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

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.

Последнее путешествие усилителя Jadis DA30.

Эта история о конструкции с трудной, но счастливой судьбой – о домашнем усилителе моего хорошего знакомого и эзотерика Николая.

Когда-то, давным -давно это был усилитель Jadis DA-30.

На фото – экземпляр усилителя, аналогичный “Николаевскому”.  Заявленные производителем характеристики обещали следующее-

  • Рекомендованный диапазон нагрузок – от 4 до 16 Ом
  • Выходная мощность (@1kHz, THD ~0.6%) = 25W
  • Полоса пропускания по уровню -3dB = 20Hz…35кHz
  • Полоса пропускания по уровню -0dB = 20Hz…17кHz
  • Номинальная входная чувствительность = 320mV
  • Входное сопротивление = 100K

Ну что-же – минимум подробностей и все честно, чего не скажешь об информации на сайте jadis electronics. Как это обычно бывает  в таких случаях, в описании присутствовали мифы о “25 Вт на канал в Классе А” и о “Минимальной обратной связи”.

Схема DA-30 очень похожа на эту –  Jadis_JA30_Power_AmplifierJadis_JA30_PSU

за исключением того, что присутствуют регулятор уровня и селектор входов, выходные лампы KT88 и накал всех ламп запитан от регулируемого источника тока выпрямленного напряжения. Из схемы совершенно очевидно, что без ООС, сигнал которой снимается со вторичной обмотки выходного трансформатора- эта конструкция вообще нормально работать не сможет, а лампы выходного каскада  включены в “ультралинейном” режиме  и работают в “классическом классе” АВ. Мощность, которую “выдает” такой выходной каскад без захода в класс АВ – всего лишь около 8 Вт. Тем не менее, звучал усилитель весьма приятно, насыщено, но – совершенно “не динамично”, как-бы расслабленно.

В своей системе Николай “расслабляться” никому не дает 🙂 , поэтому в скором времени усилитель подвергся серии апгрейдов, а именно – входные и выходные разъемы были заменены на WBT и Cardas, ламповые панельки – заменены на тефлоновые с цанговыми контактами,  регуляторы и коммутатор заменены на DACT, резисторы в сигнальных цепях – на Kiwame, межкаскадные конденсаторы- на Jensen Copper Foil PIO, конденсаторы в питании – на Rubycon Black Gate (тогда они еще были доступны). После этого звучание усилителя существенно улучшилось – появилась отличная детальность в сочетании с так называемой “микродинамикой”, звук стал ясный, пластичный и льющийся, комфортный и “домашний”. Пожалуй, это был технологичесий максимум  схемотехнического решения от Jadis. Но Николаю хотелось большего.  Послушав несколько моих конструкций и таки довольно сильно переживая за результат, он обратился с просьбой переделать усилитель полностью.   Ну что-же- полностью так полностью, почему бы и нет  🙂

За основу я взял усилитель “Sun Duck” – три каскада, гальваническая связь между первым и вторым каскадами, лампы выходного каскада – в триодном включении с фиксированным регулируемым смещением. Усилитель охвачен небольшой (менее 10dB) отключаемой общей ООС. Проведенные тестовые замеры показали, что выходные трансформаторы – отличного качества,  с ними каскад на KT88 в триодном включении при выдаваемой в нагрузку мощности  16Вт легко обеспечивает полосу от 20 Гц до 25 кГц, коэффициент гармоник при этом составляет менее 1%.

Силовой трансформатор, к сожалению, оказался довольно “обычным” и ощутимо нагревался при работе, поэтому я его несколько разгрузил, применив отдельный трансформатор для питания накала. В ходе тестовых прослушиваний Николаем было принято решение отказаться от электролитических конденсаторов в цепях питания- таким образом конструкция усилителя логично превратилась в двухблочную – основные конденсаторы фильтра питания были вынесены в отдельный блок. Схемы усилителя после переделки (в реальности – после двух последовательных переделок, обратите внимание на выходной каскад) —

Николай охарактеризовал звучание получившейся конструкции как “сверхдинамичное”, с выдающейся детальностью, и очень высоким разрешением. В общем, настоящий “Hi-End” весьма серьезного уровня.

Шли годы 🙂  И вот, недавно Николай по-случаю послушал еще одну интересную систему с усилителями моей конструкции – моноблоками на 300B. Вероятно, что-то в их звучании так его впечатлило, что в феврале этого года я сделал еще один, на этот раз  окончательный и бесповоротный upgrade его усилителя. Назвал его “Final Trip”  (Последнее Путешествие или  Последний “Улет” – тут уж что кому ближе)

Усилитель стал двухкаскадным, в качестве лампы первого каскада я применил пентод С3g в триодном включении, нагруженный на межкаскадный  фазоинверторный трансформатор Hashimoto A-105. Выходной каскад – на KT88 в триодном включении, с фиксированным смещением. Выходной трансформатор был перекоммутирован так, чтобы при подключенной нагрузке в 8 Ом Raa было ~ 5.6 кОм.  Основные конденсаторы фильтра блока питания по прежнему вынесены в отдельный блок, но в корпусе усилителя все-таки есть несколько электролитических конденсаторов (C1, C2).

После переделки звучание усилителя изменилось коренным образом – при сохранении всех достигнутых ранее “динамических” свойств в звуке проявилась удивительная текучесть, плавность, музыкальность, тактичность. Усилитель хочется слушать не выключая, звук захватывает, поднимает и несет в потоке музыки… В общем –  Final Trip.  🙂

Май 2009….Февраль 2015                                                                 г.Владивосток

Пара комплектов моноблоков, или 2×2=4

После изготовления Предусилителя “С3g+Hashimoto” у его счастливого владельца появилась идея, что стоит, пожалуй несколько “продолжить” усилительный тракт – то есть изготовить к предусилителю комплект оконечных усилителей мощности. Но – какие же оконечники предпочесть  – ламповые или транзисторные ? После некоторого обсуждения было принято решение – сделать два комплекта – один на лампах, а второй – гибридный, с выходным каскадом на транзисторах.  Для удобства в практической эксплуатации габариты каждого из моноблоков должны были быть не более 450x450x300 мм, внешне моноблоки должны выглядеть идентично. Такой подход к решению поставленной задачи мне наиболее симпатичен, и я взялся за работу с большим энтузиазмом. В итоге появилось две очень интересные конструкции.

1. Оконечные усилители – моноблоки. Гибридное Решение.

За основу была взята схема моего усилителя для наушников – Zen Hybrid. Усилитель двухкаскадный, однотактный, входной каскад – усилитель напряжения – на лампе, выходной каскад – усилитель тока – собран на мощных полевых транзисторах IRFP240. Поскольку предполагаемое минимальное сопротивление нагрузки составляет около 3.5 Ом, ток покоя выбран ~ 4A. При таком токе покоя ограничение максимальной выходной мощности в основном определяется габаритными характеристиками примененных радиаторов. Исходя из заданных (см выше) геометрических размеров, при размещении радиаторов на боковых сторонах корпуса и исходя из того, что при размещении усилителя в стойке с аппаратурой максимальная температура радиаторов не должна превышать 60 градусов (Цельсия :))  – расчетная выходная мощность получилась примерно  30W на канал. Для того, чтобы на выходной мощности 30W обеспечить полосу пропускания хотя бы 100 kHz, входной каскад усилителя напряжения должен обеспечивать на задающем напряжение смещения выходного каскада делителе напряжения и затворе транзистора IRFP240 сигнал с амплитудой напряжения не менее 15V и тока не менее 7 mA. Этим требованиям вполне удовлетворяет каскад  по схеме SRPP на лампе 6Н6П.

Принципиальная схема усилителя – 2x2_Hybrid_Amp

Схема блока питания – 2x2_Hybrid_Amp_PS

Основные технические характеристики:

  • Входное сопротивление, кОм = 10
  • Выходное сопротивление, Ом <= 0.3
  • Номинальное входное напряжение = 1V RMS
  • Коэффициент усиления = 10
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 3.5 Ом >= 10V RMS
  • Максимальная выходная мощность на нагрузке 3.5 Ом >= 25W RMS
  • Полоса воспроизводимых частот на нагрузке 3.5 Ом при уровне выходной мощности = 0.9 от максимальной = 10Гц….100кГц
  • Коэффициент гармоник, измеренный на нагрузке 3.5 Ом при уровне выходной мощности = 0.9 от максимальной (эталонная частота = 1 кГц) <= 1%, при этом уровень третьей гармоники меньше уровня второй более чем на 20 dB, уровень более старших гармоник достоверно измерить не удалось.
  • “Взвешенный” уровень шумов и помех на выходе усилителя при закороченном входе <= 0.1 mV RMS

2. Оконечные усилители – моноблоки. Вариант на лампах. KT88 + Hashimoto.

Поскольку у Предусилителя C3g + Hashimoto организован балансный выход, обеспечивающий достсточное усиление и выходное напряжение сигнала не менее 15V я решил построить ламповый вариант моноблоков  по двухтактной двухкаскадной схеме с балансным входом.

Принципиальная схема усилителя – 2x2_Tube_Amp

Входной каскад собран на NOS двойном триоде 6SN7GTB производства компании Zenith (USA) по балансной схеме с “заземленными” катодами. Коэффициент усиления каждого плеча каскада = 15, выбранный режим обеспечивает максимальное выходное напряжение не менее 90V RMS, что c более чем достаточным запасом гарантирует полную “раскачку” выходного каскада, который собран на  подобранной по параметрам паре отличных лучевых тетродов Psvane KT-88 (Mark II), в триодном включении. В качестве выходного трансформатора я применил Hashimoto HW-60-5. На мой взгляд – на сегодняшний день это лучшие из серийно выпускаемых двухтактных трансформаторов, сочетающие отличные технические и  музыкальные характеристики с превосходным качеством производства.

Схема блока питания – 2x2_Tube_Amp_PS

Основные технические характеристики:

  • Входное сопротивление, кОм = 10
  • Выходное сопротивление, Ом <= 1.5
  • Номинальное входное напряжение = 2.5V RMS
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 3.5 Ом >= 9V RMS
  • Максимальная выходная мощность на нагрузке 3.5 Ом >= 22W RMS
  • Полоса воспроизводимых частот на нагрузке 3.5 Ом при уровне выходной мощности = 0.9 от максимальной = 20Гц….70кГц
  • Коэффициент гармоник, измеренный на нагрузке 3.5 Ом при уровне выходной мощности = 0.9 от максимальной (эталонная частота = 1 кГц) <= 1.2%, при этом уровень третьей гармоники меньше уровня второй более чем на 25 dB, уровень более старших гармоник меньше уровня третьей на 20 dB.
  • “Взвешенный” уровень шумов и помех на выходе усилителя при закороченном входе <= 0.5 mV RMS

Несколько Фото –

Июль…Ноябрь 2014 год                                                                     г.Владивосток

Гибридный усилитель оказался популярным. Вот вариант исполнения – от  Александра. По моему, интересное конструкторское решение корпуса и хорошая компоновка, получилось весьма неплохо.

 

“Le Monstre” Jean Hiraga и LCD

Monster Zen V1

Случилось так, что один замечательный человек, профессиональный строитель высочайшего класса и очень талантливый рассказчик –   приобрел наушники LCD-3 и, естественно обратился ко мне за усилителем для них 🙂  Заказчик – меломан со стажем, но при нашей с ним общности вкусов его музыкальное восприятие несколько не совпадает с моим. В подаче музыки ему в первую очередь необходимы напор и “динамика” – без этого суть музыкального произведения от него как бы “ускользает”, кажется неполной. Спокойствие и неяркая философская многослойность Zen ему не подошли….Задача непростая, но – почему бы и нет, можно попробовать.

При обдумывании конструкции я принял решение сделать двухтактный усилитель с выходным каскадом в классе А, с максимально широкой полосой в области НЧ и, желательно – ВЧ  – при минимальном количестве усилительных элементов. Это потенциально должно убрать факторы, сдерживающие так называемые “напор” и динамику при сохранении хорошего музыкального разрешения . Естественно, я совсем не первый, кто задумался над подобной конструкцией – поэтому  за основу был взят замечательный усилитель “Le Monstre”, спроектированный известным разработчиком Jean Hiraga в 1982 году. Его статью см в разделе “Литература”.

Схема усилителя Jean Hiraga  “Le Monstre” :Hiraga-Monstre-Monster-Class-A-amplifier-schematic

Как видно, усилитель состоит из двух симметрично-комплиментарных плеч, каждое из которых по сути представляет собой по однотактному усилителю в классе А, работающих на общую нагрузку. Усилитель не имеет разделительных конденсаторов на входе, выходе и в цепи ООС  и фактически является усилителем постоянного тока. В области ВЧ полоса пропускания ограничивается только частотными свойствами примененных транзисторов.

К сожалению транзисторы, которые применил Jean Hiraga в оригинальной конструкции, сейчас уже не выпускаются. Более-менее подходящая замена такая ==>>  2SK170 = 2SK246, 2SJ74 =2SJ103, 2SC1775, 2SD756 = BC550  , 2SA872, 2SB716 = BC560 , 2SD844= TIP3055  2SB754 = TIP2955.

“Старые” и “новые” полевые транзисторы довольно серьезно различаются по параметрам, поэтому режимы работы схемы были пересчитаны заново.

О полевых транзисторах.

Вот справочные листы на комплиментарную пару  полевых транзисторов 2SK246 (datasheet_sk246) и 2SJ103 (datasheet_2SJ103). Обратите внимание на то, что эти транзисторы разделяются на группы (GR, BL,V) по параметру Idss. Так же нужно пристально взглянуть на график Id-Vds. Напрашивается три очевидных вывода – во первых,  “комплиментарность” характеристик SK246 и 2SJ103 таки довольно приблизительна, во вторых – линейности их характеристик существенно различаются и, в третьих – для создания хотя бы приблизительно симметричной двухтактной схемы транзисторы предварительно следует отобрать как минимум по параметру Idss.

После закупки по 10 шт 2SK246GR и 2SJ103GR мне удалось отобрать четыре пары 2SK246GR  и две (!) шт  2SJ103GR c Idss = 3.9…4mA. В моем случае 2SJ103 имели очень большой разброс. Исходя из этих данных режим работы первого каскада выбран следующим образом – ток покоя = ~ 0.5*Idss, при этом наиболее линейная область получается при напряжении смещения примерно 0.4…0.5V. (При выборе рабочей точки график Id-Vds следует “масштабировать” по оси Id исходя из измеренных значений Idss)

Схема Усилителя Hiraga_Headphone_new

Схема довольно проста. В каждом плече – каскод на входе  и составной транзистор по схеме Шиклаи (Sziklai) на выходе. Про каскодную схему на входе (почему и как) хорошо написано в оригинальной статье Jean Hiraga. Совершенно очевидно, что для минимума четных гармоник необходимо, чтобы усиление плеч было максимально близким, поэтому отбор транзисторов по характеристикам крайне желателен.

Блок питания – двухполярный нестабилизированный. О влиянии на звук транзисторного усилителя стабилизации напряжения источника питания я уже упоминал ранее – см. Усилитель Zen V. Версия 10.12  Диоды выпрямительного моста зашунтированы конденсаторами, фильтр построен по многозвенной C-R-С схеме. Трансформатор питания – тороидальный мощностью 200VA, с межобмоточным и внешним ленточным экранами.

Наладка усилителя проходит в два этапа. На первом этапе выходной каскад отключается и проводится предварительная настройка входного каскада – подстройкой резистора R5 добиваются одинакового падения напряжения на резисторах R3 и R4.  Затем нужно подать на вход усилителя синусоидальный сигнал амплитудой 0.2…0.3V RMS и проконтролировать форму сигнала на коллекторах T3 и T5.  Следует помнить, что выходной каскад на биполярных транзисторах управляется током, поэтому не стоит обращать особого внимания на сравнительно небольшое выходное напряжение и усиление первого каскада.

На втором этапе подключается выходной каскад, ток покоя контролируется падением напряжения на резисторах R12 и R13. Желаемый ток покоя устанавливается подбором резисторов R3  R4 (при увеличении номинала ток возрастает). Для нагрузки сопротивлением от 25 Ом я рекомендую выбрать ток покоя ~>= 0.5А. “Ноль” на выходе подстраивается резистором R5. При нестабилизированном блоке питания вполне нормально, если напряжение на выходе будет “гулять” в пределах +- 10mV, наушникам от этого никакого вреда не будет. На этом наладку усилителя можно считать завершенной. 🙂

Об обратной связи.

В этом усилителе петля общей ООС выполняет несколько функций. Во-первых, определяет коэффициент усиления по напряжению, во-вторых, уменьшает выходное сопротивление усилителя и уровень искажений и, в- третьих – поддерживает потенциал выхода максимально близким к “0”. По логике перерасчета, если сопротивление в цепи истоков транзисторов первого каскада увеличилось, то следовало бы и увеличить величину резисторов в цепи ООС таким образом, чтобы соотношение R11 и  R10 было таким же, как в оригинальной схеме, это вроде сохранило бы степень влияния ООС на режим первого каскада по постоянному току в той же степени. Тестирование усилителя выявило следующую зависимость – увеличение номиналов резисторов цепи ООС с одной стороны, потенциально увеличивает “дрейф” нуля на выходе усилителя, с другой стороны, поскольку влияние ООС так же возрастает, то видимых изменений величины “дрейфа” не наблюдается. Поскольку в моем варианте усилителя выходные транзисторы работают в весьма щадящем тепловом режиме при токе покоя, далеком от  максимального паспортного значения – особого дрейфа нуля не наблюдается и при “старых” номиналах резисторов ООС. Я принял решение оставить их практически без изменений.

О надежности конструкции.

Как усилитель для наушников конструкция имеет очень хороший запас прочности, спокойно переносит замыкание выхода на “общий” и долговременную работу на короткозамкнутую нагрузку. В качестве “теста на выносливость” я примерно 30 минут “слушал” усилитель практически на полной мощности, закоротив его выход пинцетом. Пинцет нагрелся, а с усилителем ничего не случилось 🙂 При включении усилителя во время установления напряжения питания на выходе возможно проявление некоторых слышимых “звуковых артефактов”, но уровень их невелик и никакой опасности для нагрузки они не представляют. Поэтому применение дополнительных схем защиты и реле задержки подключения нагрузки в этой конструкции я считаю необязательным.

О Звуке

Звучит усилитель динамично, строго. В целом можно охарактеризовать звучание как очень чистое, ровное, с некоторым акцентом на вокал – примерно в той же степени, как это наблюдается у ламповых усилителей на пентодах. НЧ – строгие, сдержанные и ооочень глубокие. Черезвычайно высокая детальность, хорошая сцена. Не могу сказать, что я любитель именно такого звука – но определенный “шарм”  и “порода” 🙂 безусловно присутствуют.

Основные технические характеристики –

  • Входное сопротивление = 47 кОм
  • Выходное сопротивление =< 1 Ом
  • Номинальная нагрузка = от 25 (и выше) Ом
  • Номинальное входное напряжение = 0.4V RMS
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 1 кОм = 9V RMS
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 20 Ом >= 7V RMS
  • Коэффициент усиления ~ 20
  • Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке = 20 Ом при выходном напряжении = 0.9 от максимального = 0 Гц (постоянный ток) ….500 кГц.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 20 Ом при выходном напряжении = 0.9 от максимального <= 0.5%, в основном 2-я и 3-я гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -10 dB.
  • Время выхода на рабочий режим =< 30 min, это связано установлением теплового обмена в корпусе усилителя.

Выводы и итоги.

Схема Jean Hiraga пожалуй, является лучшим двухтактным аудио усилителем, собранным на дискретных компонентах.  К сожалению, комплиментарность полупроводниковых приборов – весьма приблизительна и дальнейшее развитие так называемых “идей” полупроводниковой схемотехники возможно только с применением операционных усилителей.  За очень редким исключением, линейность дискретных полупроводниковых приборов, как усилителей переменного напряжения без использования ООС – посредственная, принципиально хуже, чем у вакуумных ламп-  тем не менее весьма интересный результат может получиться в гибридных схемах, в каскадах усиления тока.

При наладке схем на транзисторах, у меня часто возникает ощущение, что современная полупроводниковая схемотехника – продукт враждебного инопланетного разума, чуждый истинной природе человека планеты Земля. Тем не менее, я таки сделал один экземпляр “Monster Zen” в качестве “запасного-транзисторного” домашнего усилителя мощности. После завершения этой конструкции мне пришло отчетливое понимание, того что с транзисторами ТОЧНО пора завязывать. 🙂

И еще один вариант, с выходным каскадом на полевых транзисторах:

Апрель 2014                                                                                    г. Владивосток

PS  За прошедший год мне удалось отыскать некоторое количество оригинальных комплектов транзисторов. На них были сделаны два замечательных варианта усилителя –

1. Zen AKG (с увеличенной выходной мощностью и умощненным блоком питания, что позволило усилителю вполне уверенно “раскрыть” такие трудные наушники, как AKG K1000)

2. Zen Monster Balance – полностью балансная конструкция, четыре идентичных усилителя в одном корпусе, счетверенный ступенчатый регулятор уровня на прецезионных резисторах, умощненный блок питания) –

На сегодняшний день (31.10.2015) опыт сборки, наладки и прослушивания различных вариантов усилителя Zen Monster с широким “ассортиментом” наушников позволяет мне со всей уверенностью заявить, что эта конструкция, пожалуй – один из самых лучших (если не самый лучший) полупроводниковый усилитель для изодинамики.  А по эффективности и оптимальности схемотехнического решения – ему нет равных. И это не реклама, а всего лишь малая часть моего глубочайшего уважения к автору этой конструкции – талантливому инженеру Jean Hiraga.

Двухтактный усилитель для наушников STAX. Версия на октальных лампах.

За последние пару лет ко мне часто обращаются с просьбой сделать усилитель, который бы “раскрыл” 🙂 все возможности электростатических наушников. Естественно, я часто задавал себе вопрос – а почему же “родные” усилители STAX, по мнению слушателей – не “раскрывают” возможности их же собственных наушников? На мой взгляд, помимо известных производственно – технических – финансовых трудностей компания STAX в определенном смысле стала жертвой своей же рекламы. Электростатические наушники всегда позиционировались ей как единственные, имеющие черезвычайно малый уровень искажений и самую высокую “верность” воспроизведения. Естественно, и усилители для них разрабатывались с соответствующими “модными” параметрами – минимальным уровнем гармоник, широким диапазоном частот и т.п.  По всей видимости, определенные ограничения инженерно- производственной базы и необходимость вписаться в заданный бюджет + приверженность к концепции “погони за цифрами” = не позволили компании STAX довести серию своих усилителей до адекватного аудиофильского уровня. На мой взгляд, самой интересной в звуковом смысле является серия SRM-006t. Но изделия даже этой серии, хоть и отличается весьма пластичным и тонально ровным звучанием – явно не обладают сколь-нибудь приличной динамикой и разрешающей способностью.  Поэтому тот, кто хотя бы один раз послушал DIY усилитель на лампах для электростатических наушников – к “фирменным” изделиям STAX уже никогда не вернется…

Этот усилитель разрабатывался и испытывался в двух вариантах — с тетродным включением ламп выходного каскада + общая ООС и с триодным включением ламп выходного каскада, без общей ООС. Подробности и впечатления о прослушивании этих двух вариантов я приведу чуть позже, в комментариях.

1. Схема усилителя.

Принципиальная схема усилителя  — STAX_PP_Octal_002 и его блока питания — STAX_PP_Octal_003   Для любопытствующих (….“Виктор, а как вы разрабатываете схемы?”…) –  я отсканировал лист из рабочей тетради с заметками, сделанными по ходу отладки — STAX_PP_Octal_005.

Каждый из двух каналов собран по двухтактной схеме, на двойных триодах (драйверный каскад), и на лучевых тетродах средней мощности в триодном или тетродном включении (выходной каскад).

Схема варианта усилителя с тетродным включением выходных ламп, режимы которого сформированы и стабилизированы посредством введения ООС — STAX_PP_Octal_004

Для наглядности на схемах показан только один канал.

Первый (входной и фазоинверторный) каскад –  комбинация фазоинвертора на специализированном трансформаторе Jensen JT-11P4 и двух усилительных каскадов на триодах по схеме с общим катодом и резистивной анодной нагрузкой. В качестве лампы первого каскада применен двойной триод 6SN7GT, особенностью которого является отличная линейность при широком диапазоне напряжений на аноде. Режим работы первого каскада – ток покоя каждого плеча = 5.5…6mA, напряжение на анодах = + 120…+125V.  Напряжение смещения = -2.8…-3.1V.  Лампы для первого каскада должны быть отобраны по идентичности “половинок”. Коэффициент передачи трансформаторного фазоинвертора = 0.7 (для каждого из “плеч”), коэффициент усиления первого каскада =~15. Для полной «раскачки» выходных ламп необходимо напряжение на их сетках примерно 14…15V rms, таким образом чувствительность усилителя составляет примерно 2.0V rms.

В “тетродном” варианте схемы каждое усилительное плечо охвачено общей ООС, глубина которой определяется выходным сопротивлением первого каскада и номиналом резисторов R15, R16**. Номинал этих резисторов подбирается по минимуму и “правильности” спектра искажений и по идентичности коэффициента усиления  каждого из плеч усилителя. Усилитель охвачен петлей общей ООС, уровень которой определяет его итоговую чувствительность и выходное сопротивление. При номиналах, указанных на схеме,  чувствительность усилителя составляет примерно 1.0V rms.

В “тетродном” варианте в качестве лампы первого каскада возможно применить двойной триод 6SL7GT, особенностью которого является хорошая линейность при довольно высоком коэффициенте усиления (u =70). Режим работы первого каскада в этом случае – ток покоя каждого плеча = 1.0…1.2 mA, напряжение на анодах = + 170…+190V.  Напряжение смещения = -1.8…-2.0V.  Номиналы резисторов в этом случае — R6,R7 = 180K, R8,R9 = 1.8K, R15,R16** = 470K, R11,R12 = 470K. Лампы для первого каскада должны быть отобраны по идентичности “половинок”. Коэффициент усиления этого варианта первого каскада =~35..40.

Второй (выходной) каскад усилителя собран по двухтактной схеме, с раздельным автоматическим смещением выходных ламп. Связь между каскадами – емкостная. Смещение задается резисторами R17, R18 в катодах выходных ламп. По переменному току эти резисторы зашунтированы конденсаторами С6, С7. Ток покоя в “триодном” варианте выходного каскада составляет 30…32 mA для каждой лампы, выходной каскад работает в классе “A”. Нагрузкой является выходной трансформатор, с симметричной вторичной обмоткой со средней точкой. В качестве выходных трансформаторов применены изделия от компании Lundahl модель LL1660S/PP, включенные по схеме PP/PP c  коэффициентом передачи  (2.25+2.25):(2+2). Режим работы выходных ламп выбран таким образом, чтобы на нагрузке обеспечивался максимально возможный размах выходного напряжения при минимуме нечетных гармоник. Так как четные гармоники в двухтактном каскаде в значительной степени компенсируются, то при подборе выходных ламп в близкие по параметрам пары это позволяет получить очень низкий общий уровень гармонических искажений усилителя и в большинстве случаев обойтись без введения общей ООС.

В тетродном варианте на вторые сетки выходных ламп подается стабилизированное напряжение = 250V, выходной каскад работает в классе AB. Для линеаризации выходного каскада необходимо применить ООС. Было принято решение не охватывать петлей ООС выходной трансформатор, а снимать ее сигнал с анодов выходных ламп. Глубина ООС регулируется резисторами R15,R16. При наладке усилителя этими резисторами первоначально устанавливается номинальная чувствительность усилителя, а затем  их номинал подбирается чуть более точно по уровню и спектру искажений на выходе усилителя.

В качестве ламп выходного каскада используются лучевые тетроды средней мощности 6V6G. Из-за  конструктивных особенностей электродной системы эти лампы имеют практически уникальные звуковые характеристики. Например  – 6V6_Output_01 (см уровень 3-й гармоники). Из более мощных ламп подобными характеристиками обладают лишь тетроды 807 и 829В и некоторые редкие немецкие тетроды:).

Блок питания усилителя особенностей не имеет. В качестве трансформатора питания и накала использован весьма качественный трансформатор Hаmmond серии 372. Накал питается напряжением переменного тока, для уменьшения уровня помех и наводок на накальные цепи, обмотка накала «поднята» над общим примерно на +30V при помощи делителя R25R26.

Анодное напряжение, необходимое для работы схемы, снимается со вторичной обмотки трансформатора питания и выпрямляется диодами. Выпрямленное напряжение (+365V) фильтруется с помощью стабилизатора- электронного фильтра на транзисторе VT1, он же обеспечивает плавное нарастание анодного напряжения при включении усилителя. Напряжение на выходе фильтра = +340V.  Напряжение BIAS (+580V), необходимое для работы наушников STAX, формируется с помощью выпрямителя- удвоителя напряжения на полупроводниковых диодах VD1VD2, простейшим стабилизатором на элементах R19ZD1…ZD3 и фильтром на элементах C9R19C10.

С предварительно подобранными по параметрам лампами 6V6G в выходном каскаде усилитель обеспечивает следующие характеристики –

  • Входное сопротивление = 10 кОм;
  • Выходное сопротивление, не более 2.2 кОм (триодный вариант без ООС) и не более 10 кОм (тетродный вариант с ООС);
  • Максимальное выходное напряжение (на каждом из балансных выходов) = 250V RMS (700V Peak-to-Peak) для “тетродного” варианта и 175V RMS (490V Peak-to-Peak) для “триодного” варианта;
  • Номинальное входное напряжение = 2V RMS;
  • Полоса воспроизводимых частот, при неравномерности +-1 dB и уровне выходного напряжения 100V RMS, на эквиваленте нагрузки сопротивлением 100 кОм, не хуже =  20Гц…22кГц;
  • Суммарный коэффициент гармоник на выходе усилителя, при уровне выходного напряжения 100VRMS = < 0.5% (Определяется точностью подбора по характеристикам ламп выходного каскада, при установке неподобранной пары ламп одного изготовителя и одной даты выпуска = < 2%);
  • Уровень шумов и помех на выходе усилителя, при минимальном положении регулятора громкости, измеренный на эквиваленте нагрузки сопротивлением 100 кОм = < -65dB;
  • Время выхода на «рабочий» режим после включения, <= 30 мин.

2. Звучание и Итог.

В тетродном варианте усилитель звучит боле динамично, экспрессивно. В триодном – более тонко, я бы сказал интеллигентно. Лично я предпочитаю триодный вариант – он прекрасно подходит для сосредоточенного, неторопливого прослушивания. С завершением этой конструкции “тему” электростатов для себя я считаю раскрытой полностью :).

И еще один вариант исполнения –

Октябрь  2013 года                                                                                     г. Владивосток

Двухтактный усилитель для наушников STAX SR-007

Предварительно этот усилитель был “заявлен” на форуме doctorhead.ru (в теме “Схемотехника усилителей для электростатических наушников”). Здесь – полное описание конструкции.

1. Схема усилителя.

Принципиальная схема усилителя и его блока питания – STAX_Balanced_Triode_001.

Каждый из двух каналов собран по двухтакной схеме, на триодах со средним коэффициентом усиления (драйверный каскад), и на пентодах средней мощности в триодном включении (выходной каскад), без общей ООС. Прорабатывался вариант усилителя и с пентодным включением выходных ламп. Схема этого варианта приведена в конце статьи (*** будет добавлена чуть позже).

Для наглядности на схеме показан только один канал.

Первый (входной) каскад – балансный усилитель на двух триодах по схеме с общим катодом и резистивной анодной нагрузкой. В качестве ламп первого каскада применен двойной триод 6BZ7 (6BQ7), особенностью которого является хорошая линейность при сравнительно небольшом напряжении на аноде. Режим работы первого каскада – ток покоя каждого плеча 6.5…7 mA, напряжение на анодах + 140…+145V.  Напряжение смещения = -2.7…-3.1V.  Лампы для первого каскада должны быть отобраны по идентичности “половинок”.  Коэффициент усиления первого каскада =~15. Для полной «раскачки» выходных ламп необходимо напряжение на их сетках примерно 10…12V rms, таким образом чувствительность усилителя составляет примерно 0.7V rms.

В первом каскадt допустимо применение ламп 6BZ7, 6BQ7, 6DJ8, 6922, E88CC, ECC88, 6Н23П-ЕВ и даже 6Н1П-ЕВ (с некоторым снижением коэффициента усиления).

Второй (выходной) каскад усилителя собран по двухтактной схеме, с раздельным автоматическим смещением выходных ламп. Связь между каскадами – емкостная. Смещение задается резисторами R14, R15 в катодах выходных ламп. По переменному току эти резисторы зашунтированы конденсаторами С4, С5. Ток покоя составляет 27…29 mA для каждой лампы. Нагрузкой является выходной трансформатор, вторичная обмотка которого симметричная, со средней точкой. В качестве выходных трансформаторов применены изделия от компании Lundahl, модели LL1660S/PP, скоммутированные по схеме PP/PP c  коэффициентом передачи  (2.25+2.25):(2+2). Режим работы выходных ламп выбран таким образом, чтобы на нагрузке обеспечивался максимально возможный размах выходного напряжения при минимуме нечетных гармоник. Так как четные гармоники в двухтактном каскаде в значительной степени компенсируются, то при подборе выходных ламп в близкие по параметрам пары это позволяет получить очень низкий общий уровень гармонических искажений усилителя и обойтись без введения петли ООС.

В качестве ламп выходного каскада используются пентоды средней мощности 6GK6,  в триодном включении.  С некоторым ухудшением характеристик и с перепайкой цоколевки можно применить EL84, 6П14П-ЕВ.

Блок питания усилителя особенностей не имеет.

В качестве трансформатора питания и накала использован подходящий по парметрам весьма качественной трансформатор компании Hаmmond.

Накал питается напряжением переменного тока, для уменьшения уровня помех и наводок на накальные цепи, напряжение накала «поднято» над общим примерно на +80V при помощи делителя R12R13.

Анодное напряжение, необходимое для работы схемы, снимается со вторичной обмотки трансформатора питания и выпрямляется кенотроном. Выпрямленное напряжение (+415 V) фильтруется с помощью стабилизатора- электронного фильтра на транзисторе VT1, он же обеспечивает плавное нарастание анодного напряжения при включении усилителя. Напряжение на выходе фильтра = +385 V.  Напряжение BIAS (+580V), необходимое для работы телефонов STAX, формируется с помощью выпрямителя на полупроводниковых диодах VD2,VD3, простейшим стабилизатором на элементах R15ZD2…9,  и фильтром на элементах R16C13.

С предварительно подобранными лампами 6GK6 в выходном каскаде усилитель обеспечивает следующие характеристики –

  • Входное сопротивление = 49 кОм;
  • Выходное сопротивление, не более 2.4 кОм;
  • Максимальное выходное напряжение (на каждом из балансных выходов) = 185V RMS (518V Peak-to-Peak);
  • Номинальное входное напряжение = 700mV RMS;
  • Полоса воспроизводимых частот, при неравномерности +-1 dB и уровне выходного напряжения 100V RMS, на эквиваленте нагрузки сопротивлением 100 кОм = 20Гц…22кГц;
  • Общий коэффициент искажений на выходе усилителя, при уровне выходного напряжения 100VRMS = < 0.5% (Определяется точностью подбора по характеристикам ламп выходного каскада, при установке неподобранной пары ламп одного изготовителя и одной даты выпуска = < 2%);
  • Уровень шумов и помех на выходе усилителя, при минимальном положении регулятора громкости, измеренный на эквиваленте нагрузки сопротивлением 100 кОм = < -65dB;
  • Время выхода на «рабочий» режим после включения, <= 30 мин.

2. Благодарности

Выражаю огромную благодарность SharapOFF за возможность разработать и изготовить для него эту конструкцию, а так же за продуктивное обсуждение особенностей звуковоспроизведения. Выражаю надежду, что этот усилитель будет радовать его своим звучанием на протяжении многих лет.

Октябрь-Ноябрь  2012 года                                                               г. Владивосток

Armonia Nightingale – трели итальянского соловья

В начале этого (2012) года попал ко мне на ремонт довольно симпатичный усилитель – Armonia Nightingale.

Симптомы были такие — один канал фонил и играл тихо, второй- временами срывался в перегрузку. В интернете об этой конструкции информации немного, а та, что есть – несколько неоднозначна.

Во-первых, утверждается, что этот усилитель работает в чистом классе А, что несколько не согласуется с заявленной выходной мощностью и типом примененных ламп. Во-вторых, судя по входам, усилитель имеет встроенный винил-корректор, а это уже не согласуется с количеством ламп 🙂  В третьих, меня несколько  насторожило заявление об электронном контроле тока покоя выходных ламп.

Вскрытие показало, что за оболочкой благородно-винтажного вида лампового усилителя скрывался абсолютно современный транзисторно-микросхемный прощелыга-гибрид. Собственно на лампах собрана только часть усилителя мощности, а все остальное представляет обычный микросхемно- релейный предусилитель – коммутатор с электронной регулировкой громкости и  селектором входов. Встроенный винил-корректор собран на операционных усилителях.   В общем “начинка” такого усилителя ничем особо не отличалась от какого-нибудь недорогого ресивера.  И, конечно  о  “ламповом” звучании  можно смело забыть. Попутно выяснилось, что выходной каскад ламповой части конструкции работает с ультралинейным включением ламп и, соответственно в классе АВ с классической общей петлей ООС. Лампы в усилителе были установлены Российского производства –  вероятно как символ долговременного Российско-Итальянского сотрудничества.

 

Владельца этого “Итальянского ночного-соловья” такой вариант “лампового” усилителя категорически не устраивал и было принято решение о полной переделке. К счастью, в “Соловье” применен неплохой набор трансформаторов, что внушало определенную надежду на успех. Я собрал классическую трехкаскадную схему, с SRPP на лампе 6189 (Philips) в первом каскаде, фазоинвертором по схеме Шмидта на  5687 (Sylvania) во втором каскаде и выходной каскад на четырех (по две подобранных лампы в плече) 6GK6 (RCA) в триодном включении c автосмещением. Конденсаторы, шунтирующие катодные резисторы ламп выходного каскада включены по технологии ultrapath. Выпрямитель блока питания – на полупроводниковых диодах,  фильтр – электронный, на мощном полевом транзисторе.   Регулятор громкости – традиционный Alps. Все платы “соловья” были выброшены, монтаж был сделан навесным способом на заново изготовленных панелях. В корпусе были заменены передняя и задняя панели и обновлено лаковое покрытие. Схема усилителя – Nightingale_001 и блока питания – Nightingale_bp_001

 

Апрель- Июнь 2012 год                                                                                 г.Владивосток

Двухтактный ламповый усилитель для наушников STAX

Предварительно этот усилитель был “заявлен” на форуме doctorhead.ru (в теме “Схемотехника усилителей для электростатических наушников”). Здесь – полное описание конструкции.

1. Схема усилителя.

Принципиальная схема усилителя и его блока питания приведена в файлах. STAX_Amp_PP_June_2012_003  STAX_Amp_PP_June_2012_004

Каждый из двух каналов собран по двухтактной схеме, на триодах со средним коэффициентом усиления (драйверный и фазоинверторный каскады), и на пентодах средней мощности в триодном включении (выходной каскад), без общей ООС.

Для наглядности на схеме показан только один канал.

Первый (входной) каскад – усилитель с общим катодом с резистивной анодной нагрузкой. В качестве ламп первого и второго каскадов применен двойной триод 6BZ7 (6BQ7), особенностью которого является хорошая линейность при сравнительно небольшом напряжении на аноде. Режим работы первого каскада – ток покоя каждого плеча 3.7…4 mA, напряжение на аноде + 120…+125V.  Напряжение смещения = -2.0…-2.1V.  Второй (фазоинверторный) каскад собран по схеме с расщепленной нагрузкой. Ток покоя второго каскада  8…9 mA, напряжения на аноде и катоде лампы второго каскада равны +240…+245V и +124…+127V соответственно. Связь между первым и вторым каскадами – гальваническая, режим работы устанавливается резистором R7. Резистором R9 производится балансировка фазоинверторного каскада. Общий коэффициент усиления первого и второго каскадов = ~30. Для полной «раскачки» выходных ламп необходимо напряжение на их сетках примерно 10…12V rms, таким образом чувствительность усилителя составляет примерно 0.4V rms.

В первом и втором каскадах допустимо применение ламп 6BZ7, 6BQ7, 6DJ8, 6922, E88CC, ECC88, 6Н23П-ЕВ и даже 6Н1П-ЕВ (с некоторым снижением коэффициента усиления).

Третий (выходной) каскад усилителя собран по двухтактной схеме, с раздельным автоматическим смещением выходных ламп. Связь между фазоинверторным и выходным каскадами – емкостная. Смещение задается резисторами R18, R19 в катодах выходных ламп. По переменному току эти резисторы зашунтированы конденсаторами С9, С10, С11, С12. Конденсаторы С11 и С12 включены по технологии “Ultrapath”. Ток покоя составляет 29…32 mA для каждой лампы. Нагрузкой каскада служит выходной трансформатор, вторичная обмотка которого симметричная, со средней точкой. В качестве выходных трансформаторов применены изделия от компании Lundahl, модели LL1660S/PP, скоммутированные по схеме PP/PP c  коэффициентом передачи  (2.25+2.25):(2+2). Режим работы выходных ламп выбран таким образом, чтобы на нагрузке обеспечивался максимально возможный размах выходного напряжения при минимуме нечетных гармоник. Так как четные гармоники в двухтактном каскаде в значительной степени компенсируются, то при подборе выходных ламп в близкие по параметрам пары это позволяет получить очень низкий общий уровень гармонических искажений усилителя и обойтись без введения петли ООС.

В качестве ламп выходного каскада используются пентоды средней мощности 6GK6,  в триодном включении.  С некоторым ухудшением характеристик и с перепайкой цоколевки можно применить EL84, 6П14П-ЕВ.

Блок питания усилителя особенностей не имеет.

В качестве трансформатора питания и накала использован подходящий по парметрам весьма качественной трансформатор компании Hаmmond.

Накал питается напряжением переменного тока, для уменьшения уровня помех и наводок на накальные цепи, напряжение накала «поднято» над общим примерно на +80V при помощи делителя R27R28C17.

Анодное напряжение, необходимое для работы схемы, снимается со вторичной обмотки трансформатора питания и выпрямляется кенотроном. Выпрямленное напряжение (+415 V) фильтруется с помощью стабилизатора- электронного фильтра на транзисторе VT1, он же обеспечивает плавное нарастание анодного напряжения при включении усилителя. Напряжение на выходе фильтра = +385 V.  Напряжение BIAS (+580V), необходимое для работы телефонов STAX, формируется с помощью выпрямителя на полупроводниковых диодах VD3,VD4, простейшим стабилизатором на элементах R30ZD,  и фильтром на элементах С21R31C22.

С предварительно подобранными лампами 6GK6 в выходном каскаде усилитель обеспечивает следующие характеристики –

  • Входное сопротивление = 24 кОм;
  • Выходное сопротивление, не более 2.4 кОм;
  • Максимальное выходное напряжение (на каждом из балансных выходов) = 185V RMS (518V Peak-to-Peak);
  • Номинальное входное напряжение = 400mV RMS;
  • Полоса воспроизводимых частот, при неравномерности +-1 dB и уровне выходного напряжения 100V RMS, на эквиваленте нагрузки сопротивлением 100 кОм = 20Гц…22кГц;
  • Общий коэффициент искажений на выходе усилителя, при уровне выходного напряжения 100VRMS = < 0.5% (Определяется точностью подбора по характеристикам ламп выходного каскада, при установке неподобранной пары ламп одного изготовителя и одной даты выпуска = < 2%);
  • Уровень шумов и помех на выходе усилителя, при минимальном положении регулятора громкости, измеренный на эквиваленте нагрузки сопротивлением 100 кОм = < -65dB;
  • Время выхода на «рабочий» режим после включения, <= 30 мин.

2. Благодарности

Выражаю огромную благодарность Боброву Евгению Владимировичу  (г.Магнитогорск) за возможность разработать и изготовить для него эту конструкцию, а так же за продуктивное обсуждение технических деталей. Выражаю надежду, что этот усилитель будет радовать его своим звучанием на протяжении многих лет.

Так же хотел бы упомянуть о талантливейшем Британском инженере D.T.N. Williamson,  много лет назад вдохновившем и направившем схемой своего двухтактного усилителя десятки тысяч аудиоэнтузиастов и разработчиков аппаратуры во всем мире.

Май-Июнь 2012 года                                                                г. Владивосток