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

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

Коммутатор-регулятор на трансформаторах Silk

Много лет тому назад я собрал свой первый Django – трансформаторный регулятор громкости и коммутатор входов, так называемый “пассивный предусилитель”. Конструкция произвела неизгладимый эффект и с тех пор я периодически к ней возвращаюсь, и вот – недавно вернулся вновь. 🙂

Самое важное в этой конструкции – это возможность построения внешнего “пассивного” регулятора горомкости, без источника питания и активных усилительных элементов. Во-первых, эта возможность обуславливается тем, что трансформаторный регулятор, по сравнению например c резистивным – во всем диапазоне регулирования имеет более низкое выходное сопротивление. Так происходит потому, что трансформатор “приводит” сопротивление, видимое со стороны первичной обмотки к вторичной пропорционально квадрату соотношения витков обмоток. Во-вторых, трансформатор обеспечивает гальваническую развязку источника и приемника и убирает из сигнала постоянную составляющую, паразитные инфранизкочастотные наводки и существенно ослабляет высокочастоные наводки и помехи. В-третьих, трансформатор передает мощность сигнала из первичной обмотки во вторичную с очень малыми потерями. Сравним с резистивным регулятором – например, при уровне сигнала 2V RMS ток через регулятор номиналом 10 кОм составит 0.2mА и мощность, рассеиваемая “в тепло” на резисторах составит ~  0.4mW. В случае сигнального трансформатора с КПД ~95…98% потери мощности сигнала будут не более 0.02mW, а в реальных условиях – еще меньше. Меньше потерь сигнала означает больше полезной мощности в нагрузке, меньшее влияние контактов разъемов, переключателей, соединительных кабелей и сохранение без потерь исходного тонального баланса – во всем диапазоне регулировки и что особенно важно – при малых уровнях (громкости) сигнала.

Но конечно, трансформаторный регулятор имеет и свои недостатки – как же без них. Во-первых, он довольно дорогой, что объективно обуславливается выбором материалов и трудоемкостью  изготовления. Во-вторых, как известно, трансформаторы имеют свой “звук” и вносят в сигнал свои характерные искажения. Здесь нужно отметить, что все элементы электронной схемы добавляют в сигнал свои искажения 🙂  и искажения трансформаторов – не самые худшие из них, так как при правильном выборе материала сердечника и верном расчете – их спектр довольно узкий и они значимо проявляются только при выходе за расчетный режим эксплуатации. В-третьих, и с этим трудно поспорить – трансформаторы имеют определенные частотные ограничения и сдвигают фазу сигнала на краях частотного диапазона – что, кстати характерно для любых устройств передачи и обработки сигналов. В-четвертых, входной импеданс трансформаторного регулятора изменяется в зависимости от положения движка переключателя на вторичной обмотке. На мой взгляд, для большинства источников сигнала это не является проблемой. При необходимости входной импеданс всегда можно ограничить заданным значением, подключив параллельно первичной обмотке высококачественный резистор требуемого номинала.

Если же рассматривать вопрос с практической точки зрения –  то есть как возможность сборки готового устройства – то компания SAC с 2009 года серийно выпускает трансформаторы – регуляторы Silk STA-522A обладающие прекрасными техническими характеристиками и замечательными звуковыми качествами.

Silk STA-522A – Трансформаторный регулятор уровня аудио сигнала.

  • Индуктивность первичной обмотки = 1100H
  • Материал сердечника – Supermalloy
  • Материал обмоток – медь
  • Расчетный максимальный уровень входного сигнала = 8V RMS 
  • Частотный диапазон при максимальном уровне входного сигнала = 10Hz….35 kHz, спад на краях диапазона не более 1 dB
  • Коэффициент нелинейных искажений сигнала при максимальном уровне входного сигнала 8V RMS @1000Hz <= 0.1%
  • Ошибка в пределах диапазона регулирования < = 0.5% 

Вот мой вариант пассивного предусилителя коммутатора на этих трансформаторах – 3 RCA входа и 1 выход:

 

 

Переключатели Seiden (Japan), разъемы СМС Gold, разводка традиционным для моих конструкций “винтажным” американским проводом медь и медь+серебро в тефлоне, припой – традиционный для моих конструкций серебросодержащий Kester USA (62/36/2).

В зависимости от поставленных задач предусилитель может быть выполнен по небалансной, по балансной,  по комбинированной (часть входов – балансные XLR, часть – RCA, выходы – XLR и RCA), так и по независимой четырехканальной схеме исключительно с XLR коммутацией.

Обычные вопросы, которые интересуют при практическом применении трансформаторного регулятора:

  • Есть ли необходимость полной гальванической развязки входа и выхода ? В трансформаторном регуляторе первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга и сигнальные “общие” входа и выхода так же могут быть полностью изолированы друг от друга. На практике это позволяет избежать так называемых “земляных петель”,  то есть ситуации, когда сигнальные общие соединяются с корпусами устройств, а корпуса в свою очередь напрямую соединяются с “третьим” выводом разъема питания. В этом случае, если разводка сети питания – трехпроводная, то корпуса источника и приемника сигналов соединяются через кабели питания. Соединение корпусов через сигнальные кабели вместе с соединением через кабели питания образует замкнутый контур (“петлю”), на которую могут наводиться различные помехи. На практике такая петля образуется довольно редко, поскольку обычно корпуса устройств соединяются с сигнальным общим и с третьим выводом разъема питания через резисторы. В этом случае контур (“петля”) оказывается низкодобротным и наводимые на него помехи эфеективно ослабляются. Поэтому – на практике вполне достаточно той развязки, что дает трансформатор и в дополнительном разделении “сигнального общего” нет никакой необходимости.
  • Источники и приемники сигнала с разделительными электролитическими конденсаторами на входе и (или) выходе. Иногда случается, что разделительные электролитические конденсаторы имеют небольшой ток утечки. Этот ток наводит на обмотке (первичной и (или) вторичной) небольшой паразитный потенциал, и при переключении входов или регулировке громкости вдруг проявляются легкие “щелчки”. Их можно существенно уменьшить, зашунтировав обмотки трансформатора высококачественными резисторами, которые замкнут паразитные токи на общий. Что-нибудь вроде 100кОм в первичке и 20кОм во вторичке будет вполне достаточно. Или – как вариант – нужно проапгрейдить конденсаторы в источнике и (или) приемнике сигнала.
  • Для какой системы такой регулятор подойдет лучше всего ? На мой взгляд, такая “коробочка” – это must have для продвинутого аудиофила, она незаменима при необходимости быстрой коммутации нескольких устройств. Ну а насчет системы – мне кажется, что этот регулятор лучше всего впишется в очень музыкальную минималистическую систему высокого уровня. Пара источников, пассивный регулятор и оконечный усилитель мощности, очень высококачественные соединительные кабели  – вот и весь набор оборудования для полного погружения в निर्वाण.  

नमस्ते   🙂

Январь 2011г….Сентябрь 2018г.                                                              г.Владивосток

Моя система 2018. LCR Корректор

Это мое третье приближение к оптимальной конфигурации корректора на 600-ом LCR модулях. В этот раз я решил протестировать классический вариант, с согласованием импедансов при помощи межкаскадных трансформаторов. Итак, вот схема одного из двух опробованных мной вариантов:

Как видите – четыре каскада, два межкаскадных (один из них выполняет роль выходного) трансформатора, два межкаскадных конденсатора. Полное игнорирование идеи “короткого тракта”, а с учетом того, что корректор подключен к предусилителю – циничное игнорирование.  🙂  Тем удивительнее то, что на сегодняшний день – этот корректор (в моей системе) – наиболее прозрачный, динамичный и “стабильный” по звучанию из всех, что я слышал.  Я был очень озадачен таким звуковым результатом – поскольку он в общем-то противоречит техническому здравому смыслу. По всей видимости, даже с учетом вдвое большего (чем это обычно требуется) количества каскадов усиления – тот положительный вклад, который приносит в звук низкоимпедансная LCR коррекция – существенно “перевешивает” те (ранее незаметные!!!) звуковые артефакты связанные с применением классических высокоимпедансных RC цепей.

По схеме.

Первый каскад собран на двойном триоде 7F7 (можно применить 6113, 6SL7, 5751,12AХ7  и т.п.) и имеет коэффициент усиления =~30, второй каскад собран на тетроде 7С5 (можно применить 6V6GT, 6F6GT) в триодном включении, его коэффициент усиления =~1.8, LCR модуль ослабляет сигнал еще примерно на ~14 dB, таким образом при входном напряжении ~5mV (RMS)@1000Hz на выходе LCR модуля получаем ~55 mV. Далее сигнал усиливается третьим каскадом (коэффициент усиления =~12) и через межкаскадный конденсатор и регулятор уровня подается на четвертый каскад – с трансформаторной нагрузкой. В зависимости от того, какой требуется максимальный уровень выходного сигнала и насколько низкое требуется выходное сопротивление – выходной трансформатор может быть скоммутирован с коэффициентом передачи 1:1 или 1:0.5, коэффициент усиления каскада при этом будет 8 или 4, а выходное напряжение при этом будет ~ 5.4 или 2.7V (RMS), выходное сопротивление корректора во втором случае составит ~ 1 кОм. На практике, если выходного напряжения в пределах ~ 1…2V (RMS) – достаточно, то выходной трансформатор может быть такой, же как во втором каскаде и выходное сопротивление корректора в этом случае составит ~ 600 Ом. Более того, если применить транформаторы с приведенным сопротивлением первичной обмотки ~ 20K – например Hashimoto HL-20K-6 или Silk L-941S, то в качестве лампы второго каскада вполне можно применить “классический” двойной триод с Ri ~ 7K (VT231, 6SN7, 7N7,12AU7  и т.п.). Это позволит несколько уменьшить габариты конструкции и облегчить требования к блоку питания. На мой взгляд – это очень перспективный вариант корректора – схема остается примерно такая же, только лампы другие. 🙂

Блок питания выполнен по классической (для моих конструкций) схеме, анодное и накальное напряжения стабилизированы. В принципе, если применять  высококачественные трансформаторы питания Hashimoto – то при тщательно продуманном монтаже вполне возможно питание накала напряжением переменного тока, а анодное напряжение можно не стабилизировать, применив  RCLC фильтры.

Конструкция собрана на стандартном “классическом” шасси Hammond, состоящем из деревянной рамки и двух алюминиевых (верхней и нижней) панелей. Не могу сказать, что это оптимальный вариант шасси для корректора, тем не менее – уровень шумов, наводок и помех на выходе – очень низкий. Вероятно, напряжение источника питания стабильно и хорошо отфильтровано, а монтаж выполнен более-менее оптимально.  🙂

Корректор обладает выдающейся устойчивостью к перегрузкам, к “щелчкам” и инфранизкочастотным помехам – межкаскадные трансформаторы в этом помогают очень хорошо. На мой взгляд, хоть себестоимость конструкции довольно высока, но – разумно обоснована, поскольку соотношение “цена/качество – очень хорошее. В этом конкретном случае – применение дорогостоящих высококачественных трансформаторов и LCR модулей дает очевидный, слышимый и эффектный звуковой результат. 

Несколько Фото. 

 

Май 2018г.                                                                                        г.Владивосток

Моя система 2018. Усилители Мощности

Усилители собраны в виде моноблоков – на имеющихся в наличии шасси Hammond этот вариант компоновки мне показался наиболее удобен и практичен. Монтаж моноблоков НЕ зеркален.

Схемотехника традиционна – за основу взята схема усилителя “Ella” (см. статьи ~2012 года), я ее немного переработал исходя из имеющихся ламп и трасформаторов. Насчет ламп- это все те же “военные” локтальные лампы 40-х годов, о которых я уже упоминал в статье про корректор на “военных” триодах. Выходные трансорматоры – Hashimoto, трансформаторы питания – Raphaelite.

По схеме – три каскада, входной каскад -SRPP – он задает общие “динамические” звуковые характеристики усилителя, второй каскад ФИ по схеме Шмидта (Schmitt Phase Splitter) – он сохраняет “музыкальность”- оба каскада на лампах 7N7. Выходной каскад на лампах 7С5 или 5B/255M с рабочей точкой максмально  близкой к режиму работы в классе “А” с ультралинейным включением ламп и с автоматическим регулируемым смещением. На сегодгодняшний день такой тип смещения я считаю наиболее оптимальным. По сравнению с фиксированным регулируемым смещением общий уровень искажений получается несколько выше, но клиппинг – существенно “мягче”, то есть при перегрузке искажения нарастают не так резко и их рост на слух малозаметен. Я считаю это очень важным звуковым преимуществом. Для уменьшения выходного сопротивления, уменьшения уровня и гармонизации спектра искажений, а так же для стабилизации коэффициента усиления и для меньшего влияния на звук импеданса акустики я применил неглубокую общую ООС. В этой конструкции применение общей ООС очень желательно, хотя и не обязательно.

Блок питания – вполне традиционный для моих конструкций – с выпрямителем на полупроводниковых диодах и фильтром на полевом транзисторе, особенностей не имеет и поэтому его схему я не публикую 🙂

Основные технические характеристики:

  • Входное сопротивление = 10 кОм
  • Выходное сопротивление =< 0.87 Ом 
  • Номинальное входное напряжение = ~0.7V RMS
  • Номинальная нагрузка = 4 и 8 Ом (Стандартно = 4 Ом)
  • Номинальная выходная мощность = 9W RMS
  • Уровень собственного шума и помех на выходе при “закрытом” входе =<200uV (“взвешено” по кривой “A”)
  • Полоса воспроизводимых частот при номинальной выходной мощности = 18 Гц…48кГц с неравномерностью не более 0.5dB. Измерено на эквиваленте нагрузки сопротивлением 8 Ом.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 8 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 8 Ом.

Этот усилитель прекрасно сочетается с выскочувствительной многополосной акустикой с умеренно “сложным” импедансом и дает динамичное, объемное, насыщенное и музыкальное звучание. Возможно, что это наиболее интересный двухтактный усилитель малой и (или) средней мощности с выходным каскадом на экранированных лампах. 🙂 

Несколько Фото. 

 

Апрель 2018г.                                                                                        г.Владивосток

Моя Система 2018. Предусилитель

Для начала я отвечу на парочку часто задаваемых вопросов (ЧАзВО) 🙂 – а зачем в системе предусилитель ? И не противоречит ли добавление дополнительного устройства идее так называемого “короткого” тракта ?

В большинстве случаев, когда в системе несколько источников, а усилители мощности часто модифицируются или меняются –  как минимум внешний коммутатор входов – необходимая вещь. Вариант с пассивным коммутатором – регулятором на практике не очень удобен. Во-первых, из-за необходимости коммутации сигнала после регулятора на вход усилителя, то есть – от устройства с довольно высоким выходным сопротивлением на устройство с высоким входным сопротивлением получаем традиционную проблему с сильной зависимостью звука от характеристик соединительных кабелей. Во-вторых, поскольку на выходе пассивного коммутатора- регулятора уровень сигнала ниже, чем на входе – получаем дополнительный источник наводок в системе. Логично применить после регулятора хотя бы буфер с низким выходным сопротивлением…Ну а если можно (и нужно!) применить буфер, то почему бы не применить усилитель? Помимо решения проблемы с кабелями и наводками, это позволяет более рационально распределить усиление в системе, снизить требуемую входную чувствительность усилителей мощности и, как вариант – применить в их входных цепях лампы с меньшим усилением и большим раскрывом характеристик. Это, в свою очередь – улучшает перегрузочную способность всей системы, уменьшает уровень, улучшает и “стабилизирует” состав искажений при перегрузке. Помимо всего прочего – это удобно для отладки и опробования различных схемотехнических решений, поскольку в этом случае оконечный усилитель мощности можно сделать “короче” на один каскад и при отладке очередной конструкции нет необходимости каждый раз устанавливать в нее регулятор уровня и коммутатор входов.

Таким образом, добавление предусилителя в систему идее так называемого “короткого тракта” не противоречит. При этом, как показало дальнейшее развитие событий – “короткий тракт” это в лучшем случае всего лишь “достаточное” условие, а отнюдь не необходимое.

Итак, схема предусилителя — Он идентичен усилителю Zen Guru, за исключением того, что в качестве регуляторов применены трансформаторы от компании Silk Audio. Применение трансформаторных регуляторов вызвано тем, что они у меня  были и я хотел их испытать. В отладочном варианте я установил все переключатели, рекомендованные схемой включения Silk–>> System_2018_Silk. Опыт показал, что эти переключатели – лишние и их применение не дает никакой практической пользы. В частности, практическая реализация “разрыва общей земли” на практике не работает без балластных резисторов, шутирующих первичную обмотку и скорее приведет к росту паразитных наводок и помех, а не к их уменьшению. Параллельная коммутация первичных полуобмоток (+6dB) в данном конкретном случае – так же не имеет смысла, поскольку усиления в системе вполне достаточно и без этого, а уменьшение в 4 раза приведенного входного сопротивления вызывает некоторые сомнения в целесообразности такой коммутации.

Исходя из опыта владения трансформаторным регулятором Django я сделал вывод, что для “звука”  применение регулирующих трансформаторов несколько улучшает ощущение “динамики” и “подвижности” на малых уровнях сигнала, что в общем-то для домашнего аудио при прослушивании музыки через акустические системы – не очень-то актуально. 🙂 И, кстати – как показали мои дальнейшие “изыскания” – низкоомный резистивный регулятор, нагруженный на входной трансформатор, дает аналогичный эффект при гораздо меньшем уровне наводок и помех. Для внимательных читателей – в большинстве моих усилителей регулятор уровня построен именно по такой схеме.

Тем не менее, я таки применил трансформаторный регулятор – в основном из-за тяги к схемотехническим квестам-приключениям. Не могу рекомендовать такое решение для повторения, особенно начинающим аудиостроителям – “подводных камней” в нем значительно больше, чем практической пользы для звука. Кроме того, я смонтировал предусилитель на шасси Hammond c деревянной окантовкой, то есть фактически без экрана. Это была вторая часть схемотехнического квеста – и я так же не рекомендую ее к повторению. Эстетически шасси выглядит довольно привлекательно, но на практике – не удобно в обработке и не оптимально для монтажа. Применение закрытого стального шасси с деревянными накладками – более рационально.

Несколько Фото. 

 

И конечно, светлые шурупы крепления разъемов позже были заменены на черные. 🙂

Апрель 2018г.                                                                                        г.Владивосток