности будут соединены постоянно, а при прослушивании музыки через наушники усилитель мощности будет просто отключен от сети, то для уменьшения взаимного влияния устройств второй каскад “продублирован” – для выхода на высокомные наушники добавлен более мощный повторитель на лампе 7С5 в триодном включении. В качестве катодной нагрузки в мощном повторителе я применил интегрированный источник тока, по сравнению с резистором расчетного номинала это позволило уменьшить выходное сопротивление каскада до 120 Ом и увеличить размах напряжения на нагрузке. При сопротивлении нагрузки 300 Ом коэффициент “усиления” по напряжению этого каскада = ~ 0.5, максимальный размах выходного напряжения ~ 5V rms. Естественно, при более высокоомной нагрузке коэффициент усиления каскада приближается к 1, а максимальный размах выходного напряжения – к ~ 50V rms. Несколько слов о примененном мной регуляторе  (R2) – это довольно интересная конструкция ступенчатого регулятора на переключателе и дискретных резисторах, которая применялась в предусилителях Aleph от маэстро Nelson Pass. Конструкция немного странная, довольно объемная  – но, тем не менее в ней есть некий шарм, продуманность и надежность. Это помимо отличных звуковых качеств. Обычно критики ступенчатых регуляторов говорят – “слишком много контактов, резисторов и промежуточных паек”. Я почему-то больше доверяю Nеlson Pass – пайки и контакты безусловно имеют место быть, но звуковые свойства таки отличные.

Основные характеристики предусилителя:

  • Входное сопротивление = 15 кОм.
  • Количество входов = 3 (RCA), количество выходов = 2 (1 шт RCA, + 6.3mm Jack для наушников)
  • Выходное сопротивление c выхода RCA =< 1 кОм. Выходное сопротивление с выхода для наушников = ~ 120 Ом
  • Номинальная нагрузка = от 10 (и выше) кОм по выходу RCA и 200 (и выше) Ом по выходу для наушников.
  • Номинальное входное напряжение ~ 0.33V RMS
  • Номинальное выходное напряжение ~ 1V RMS
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 10 кОм> = 60V RMS (выход RCA)  Максимальное выходное напряжение на выходе для наушников при нагрузке 300 Ом => 5V RMS.
  • Коэффициент усиления ~ 3, может быть раздельно по каналам плавно увеличен до ~ 9.
  • Уровень собственного шума и помех на выходе при “закрытом” входе =<170uV (“взвешено” по кривой “A”)
  • Полоса воспроизводимых частот на выходе RCA при номинальной нагрузке и номинальном выходном напряжении =  5Гц…200кГц с неравномерностью не более 0.5dB. 
  • Коэффициент гармоник на выходе RCA на частоте 1 кГц при номинальной нагрузке и номинальном выходном напряжении <= 0.2%, в основном 2-я и 3-я гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -36 dB.

Схема усилителя мощности – 

Традиционная (для меня) конструкция, три каскада, выходной каскад на лампах 7С5 в ультралинейном включении. Для стабилизации усиления и некоторого уменьшения выходного сопротивления я применил небольшую общую ООС. Смещение выходных ламп автоматическое, настраиваемое индивидуально. Примерно по такой же схеме собран мой основной домашний усилитель. Конденсаторы С6 и С7  – емкостью 1800uF. Блок питания усилителя схемотехнически идентичен блоку питания предусилителя и особенностей не имеет, за исключением того, что применен силовой трансформатор с напряжениями вторичных обмоток 250+250V@400mA, 3.3+3.3V@8A.

Основные характеристики усилителя мощности: 

  • Входное сопротивление = 91 кОм
  • Выходное сопротивление =< 0.47 Ом 
  • Номинальное входное напряжение = ~1V RMS
  • Номинальная нагрузка = 4 и 8 Ом (Отдельные клеммы)
  • Номинальное выходная мощность = 8.5W RMS
  • Коэффициент усиления ~ 8
  • Уровень собственного шума и помех на выходе при “закрытом” входе =<200uV (“взвешено” по кривой “A”)
  • Полоса воспроизводимых частот при номинальной выходной мощности 27Гц…27кГц с неровномерностью не более 0.5dB. Измерено на эквиваленте нагрузки сопротивлением 8 Ом.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 8 Ом при номинальном выходной мощности <= 1%, в основном 2-я и 3-я гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -20 dB. Измерено на эквиваленте нагрузки сопротивлением 8 Ом.

Несколько фото – 

Май 2017 г.                                                                                                 г.Владивосток

Возвращаясь к опубликованному. Настройка режимов усилителя STAX SRM-007t

После публикации заметки о переделке усилителей STAX SRM на 220V меня часто спрашивают о методике настройки усилителей STAX SRM и, в частности – о настройке режимов  усилителя SRM-007t  после замены ламп или просто “для профилактики”.  Суть настройки состоит в контроле  постоянного напряжения на выходе и балансе  выходного каскада усилителя.

Минимальное (в идеале – равное 0V) постоянное напряжение на выходе обеспечивает максимальный размах выходного переменного напряжения, а баланс выходного каскада обеспечивает симметрию выходного переменного напряжения и минимальный уровень искажений.

Выходной каскад SRM-007t собран на 4-х двойных триодах 6CG7, триоды каждой из ламп соединены параллельно – и на этом моменте стоит остановиться более подробно. Дело в том, что  соответствующие выводы “половинок” каждой из ламп не просто соединены между собой, а предусмотрена балансировка – подстройка “одинаковости” режима работы каждой из половинок.

Таким образом, последовательность настройки должна быть такой – сначала балансируем “половинки” триодов в каждой лампе, затем балансируем выходной каскад, затем выставляем близкое к “нулю” постоянное напряжение на выходе. Два последних шага – итерационны, то есть для более точной настройки их нужно выполнить несколько раз, обычно удается установить требуемые напряжения за 2-3 “подхода”.

Плата усилителя  выглядит так –

Для Левого (L-CH) и Правого (R-CH) каналов, если смотреть со стороны передней панели последовательно расположены следующие регулировочные резисторы: TVR1, TVR2, TVR4, TVR3.  Рядом с TVR4 расположены две “тестово-измерительные” пермычки “TP2”, а с TVR3 две перемычки “TP1” – они нужны для измерения напряжения на катодах каждой из “половинок” выходных ламп. Рядом с мощными резисторами R27 R28 (47К) расположены две “длинных” перемычки (R-CH и L-CH) – они нужны для измерения выходного напряжения и балансировки выходного каскада. Около конденсаторов блока питания расположена еще одна “длинная” перемычка – это “общий” (0V, GND).

Итак, крышку усилителя нужно снять, щупы вольтметра присоединить, например к TP1, включить усилитель и подождать минут 10, пока установится тепловой режим. Вольтметр покажет что-то вроде –

Потенциометром TVR3 нужно установить напряжение, максимально близкое к 0V. Если этого сделать не удается, то лампу (в данном случае V1) нужно заменить, ее “половинки” слишком сильно различаются по параметрам.

Аналогичные измерения и настройки нужно проделать с TVR4, TP2.

Затем щупы вольтметра нужно переместить на “длинные” перемычки и вращением движка TVR1 установить напряжение, максимально близкое к 0V. 

Затем “черный” (минусовой) щуп вольтметра нужно переместить на “длинную” перемычку в блоке питания и вращением движка TVR2 установить напряжение, максимально близкое к нулю. Нужно отметить, что из-за определенной температурной инерции “ноль” на выходе довольно нестабилен и постоянно “гуляет” в пределах нескольких вольт. Это является особенностью усилителей SRM, согласно данным сервисных инструкций, допустимый диапазон “гуляния” составляет около 15V.

После завершения настроек усилитель следует выключить, на “длинные” перемычки присоединить щупы осциллографа, на вход – подать сигнал с генератора и проверить баланс выходного напряжения по переменному току.  После включения и прогрева усилителя максимальное выходное напряжение (до видимого начала ограничения сигнала)  должно быть не менее 120+120V rms, ограничение должно происходить симметрично и “плавно”.  Уменьшение размаха максимального выходного напряжения и (или) сильный разбаланс напряжений говорит о старении выходных ламп, то есть о том, что их пора менять.

Март 2017г.                                                                             г.Владивосток

 

Очередные грабли. Продукт неизвестного происхождения.

Примерно с неделю назад мне на ремот принесли весьма забавную конструкцию. Симптомы были такие – при включении из усилителя пошел легкий дымок, но потом все заработало. Меня попросили разобраться – что же это могло быть? Пыль, случайно пробежавшее насекомое или…-?  Открываю и, скажем так – в общем, сильно-сильно удивляюсь. Меня всегда поражают люди, которые не имея никакой склонности и (или) понимания даже основ электроники, смело, так сказать – “берутся за паяльник”. Причем паяльник они почему-то выбирают помощнее, а припой – самый неподходящий, тугоплавкий.

Помимо очевидного – то есть того, что видно на фото – чувство диссонанса и тщетности результата от объема приложенных усилий вызывает конструкция корпуса. Делать корпус из двух “П”- образных частей и затем скреплять их саморезами через центральную дюралевую планку – довольно смелое и “оригинальное” решение, если не сказать больше. При этом все трансформаторы размещены на одной половине нижней “П”.  Естественно и логично (во всяком случе – для меня), что в этом случае в корпусе, во-первых – не хватит места для остальных деталей усилителя (помимо трансформаторов), во-вторых – из-за распределения веса конструкции исключительно на половину нижней половины шасси – эта часть шасси будет провисать и прогнется, то есть такой корпус будет невозможно собрать прочно.  Из-за этого – верхняя половина, в которой сделаны отверстия для доступа к ламповым панелькам – не может быть установлена плотно и точно. Поэтому, хоть и корпус и отделан “древесиной ценных пород”  и покрашен “декоративной эмалью” – считать его готовым изделием никак нельзя, в лучшем случае – это макет и руководство о том, как  ни в коем случае не нужно делать.

Теперь Мартовские Лозунги –

1.Товарищи самодельщики !!! Если у вас есть доступ к металлообработке – не выдумывайте оригинальных конструктивов, делайте стандартное шасси – типа “коробка с крышкой” – и если это действительно вам необходимо – отделывайте его древесиной ценных пород!!! 

2. Размещайте трансформаторы и лампы сверху шасси – экономьте место внутри и облегчайте себе сборку и наладку!!!

3. Не тратьте свои нервы и время на неудобную плотную сборку и поберегите нервы тем, кто будет ремонтировать вашу конструкцию позже!!!   Ура 🙂

В итоге – схему и компоновку пришлось переделать полностью (насколько это было возможно в рамках имевшегося конструктива). Усилитель благополучно “запел” и теперь работает надежно.

Март 2017г.                                                            г.Владивосток

Zen Guru. Ультимативный усилитель для HD800

Весной этого года я пообещал опубликовать  схему “самого лучшего” лампового усилителя для наушников Sennheiser HD800 (S). Время пришло – вот она 🙂zen_guru_1

 

Схема предельно проста – всего один каскад на триоде 6J5, с трансформаторным балансным входом и выходом. Собственно, “особенной” ее делают примененные мной комплектующие – лампы Zenith 40-х годов, трансформаторы Jensen и Hashimoto, электролитические конденсаторы Illinois серии TMA450M (USA) и резисторы Panasonic MRG. В качестве регулятора применен ступенчатый регулятор на дискретных резисторах GoldPoint. Входной трансформатор в этой схеме необходим во первых для более эффективной организации смещения и, во вторых – для гальванической развязки и сопряжения с балансными источниками сигнала. Применение входного трансформатора не только позвляет избежать возможных “земляных петель”, но и ограничивает полосу сигнала частот в “суб” НЧ и “супер” ВЧ, что очень благотоворно сказывается на легкости, натуральности и музыкальности звучания – особенно при подключении цифровых источников. Музыка “льется”…Блок питания – традиционный для моих конструкций, со стабилизатором напряжения на полевом транзисторе. Напряжение на выходе стабилизатора регулируется установкой перемычки между выводами стабилитронов ZD1, ZD2. Напряжение смещения усилительного каскада задается батарейкой B1 – она составлена из двух элементов 3.3V или 3.6V. Схема усилителя самодостаточна и не предполагает модификаций или применения комлектующих других марок. В моем варианте Guru “работает” еще и как предусилитель и собран в одном корпусе с корректором и коммутатором входов, блок питания собран в отдельном корпусе. Несмотря на очевидную простоту, я бы рекомендовал эту схему для сборки только опытными DIYer’ами, так как помимо качества комплектующих получение не просто “хорошего”, а “выдающегося” результата возможно только при правильной компоновке и продуманном монтаже всей конструкции.

На мой слух – в комплекте с наушниками Sennheiser HD800 (S) – это, пожалуй, самый лучший сетап для вдумчивого индивидуального “погружения”, для познания сути и смысла музыки. Этот усилитель будет вашим учителем, вашим проводником, вашим  गुरू  🙂

Октябрь 2016г.                                                                 г.Владивосток

Винил. LCR корректор.

В поисках интересных схемотехнических решений RIAA фонокорректоров на форумах я часто встречал вопросы вроде “…а вот неужели никто не пробовал коррекцию на LCR модулях и, если пробовал – в чем отличие в звучании?”. Признаться, до недавнего времени я тоже “полноценно” не пробовал такой тип коррекции, предполагая, что и традиционный RC вариант более, чем достаточен. Тем не менее, где-то с год назад мне в процессе сложного и многоступенчатого обмена комплектующими 🙂 по случаю досталась пара LCR RIAA 600 Ом модулей от компании Silk Audio.  Примерно тогда же я отслушал их на макете, отметив ровное и плотное звучание – но при слишком высокой чувствительности к наводкам. На этом испытания закончились и модули отправились в “тумбочку” до лучших времен.  Лучшие времена наступили летом этого года, после того, как я испытал на своей вертушке различные винтажные картриджи и одноопорный тонарм  Opera Consonance T1288. Поскольку с картриджами и тонармами мне все более-менее ясно, я решил таки подразобраться с дальнейшим исследованием типов коррекции и довести макет с LCR модулями до готового результата.

1. В чем смысл применения LCR коррекции?

Во-первых, это готовый корректирующий модуль со строго нормированной АЧХ. Во-вторых, поскольку входной импеданс LCR модуля = 600 Ом, схемотехнически возможно построить корректор без емкостной связи между каскадами, используя “стандарные” 600-ом трансформаторы, широко применявшиеся ранее в студийной аппаратуре. При этом токи сигнала, проходящие через цепи коррекции имеют существенно большие амплитуды по сравнению с традиционными RC цепями. В третьих, сопротивление LCR модуля постоянному току мало и выходной импеданс  = 600 Ом, что позволяет для дальнейшего усиления сигнала применить каскад со сравнительно низким входным сопротивлением, что, в свою очередь – существенно снижает уровень наводок на его входе. Тем не менее, на практике это не избавляет от необходимости тщательного экранирования модуля. В четвертых, уважаемые мной специалисты утверждают, что LCR, LR и особенно Rx корректоры звучат “достовернее, четче, яснее и музыкальнее”, чем RC. Я тоже должен был это услышать 🙂

2.Трудности с первым каскадом.

По всей видимости, модули от Silk Audio собраны по такой схеме:

lcr_riaa

Конденсаторы, согласно данным Silk Audio, рассчитаны на рабочее напряжение не более 100V DC. Как один из возможных вариантов, “классически-винтажная” схема корректора могла бы выглядеть например так:

lcr-phono-stage

Я бы, конечно, мог применить другие лампы, гальваническую связь между каскадами, выпрямитель на пп диодах, стабилизатор-фильтр на транзисторе и т.п. – но и в этом случае устройство получилось бы (на мой взгляд) черезмерно большим и тяжелым.

Основная проблема заключается в первом каскаде и его согласовании с низким сопротивлением нагрузки. Во-первых, он должен усиливать сигнал не менее, чем в 30…50 раз, во-вторых, его выходное сопротивление должно быть ниже 600 Ом и в третьих – постоянный потенциал на его выходе не должен превышать 100 Вольт. То есть – если рассматривать простой каскад с резистором в качестве анодной нагрузки –  нужна лампа с внутренним сопротивлением не более 600 Ом, u = 50….70, с приличным раскрывом характеристик и хорошей линейностью в рабочей точке с +70…+90V на аноде и -1…-2В – на сетке. Я, например, таких ламп не знаю. 🙂  Если же рассматривать “составной” каскад, то в принципе SRPP на 6С45П-ЕВ вполне может подойти, следует лишь проверить ток сетки в выбранном режиме. Помимо ламп, я так же рассматривал варианты входного каскада на малошумящих полевых транзисторах. Что-нибудь вроде таких конфигураций вполне может сработать, хотя, конечно транзисторы – это не наш метод:

lcr_riaa_fet001

3. Макетирование и итоговая схема.

В процессе макетирования я решил попробовать так называемый “гибридный SRPP”:

gsrpp_sc

4. Схема корректора:

lcr_riaa_001

На всякий случай, для большей ясности – привожу приблизительный расчет по перегрузочной способности первого каскада.

Напряжение на выходе “типичного” ММ картриджа на частоте 1000Hz при линейной скорости записи 5cm/sec составляет ~ 5mV. Максимальная линейная скорость записи на LP диск ограничена шириной звуковой дорожки и не может быть больше ~ 12cm/sec, напряжение на входе корректора при этом составит = 12mV. Пусть первый  каскад имеет коэффициент усиления = 50, тогда  напряжение на его выходе будет ~ 0.6V. Исходя из выбраного режима, максимальное выходное напряжение на нагрузке 600 Ом = 6…7V, что, в общем-то обеспечивает хороший запас по перегрузочной способности. Тем не менее, стоит отметить, что если в вашей коллекции много EP дисков на “45”, макcимальная линейная скорость записи которых может составлять до 33cm/sec, то входной каскад корректора желательно немного доработать. В частности – вариант на полевых транзисторах с напряжением смещения 200mV и  напряжением источника питания меньше 40V в этом случае выглядит совсем не привлекательно.

Итак – Первый каскад – 6AC7 (6Ж4) в триодном включении, рабочая точка 90V@15mA смещение = – 0.7…1V. В качестве анодной нагрузки применен интегральный источник тока IXYS IXCP10M45S, сигнал снимается с его катода. В такой конфигурации каскад имеет коэффициент усиления ~ 40…50, выходное сопротивление ~ 50Ом, при максимальном токе нагрузки около 10…12mA, что на нагрузке 600 Ом позволяет получить амплитуду сигнала до ~  6…7V.

Второй каскад особенностей не имеет, в качестве нагрузки применен 1:1 трансформатор с Ra = 5K. Вполне возможно построить второй каскад по такой же схеме, как и первый.

Блок питания – типичный для моих конструкций – анодное напряжение – стабилизированное, стабилизатор – простой параметрический на полевом транзисторе. Накал питается выпрямленным и стабилизированным напряжением постоянного тока.

Основные характеристики:

  • Входное сопротивление = 47 кОм (может быть изменено установкой дополнительных резисторов)
  • Выходное сопротивление =< 2 кОм (в варианте коммутации выходного трансфоматора 1:1)
  • Номинальная нагрузка = от 10 (и выше) кОм
  • Номинальное выходное напряжение ~ 1V RMS
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 10 кОм = 60V RMS
  • Коэффициент усиления ~ 180
  • Уровень собственного шума и помех на выходе при “закрытом” входе =<150uV (“взвешено” по кривой “A”)
  • Отклонение суммарной АЧХ от стандарта RIAA в диапазоне частот 20Гц…20кГц = не более 0.5dB.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 100 кОм при номинальном выходном напряжении <= 0.2%, в основном 2-я и 3-я гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -20 dB.

Несколько фото – 

Обратите внимание на “поставленный в угол” предусилитель Nagra PL-P.

Корректор собран в одном корпусе с предусилителем, который по совместительству является и упоминавшимся ранее усилителем для высокоомных наушников – Zen Guru.  Схему опубликую чуть позже.

Август 2016г.                                                                   г.Владивосток

P.S. О звуке. В этом же корпусе на этом же месте до LCR корректора находился RC корректор на 6SF5 + 6AС7. Блок питания и внутренняя разводка остались практически те же, что и до переделки.rc_riaa_inside

Поэтому я считаю, что характерные различия в подаче “звука” от смены типа коррекции я уловил в полной мере. Во-первых, это область НЧ – с LCR они более полновесны, разрешающая способность выше, переход от НЧ к СЧ – стал как бы “более гладкий и ясный” 🙂  Во вторых – это более стабильная “сцена” при изменении громкости и несколько лучшая объемность, наполненность звучания. В-третьих, переход от СЧ к ВЧ так же стал “более гладкий и ясный”. Можно сказать, что звучание с LCR – при сохранении музыкальности и пластичности – позволило более явно услышать некие ускользавшие ранее тончайшие особенности записи.  В общем и целом – применение LCR  модулей в коррекции – вполне оправданно 🙂 и я пожалуй, продолжу опыты с ними.

Иногда они возвращаются. Часть 4. Еще раз о 300В

За годы протекания “ламповой болезни” в процессе изготовления и отладки усилителей, мне удалось послушать несколько вариантов 300В, в том числе и WE выпуска 56 года. Причем схемотехнически усилитель был практически один и тот же и режимы подстраивались “один в один” (360V 80mA). К сожалению, это не было одним непрерывным прослушиванием, различные лампы периодически приносились и уносились, оставляя в памяти субъективное впечатление. Фундаментальная проблема в сравнительной интерпретации результатов субъективных впечатлений различных испытателей состоит как минимум в неоднозначной трактовке терминов “ламповый звук”, “неокрашенный звук” и избирательной слуховой памяти. Так, например если я слышу резкий и сухой звук и предполагаю высокий уровень 3-й гармоники, то другой эксперт может сказать что это всего лишь черезмерно выделенный тональный баланс в области “верхней середины” 🙂

Итак, из всех слышаных мной 300В самое плохое впечатление оставили JJ – звук сухой, резкий, высокие – “песочные”. Звук можно назвать в целом “тонально неровным”, а резкость ВЧ попытаться скомпенсировать кабелями.

Далее – Саратовки – очень хорошие лампы – чистый, ровный, объемный звук с немного жестким верхом. Аналогично, звучание на ВЧ можно исправить межблочниками и акустическими кабелями из хорошей меди.

Valve Art – звук – насыщенный, тонально неравномерен с явным акцентом в области НЧ. Высокие – вполне натуральные, исправлять ничего не надо. Объемность звука – средняя, примерно такая же, как у Саратовок.

Psvane 300B Mark II – очень насыщенный, равномерный звук. Высокие – мягкие и объемные. Возникает ощущение “динамики”, движения  и течения музыки. Музыка “льется”. Явно проявляется эмоциональная составляющая произведения, с первых аккордов звук привлекает внимание и заставляет слушать и думать. Одни из моих любимых 300B.

Sophia Electric 300B Mesh Plate – в целом похожи на Psvane за исключением некоторой “зажатости” звука. Впрочем, звук довольно мелодичный и “текучий”, на мой взгляд – “динамика” несколько занижена, даже относительно Светланок.

KR Audio 300B Baloon Type – пугающе ровная лампа. Тональный баланс (по сравнению, например с Psvane) – очень нейтральный, настолько, что сначала даже может показаться скучным и “эмоционально- сдержанным”. Но основная особенность, которая сразу “бросается в уши” – это сцена, объемная и одновременно структурная. Динамика звука – на уровне Psvane. Отличная лампа, которая пожалуй позволяет делать выводы о музыкальных произведениях “без прикрас”. Звук, исполнение – как на ладони. Слышно все, в том числе и недостатки драйверной лампы 🙂

WE 300B – еще более ровная тонально, чем KR Audio. Ньюансировки не просто тонкие, а микротонкие. Звук очень нейтральный, чистый текучий и одновременно динамичный. Динамика выше, чем у KR – и, на мой взгляд – это самое основное отличие между ними. Лампа мне очень нравится, но — не могу сказать, что звук, который она дает “мой” на 100%. И, естественно все, на чем в усилителе сэкономил – начинает “проявляться на слух”. Тот самый случай, когда конструкцию можно улучшать до бесконечности, пока не закончатся средства.

В итоге вполне однозначно выяснилась закономерность – чем ближе 300В к “оригиналу” тем звук более объемней, структрурированней и при этом нейтральней тембрально. То есть – если драйверный каскад не вносит “окраса” в тембры, то звук однотакта на 300В получается совершенно далек от того, что обычно называют “теплым ламповым звуком”. Он объемен, структрурирован и выразителен ровно настолько, насколько это присутствует в записи и “подается” так, как подает звук источник.

В этом – основное отличие однотактного выходного каскада на “хорошей” 300В от 6550/KT88, KT100, 807, 6CB5A  и им подобных ламп.

То есть получается, что звук “хорошей” 300B – наиболее близок к реальному звуку источника. А далее получется, что если этот вывод верен, то для проявления “истинного голоса лампы” схемотехника усилителя на 300В должна строится так, чтобы примененные решения сохраняли нейтральность звучания, не внося в схему элемента “случайности”. То есть – кенотрон как выпрямитель применять нежелательно, анодное напряжение нужно стабилизировать, режим работы выходного каскада устанавливать посредством фиксированного смещения и т.п.
Но – это только если “вывод верен”. Представленная ниже схема основана на этом предположении 🙂

300bse_sch_001

Блок Питания:

300bse_sch_002

Схема – предельно проста, основная сложность, возникающая при ее повторении – это грамотный монтаж и качественные комплектующие. По комплектующим – я рекомендую резисторы Kiwame или Panasonic, электролитические конденсаторы CDE и Panasonic.  Многооборотный подстроечный резистор – Bourns 3540S. Для получения желаемого чистого, ровного и нейтрального звучания противопоказано применение электролитических конденсаторов Mundorf, Black Gate, резисторов AudioNote и не имеет никакого особого смысла применение конденсаторов Jensen. Сокеты ламп – только тефлоновые  или, в крайнем случае – черные карболитовые с цанговыми позолоченными контактами. В качестве монтажного провода необходимо применять серебряную и (или) медную моножилу в тефлоновой изоляции (сигнальные и вспомогательные цепи) и качественный посеребренный провод в тефлоновой изоляции (например Belden серии 83) – в цепях накала и питания. По трансформаторам – очень желательно применение трансформаторов, указанных на схеме. При крайней необходимости и ограниченном бюджете возможно применение трансформаторов Hammond (126B(C) – межкаскадный, 1630SEA – выходной, 373EX + 266L(M)16 анодный и накальный).  Конструктивно усилитель необходимо оформить на стальном, алюминиевом или медном шасси.

Вполне возможен и другой подход – составить схему таким образом, чтобы на звук усилителя существенное влияние оказывали вспомогательные элементы, подобранные на слух по вкусу автора. Применить кенотрон, автоматическое смещение, “винтажные” конденсаторы и т.п. Такой подход очень интересен и вполне допустим, но звук такой конструкции будет исключительно авторским и, в общем-то не очень-то соответствующим истинному “звуку” той или иной выходной лампы. Вот хороший вариант:

300bse_sch_003

В принципе при грамотном подходе ничто не мешает скомбинировать эту и предыдущую схемы в нужной пропорции.

На этом тему 300В считаю для себя раскрытой полностью 🙂

 Сентябрь 2016г.                                                               г.Владивосток

Иногда они возвращаются. Часть 3. Однотактник на 6V6G

Это одна из тех конструкций, которая способна изменить вашу ориентацию. 🙂 Как-то я уже упоминал об этом усилителе, о том что он навсегда изменил мое понимание музыки.

Но, поскольку время не стоит на месте, я предлагаю два варианта схемы – “классический” и современный.  Звучание обоих вариантов имеет много общих черт, отличия в основном заключаются в представлении НЧ диапазона и в стабильности, отчетливости представляемых звуковых образов. Сразу хотел бы предупредить тех, кто решит повторить эти схемы – без генератора и осциллографа грамотно настроить эти вроде бы несложные конструкции на самом деле очень непросто. То есть “хорошо звучать” они будут, но вот добиться максимума можно только с подходящим измерительным оборудованием.

  1. “Классический” вариант

Эту старинную схему (с теми или иными ошибками) легко можно найти на просторах интернета. Два каскада усиления – на триоде и звуковом лучевом тетроде, охвачены петлей общей ООС. “Фишка” схемы – в правильном выборе напряжения на второй сетке выходной лампы, в этом так же заключается и основная трудность ее настройки. При отключенной ООС и заданном токе анода нужно корректировать напряжение на второй сетке таким образом, чтобы выходной каскад был наиболее линеен при выходной мощности, близкой к максимальной. Затем, регулируя глубину ООС нужно, во первых добиться желаемого выходного сопротивления и, во вторых – одинакового усиления левого и правого каналов. Усилитель довольно широкополосен в области ВЧ, поэтому в схему введены дополнительные элементы C5  и R11C6, которые, в зависимости от качества выходного трансформатора – убирают “дребезг” на ВЧ при тестировании схемы меандром и демпфируют вероятный паразитный резонанс выходного трансформатора в области 30…100 кГц. По этой же причине от правильного монтажа зависит не только звучание, но  и принципиальная работоспособность  конструкции.

6v6se_sch_001

  2. “Современный” вариант

Этот вариант отличается отсутствием элементов R7C3 и схемой блока питания, поэтому я и приведу только схему блока питания.

6v6se_sch_003

Основная “идея” – это стабилизация анодного напряжения и напряжения второй сетки, что весьма существенным образом “проясняет” звучание усилителя в области НЧ, придавая НЧ пассажам – законченность, четкость и структурность. Подстройка режима выходного каскада осуществляется подбором R10, очень желательно для этого варианта подобрать пару выходных ламп с максимально близкими характеристиками. Субъективно может показаться, что усилитель, по сравнению с вариантом 1 – стал “как бы менее красиво- певуч”, но на мой взгляд у поющего “Bel Canto” явно улучшается дикция и добавляется драматической выразительности  🙂

При правильной настройке оба варианта усилителя в полной мере позволяют оценить так называемый “пентодный” (в данном случае – “тетродный”) звук. Для работы с акустикой открытого типа уровень ООС полезно уменьшить в 2…4 раза. Конструкция легко “масштабируется” для более мощных выходных ламп и трансформаторов, очень интересен  вариант схемы с 6SF5 в качестве драйверной лампы и 807 – в качестве выходной.

2005….2016г.                                                                  г.Владивосток

 

Двухтактные усилители для “трудной” изодинамики.

Примерно в конце позапрошлого года я закончил макетирование на мой взгляд таки довольно “забавного” усилителя для изодинамических наушников. По результатам слуховых испытаний макета было создано два серийных образца под общим названием “Victor’s Light Voice (vLv) – IZO”.

Дело в том, что  сотни страниц обсуждения на специализированных форумах посвящены так называемой “раскачке” изодинамических наушников “Топ” сегмента, выпускаемых компанией HiFi Man. Суть обсуждения сводится к тому, что “де факто” предполагается, что HiFiMan выпускают наушники с совершенно невероятными звуковыми характеристиками – но… вот только есть одна маленькая проблемка – наушники настолько низкочувствительны, что услышать “во всей полноте”  и оценить в полной мере их звучание можно исключительно на “специально – особом” усилителе, найти который – просто нереально сложно-сложно и очень, очень дорого 🙂  При этом конструкции на лампах зачастую исключают из обсуждения, мотивируя это тем, что они формально якобы не обеспечивают необходимой мощности и имеют слишком большие габариты.

Приведенные ниже “Замечания” в основном имеют отношение к транзисторным усилителям. Но, в некоторой степени, косвенным образом – ламп это тоже касается  – и чуть позже я расскажу почему более подробно.

Замечание №1. На мой взгляд, проблема так называемой “раскачки”- помимо низкой чувствительности обычно вызывается неравномерностью импеданса и недостаточно широкой полосой полной мощности усилителя.  Как правило,с импедансом у изодинамики особых проблем нет – зависимость сопротивления излучателей от частоты довольно ровная и мощность “забираемая” ими от усилителя не сильно меняется в зависимости от частоты и спектрального состава сигнала. А вот с полосой  полной мощности у большинства “традиционно спроектированных” усилителей проблема имеется. В рамках традиционной схемотехники для обеспечения широкой полосы полной мощности – необходим как минимум “энерговооруженный” блок питания. Разработка такого блока требует определенного опыта и знаний, то есть – экономически затратна, сама конструкция требует индивидуальной подстройки, интеллектуально сложна в практической реализации и не позволяет делать изделия легкими и гламурно-анорексично-миниатюрными.

Замечание №1.1. Как вроде бы совершенно логичные рассуждения приводят к фатально ошибочным (в смысле влияния на качество звучания) расчетам – можно посмотреть например здесь – Упрощенное обоснование выбора мощности БП.

Замечание №2. В серийном производстве для “продвижения” продукта выгоднее наращивать такие стратегически выигрышные “знаковые” характеристики, как  “выходная мощность” и “коэффициент нелинейных искажений” (как правило без расшифровки приводимых цифр и методики измерений). Получается, что проще и дешевле штамповать “изделия” формально соответствующие “знаковым” характеристикам , чем выпустить действительно хорошо звучащую конструкцию, требующую индивидуальной настройки. К сожалению, в последнее время такие тенденции прослеживаются и в мелкосерийном производстве и даже в DIY. Например, вот “знаковые” характеристики одной из популярных конфигураций усилителя, название которого начинается на “β” 🙂 — выходная мощность  2×36Вт@4Ом при 0.003% THD — и это в коробочке размерами 280х330х60мм и весом 6 кГ. При этом не уточняется, сколько именно минут  (или секунд?) эта коробочка сможет отдавать в нагрузку заявленные 72 Вт хотя бы на одночастотном тестовом синусоидальном сигнале. Совершенно очевидно, что с низкочувствительными наушниками такой усилитель не справится – даже если и не будет ограничения сигнала по амплитуде, то на пиках сигнала из-за узкой полосы полной мощности будет наблюдаться “плавание” спектрального состава сигнала. В звуке такой эффект проявляется как преобладание, выделение СЧ диапазона вплоть до проявлений “сибилятивности” на спектрально плотных записях, звучание можно охарактеризовать как громкое, но легковесное и “крикливо-истеричное” 🙂  Подбором кабеля, как многие советуют – исправить такое звучание невозможно.

Замечание №3. Дело в том, что цифры “мощности” и “коэффициента искажений”  имеют весьма отдаленную связь с объективными ощущениями того, звучит ли усилитель “уверенно, наполненно и мощно“, а так же “чисто и прозрачно”.

Два усилителя на лампах, представленные ниже – вполне уверенно это доказывают 🙂

Первая конструкция == “Light Voice IZO DHT” – с выходным каскадом на прямонакальных триодах.

Схема усилителя – Light Voice IZO DHT_001

Схема усилителя типична для моих конструкций – входной трансформатор-фазоинвертор, два каскада усиления. Особенность состоит в выборе рабочей точки выходного каскада, выбранный режим позволяет применить как прямонакальные триоды 2A3 (NOS или современные), так и замечательные триоды от Emission Labs – EML 45, известные своими уникальными звуковыми характеристиками. Для периодического контроля режимов ламп выходного каскада на верхней панели усилителя установлены специальные одиночные разъемы. Выходной трансформатор – Lundahl LL1623/PP в нестандартной коммутации, которая позволяет снимать с вторичной обмотки балансный сигнал.

Схема блока питания – Light Voice IZO DHT_PS_001

Блок питания – вполне традиционен, трансформатор питания Hammond 372JX, выпрямитель на полупроводниковых диодах, фильтр напряжения питания – на полевом транзисторе. Накал ламп выходного каскада питается от отдельных трансформаторов Hammond 266PA12 (2 шт), выпрямленным и стабилизированным напряжением постоянного тока. Стабилизаторы выполнены на микросхемах LT1083. Для облегчения теплового режима на верхнюю часть шасси блока питания установлены дополнительные теплоотводы. В случае выходных ламп 2A3 для питания накала каждой из них потребуется  2.5A, итого – 5A на канал, 10A на весь усилитель. Кабель и разъемы для соединения блока питания с блоком усилителя выбраны и выполнены с необходимым запасом то току.

Основные технические характеристики —

  • Входное сопротивление >= 12 кОм
  • Выходное сопротивление =< 1.5 Ом
  • Минимально допустимое сопротивление нагрузки – 4 Ом
  • Номинальный диапазон подключаемых нагрузок – 8 Ом….1 кОм
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 100 Ом >= 10 В (RMS)
  • Максимальная выходная мощность на нагрузке 8 Ом >= 8 Вт (RMS) (на канал)
  • Полоса пропускания в режиме “большого” сигнала (Сопротивление нагрузки = 8 Ом, уровень выходного напряжения = 0.707 от максимального) не уже – 16 Гц…..22 кГц при неравномерности не более 1 dB
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц, измеренный в режиме “большого”
    сигнала (см выше) =<0.5%
  • Уровень шумов и помех на выходе усилителя, при закороченном входе и
    при подключении к питающей сети через регенератор с заземлением =<
    20uV

Вторая конструкция == “Light Voice IZO” – с выходным каскадом на косвенонакальных лучевых тетродах в ультралинейном включении.

Схема усилителя – Light Voice IZO_001

Схема усилителя типична для моих ранних конструкций – три каскада усиления, первый каскад – усилитель напряжения, второй каскад – фазоинвертор-драйвер. Длинный “хвост” фазоинвертора – драйвера выполнен на полупроводниковом регулируемом источнике тока, что позволило обеспечить хорошую симметрию выходного напряжения каскада и упростить его настройку при некотором разбросе параметров ламп.  Выходной каскад – на лучевых тетродах 6L6G в ультралинейном включении, с автоматическим смешением. Выходной трансформатор – Hashimoto с Raa ~ 8К @ 16Ом. Выдающееся качество выходных трансформаторов позволяет охватить усилитель неглубокой петлей ООС, которая снижает выходное сопротивление усилителя и стабилизирует коэффициент усиления, тем самым немного нивелируя возможный разброс ламп.

Схема блока питания – Light Voice IZO_PS_001

Блок питания – вполне традиционен, трансформатор питания Hammond 372JX, выпрямитель на полупроводниковых диодах, фильтр напряжения питания – на полевом транзисторе. Накал всех ламп питается от одной накальной обмотки трансформатора питания, для снижения уровня наводок и помех ее потенциал поднят над общим делителем напряжения.

Основные технические характеристики —

  • Входное сопротивление >= 12 кОм
  • Выходное сопротивление =< 2.5 Ом
  • Минимально допустимое сопротивление нагрузки – 16 Ом
  • Номинальный диапазон подключаемых нагрузок – 30 Ом….1 кОм
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 30 Ом >= 18 В (RMS)
  • Максимальная выходная мощность на нагрузке 16 Ом >= 20 Вт (RMS) (на канал)
  • Полоса пропускания в режиме “большого” сигнала (Сопротивление нагрузки = 30 Ом, уровень выходного напряжения = 0.707 от максимального) не уже – 15 Гц…..70 кГц при неравномерности не более 1 dB
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц, измеренный в режиме “большого”
    сигнала (см выше) =<0.2%

Декабрь 2014…Февраль 2016г.                                                         г.Владивосток

PS Большинство схем, которые я публикую – это вариант, предельно близкий к последнему 🙂 Не исключаю возможности и оставляю за собой право при сборке очередного экземпляра той или иной конструкции вносить в схему изменения, положительно влияющие на звучание. Оценка степени положительности влияния – исключительно моя, субъективная. Безусловно, аргументированное мнение заказчика всегда принимается с особым вниманием.

Баланс, который на самом деле – Мост.

Довольно часто “подвинутые и дорогие” усилители для наушников имеют так называемый “балансный” выход. Можно ли его на самом деле считать “балансным” и какие преимущества он дает?

Проясним термины.

“Балансным” или “симметричным”  принято называть такой принцип передачи сигнала, при котором один сигнал передается сразу двумя “потоками”, где второй поток инвертирован относительно первого, то есть передается в противофазе. Те из аудиотехников, которые постоянно работают с профессиональной концертной аппаратурой прекрасно знают, что коммутация компонентов балансными кабелями позволяет эффективно бороться с помехами и наводками на кабели.

Balance_Sig_01

Итак, при балансном типе передачи  сигнал “раздваивают” и один из “раздвоенных” сигналов инвертируют. Передача ведется по двум проводникам, при этом предполагается, что внешние помехи в одинаковой степени наводятся на оба проводника . В приемнике один из сигналов инвертируют “обратно” и суммируют с не инвертированным. Полезный сигнал складывается и увеличивает свою амплитуду вдвое, а наведенные помехи компенсируются.

В чем преимущество?

Преимущество такой передачи сигнала очевидно – можно использовать кабели большой длины и при даже низком уровне сигнала на стороне “приемника” не будет наводиться значительных помех. В профессиональном сценическом звуковом оборудовании широко используются балансные кабели диной от 2 и до 50 метров. Поскольку при балансном соединении передача сигнала ведется по двум проводникам, то балансный кабель – это всегда как минимум три проводника для одного канала (при трех контактах  в разъеме один проводник или экран – это “общий”).

В условиях жилого помещения  уровень наводок и помех, по сравнению с сценической площадкой – незначителен и соединение по балансному стандарту не практично в плане излишнего усложнения схемотехники – так как из-за увеличения количества активных компонентов схемы разделения, двойного инвертирования и сложения могут внести больше искажений в исходный сигнал. То есть для “домашней” аппаратуры преимущества балансного подключения совершенно не очевидны.

Загадка “балансного” усилителя.

На мой взгляд, термин “балансный” усилитель возник в теме персонального аудио как часть маркетинговой стратегии продаж обычных усилителей с мостовым включением нагрузки. Загадочное название появилось для “отвязки” от ненужной ассоциации с концертным оборудованием, которое, в самом общем случае – совсем не “Hi-End” и даже не “Нi-Fi” 🙂

Схема  мостового включения нагрузки выглядит так:

Balance_Sig_02

Как известно, стратегия маркетинга начинается с “визуализации”. На рисунке выше – визуально видны разделение и симметрия сигнала. Отсюда – первоначальное, еще осторожно- красивое название такой конструкции как “симметричный усилитель”, а немного позднее из профессионального аудио был заимствован заманчивый и в чем-то загадочный термин  – “балансный”. Для тех, кто хотя бы более-менее “в теме” – верное название обозначенной конфигурации было и осталось прежним  – мостовое включение, то есть – такой способ коммутации нагрузки, когда два усилителя работают на одну нагрузку, удваивая напряжение на ней.

Где, когда и зачем необходимо мостовое включение нагрузки.

Потребность в мостовом включении уходит “корнями” в особенности характеристик транзисторов. Особенность работы усилительного каскада на транзисторе таковы, что амплитуду тока в нагрузке можно получить довольно большую, а вот диапазон напряжений, в котором транзистор работает более-менее линейно – весьма ограничен. Для большинства аудио усилителей допустимое напряжение источника питания не превышает 50В, таким образом, для обычной домашней акустики сопротивлением, например 8 Ом, очевидно вычисляется технологическое ограничение по подводимой мощности =  ~ 150 Вт (RMS).  – что в общем-то для домашних условий – более, чем достаточно.  А вот для концертной акустики требуется повышенная мощность, получить которую можно лишь увеличив напряжение – и именно для этого используется мостовое включение нагрузки. Забавно, что для низкочувствительных наушников проблема получения требуемой мощности чем-то похожа на проблему с концертной акустикой. 🙂

Зачем нужен режим повышенной мощности в усилителях для наушников?

Есть ряд моделей изодинамических наушников, которым требуется усилитель с высоким выходным напряжением, примерно таким, как у мощных усилителей для акустики. Но – обычные домашние усилители мощности далеко не всегда можно использовать для наушников – как правило фоновые шумы и помехи от блока питания, не слышные при прослушивании через акустические системы, хорошо слышны в наушниках. При этом, из-за сравнительно высокого сопротивления нагрузки требования к выходному току отбираемому нагрузкой от такого усилителя существенно (в разы) ниже, чем для усилителя для акустики.

Возможно ли улучшение качества звучания при мостовом подключении нагрузки?

Если взять два “средних” усилителя с низким уровнем искажений при низких амплитудах сигнала, то для одной и той же нагрузки – при мостовом подключении может показаться, что возможно сохранить качество звука при более высоком уровне громкости. Или – на той же громкости при мостовом подключении может показаться, что искажения могут быть ниже, чем при обычном. На самом деле – из-за технологического разброса компонентов создание полностью идентичных усилителей невозможно, и еще более нереально обеспечить полностью идентичную термостабильность их характеристик в пределах общего конструктива. Неидентичность характеристик неизбежно ведет к ошибке сложения сигнала на нагрузке и к росту уровня искажений. Близкая идентичность характеристик уменьшит ошибку сложения сигнала, но приведет к изменению спектрального состава искажений.

Таким образом, для “средних” усилителей для наушников применение мостового подключения нагрузки исключительно для увеличения громкости мне кажется бессмысленным – как с точки зрения качества, так и относительно стоимости конструкции.

Но – если применить индивидуальный подход – то есть решение с минимально технологически возможным набором компонентов максимального качества, продуманную и термостабильную схему с индивидуальной подстройкой режимов каждого экземпляра, грамотную архитектуру блока питания, то – при условии балансного источника сигнала мостовое подключение нагрузки действительно способно полностью решить проблему получения необходимого уровня мощности при отличных качественных показателях.

Итак, конкретизируем.

Термин “балансный усилитель” по отношению к усилителю для наушников – всего лишь маркетинговый термин, обозначающий усилитель с мостовым подключением нагрузки. Более того, не существует ни одной модели наушников, излучатели которых можно было бы подключить по реальной балансной схеме, с тремя сигнальными проводниками на канал. Соединение каждого из излучателей с усилителем каждого из каналов по двухпроводной схеме по сути – мостовое, его преимущество заключается только в возможности получить на нагрузке сигнал удвоенной амплитуды напряжения. Никакого преимущества в смысле уменьшения уровня искажений сигнала на нагрузке такое подключение не дает. Спектральный состав искажений при мостовом подключении нагрузки – отличается от спектра искажений при “обычном” подключении.

Апрель 2016г.                                                                    г. Владивосток

P.S. При покупке готового “фирменного” усилителя не стоит недооценивать маркетологов, которые умело играют на сформированном ими же мнении, что  “балансный усилитель – это вершина качества” и на самом деле выпускают на рынок весьма посредственные бюджетные модели.

P.S.S. Хотел бы отметить, что задача создания комплиментарной пары недорогих, мощных, высоковольтных и одновременно линейных транзисторов окончательно так и не была решена.

P.S.S.S. Проблема получения нужного напряжения для “раскачки” изодинамических наушников, которая так мучительно трудно решается в транзисторных усилителях – для усилителей на лампах вообще не проблема. Всех дел на пять минут –  нужно лишь выбрать подходящий выходной трансформатор – и никаких “мостов” 🙂