Предусилитель: C3g + Hashimoto

Этот предусилитель собирался для одной очень особой системы. Все ее компоненты  – от весьма уважаемых брендов и моя задача состояла как минимум в том, чтобы изделие аккуратно “вписалось” в сложившийся “SetUp” и при этом, что было бы весьма желательно, подняло бы его звучание на еще более высокий уровень. 🙂  Общие требования были такие – три входа, один выход. Соединения как балансного типа, так и обычные. Исходя из характеристик источника сигнала и усилителей мощности коэффициент усиления – не более 10, максимальное выходное напряжение – не менее +20dB  от номинального уровня. Предусилитель должен добавить в систему “жизни и человечности”. В процессе разработки схемотехнического решения прорабатывалось два варианта. Первый – традиционный двухкаскадный балансный усилитель на триодах, например так- первый каскад – балансный усилитель с общим катодом, второй каскад – катодный повторитель. Связь между первым и вторым каскадами – гальваническая. Хорошее, проверенное решение, примерно по такой схеме собран известный Hi-End предусилитель  Aestetix Calypso. Второй вариант – отход от внутренней балансной структуры с сохранением возможности балансных соединений. Идея в том, чтобы на входе преобразовать входной балансный сигнал в небалансный, усилить его и затем, на выходе – вновь сформировать балансный сигнал. Этот вариант показался мне весьма перспективным. Во первых, преобразования сигнала можно осуществить при помощи специализированных трансформаторов, что в свою очередь дает возможность гальванически “отвязать” источники сигнала и усилитель мощности, а это позволяет существенно снизить уровень помех и наводок от возможного “взаимодействия” компонентов системы.  Во-вторых, в этом случае усилительный каскад нужен только один, что исключает влияние разброса характеристик ламп на идентичность амплитуд прямого и инверсного балансного выходного сигнала. Фактически, точность формирования балансного сигнала определяется лишь качеством примененных трансформаторов. Полистав перед сном каталог продукции Hаshimoto, я обнаружил весьма интересные модели согласующих выходных трансформаторов – HL-10K/6 и HL-20K/6. Эти трансформаторы могут быть применены в однотактном выходном каскаде с током покоя до 15 mA (в “основной” конфигурации) и обеспечивают согласование с нагрузкой  сопротивлением 150 или 600 Ом  в обычном или балансном подключении. При этом приведенное сопротивление первичной обмотки составляет 20K (для HL-20K/6) и 10K (для HL-10K/6). Заявленная Hashimoto полоса пропускания на “большом” сигнале составляет 20Гц…45КГц.  Под впечатлением от характеристик и ожидаемых перспектив я принял решение остановиться на втором варианте –  и, забыв о сне, занялся разработкой схемы и расчетами режимов ее работы. К утру все было готово. 🙂

Схема предусилителя – Preamp_C3g_Hashimoto   Выбор источника сигнала осуществляется переключателем S1 (GoldPoint 4P-3T-1D), входной балансный сигнал преобразуется высококачественным специализированным трансформатором Jensen JT-11P1. Входной трансформатор, помимо всего прочего, позволяет легко применить фиксированное смещение усилительного каскада.  Вторичная обмотка входного трансформатора нагружена высококачественным ступенчатым регулятором уровня GoldPoint MV-2-10К. Я разработал четыре варианта схемы — на триодах (двойных – 6SN7, 7N7, или двух одинарных 6J5, 7A4) с фиксированным или автоматическим смещением и на двух пентодах С3g в триодном включении, так же с фиксированным или автоматическим смещением. Для ламп “семейства”  6SN7 наиболее оптимальным  выходным трансформатором  является  HL-20K/6, для С3g – HL10K/6. В качестве источника фиксированного смещения удобно применить литиевые батарейки. Для ламп семейства 6SN7 их напряжение составляет = 6.4V, для С3g = 3.2V.

Схема блока питания – Preamp_C3g_Hashimoto_PS  В качестве силового трансформатора я применил Hashimoto PT-100R. Выпрямитель традиционный, на полупроводниковых диодах, двухполупериодный со средней точкой вторичной обмотки. Для плавной подачи и фильтрации напряжения питания применен традиционный (для моих конструкций) электронный фильтр на полевых транзисторах. При разработке предусилителя одной из задач было получение так называемого “человеческого” звучания, подчеркивающего особенности голосовых партий и сольной игры. (Музыка льется). Такой звук вполне успешно можно сформировать применив в качестве фильтрующих конденсаторов высококачественные электролитические конденсаторы Jensen. Заменив их на полипропиленовые Solen или ASC можно добиться несколько более динамичных звуковых характеристик, которые необходимы для верной передачи особенностей звучания рок музыки или современного джаза.

Технические характеристики предусилителя на лампах С3g с выходными трансформаторами Hashimoto HL-10K/6:

  • Входное сопротивление = 10 кОм;
  • Выходное сопротивление, не более 600 Ом (по балансному выходу (XLR) ) и не более 150 Ом (по небалансному выходу (RCA) );
  • Максимальное выходное напряжение (на каждом из балансных выходов) = 14V RMS (40V Peak-to-Peak), измерено на эквиваленте нагрузки сопротивлением 10 кОм;
  • Номинальное входное напряжение = 2V RMS;
  • Коэффициент усиления = 4.5
  • Полоса воспроизводимых частот, при неравномерности +-1 dB и уровне выходного напряжения 5V RMS, на эквиваленте нагрузки сопротивлением 10 кОм, не хуже =  22Гц…42кГц;
  • Суммарный коэффициент гармоник на выходе усилителя, при уровне выходного напряжения 5V RMS = < 0.5%, вторая гармоника, уровень третьей и гармоник более высокого порядка ниже уровня шумов и помех;
  • Уровень шумов и помех на выходе усилителя, при минимальном положении регулятора громкости, измеренный на эквиваленте нагрузки сопротивлением 10 кОм = < -69dB;
  • Время выхода на «рабочий» режим после включения, <= 10 мин

Несколько фото —

Январь 2014                                                                                      г.Владивосток

PS Недавнее “прямое” сравнение этого предусилителя и NHB-18NS от DartZeel вполне отчетливо выявило лучшие музыкальное разрешение, ясность, живость и пластичность звучания, а так же более отчетливо оформленную музыкальную “сцену” моего изделия… Это вовсе не означает, что DartZeel так сказать “хуже”, а всего лишь свидетельствует о том, что мы “играем на одном поле”. Пожалуй, я вполне доволен таким результатом. 🙂

PPS Желающие повторить эту схему часто спрашивают меня о том, можно ли получить сравнимый звуковой результат на другой лампе 🙂  C3g в последнее время стала довольно дефицитна, дорога и в продаже появились явно отбракованные экземпляры. Так вот – счастливая новость!  Есть такая лампа – отлично звучащая в этой схеме,  легко покупаема в нужном количестве и (пока) не дорога. Это – 6Ж4 (6AC7) в триодном включении. По коммутации – вывод 3 (третья сетка) соединяется с выводом 5 (катод),  вывод 6 (вторая сетка) соединяется в выводом 8 (анод) через резистор 180 Ом.  Катод – через резистор смещения 300 Ом на общий, резистор зашунтирован конденсатором Panasonic FM 6800uF x 6.3V.   Режим – на  аноде 210В, смещение 3.1V, усиление ~ 35, внутреннее сопротивление в выбранной рабочей точке ~ 3.2K.    Хорошего Звука !!!   🙂

Винил: Предусилитель-Корректор Часть 4.1. Ближе к делу. “Der Frankenstein”

Некоторое время тому назад моему хорошему другу, меломану и эзотерику Николаю попала в пользование виниловая вертушка Dual с весьма перспективным МС картриджем Audiotechnica AT-33EV. Естественно, срочно понадобился корректор и он обратился ко мне. 🙂 Требования были следующие – четкий, ясный и динамичный звук, без какого либо налета “винтажности”.  Блок питания – без электролитических конденсаторов. Трансформаторный выходной каскад,  сигнальные и выходные трансформаторы – Sowter. Один блок. Габариты не имеют значения. Ну что-же – не имеют, так не имеют 🙂  Так и возникла эта конструкция – в большом алюминиевом корпусе натурального цвета, размерами 45x25x35см. Der Frankenstein.

Схема корректора – C3g_RIAA_001

Корректор двухкаскадный, с пассивной коррекцией, в первом и втором каскадах применены замечательные лампы С3g от Siemens. Требования к первому каскаду при такой конфигурации корректора довольно жесткие – он должен иметь сравнительно высокий коэффициент усиления при минимальном уровне шума, хорошую перегрузочную способность, стабильное выходное сопротивление и малую динамическую входную емкость. Исходя из этих требований вполне логично применить С3g в “родном” пентодном включении. Второй каскад должен иметь низкое выходное сопротивление и отличную перегрузочную способность при умеренном коэффициенте усиления. С3g в триодном включении – вариант, близкий к идеалу 🙂  Режим работы первого каскада – напряжение на аноде =+175…180V , напряжение на второй сетке =+110…115V , напряжение смещения =+1.5…1.7V .  коэффициент усиления = 95…100. Должен отметить, что C3g в пентодном включении хорошо “звучит” в довольно широком диапазоне анодных нагрузок.  Для согласования с картриджем применен специализированный повышающий МС трансформатор Sowter 1990 (1:10). В цепях коррекции применены низковольтные “рулонные” полистирольные конденсаторы, известные своими отличными звуковыми свойствами. Из-за их низкого рабочего напряжения корректирующая цепочка включена “традиционно”, между каскадами усиления. Потери сигнала в цепях коррекции составляют примерно 20dB. Режимы второго каскада – напряжение на аноде = + 155…160V, напряжение смещения = +2.6…2.8V , коэффициент усиления = 45…50  выходное сопротивление = 2.3К. Выходные трансформаторы Sowter 9525. С учетом коэффициента передачи входных трансформаторов итоговый коэффициент усиления корректора по входу МС около 5000,  при воспроизведении дорожки “0 dB@1000Hz” тестового диска c картриджем AT-33EV напряжение на выходе корректора составляет 1.5V RMS. Вторичная обмотка выходного трансформатора имеет несколько отводов, что позволяет регулировать уровень выходного напряжения и, при необходимости, понизить выходное сопротивление корректора. В коррекции применены резисторы Takman серии REX, все остальные резисторы – Kiwame. Конденсаторы, шунтирующие катодные резисторы – Panasonic, межкаскадный конденсатор – Jensen (медная фольга бумага масло). Конденсаторы в цепях питания – ASC. (тефлон + масло). Монтаж выполнен серебряно-золотым проводом Siltech.

Схема Блока питания корректора – C3g_RIAA_PS_001

Выпрямитель анодного напряжения собран по схеме со средней точкой, выпрямленное напряжение фильтруется электронным транзисторным фильтром, он же и обеспечивает плавное нарастание анодного напряжения при включении устройства.  C фильтра питание подается на каждый из каналов корректора через дополнительные развязывающие эзотерические LC цепочки. Накал ламп питается от выпрямленного и стабилизированного напряжения 12.6V, нити накалов ламп каждого из каналов включены последовательно. Как я упоминал ранее, корректор и блок питания смонтированы в одном большом алюминиевом корпусе. Дно корпуса составлено из двух алюминиевых пластин, скрепленных между собой виброгасящим клеющим составом. Лампы и детали схемы смонтированы на отдельной толстой (12мм) алюминиевой пластине, прикрепленной к дну корпуса через четыре виброгасящие стойки.

C3g_Sowter_Inside

Декабрь 2013                                                                                                г..Владивосток

 

Винил: Как добиться эталонной АЧХ?

1. Корректор

Для контроля АЧХ корректора удобно применить так называемую  Анти-RIAA цепь, например такую, как в статье “On Reference RIAA Networks” by by Jim Hagerman. (см раздел Литература)   Схема — Anti_RIAA

Для снятия итоговой АЧХ цепь подключается меду генератором и тестируемым корректором. При применении конденсаторов с точностью номиналов 5% и резисторов 1%, при измерениях итоговой АЧХ обеспечивается соответствие стандарту RIAA с точностью 0.5dB – что более, чем достаточно. В качестве измерительного комплекса удобно  использовать компьютер с профессионального качества звуковой картой и соответствующим набором соединительных кабелей. Для проведения измерений я рекомендую пользоваться программой True RTA (Level 4).

Анти-RIAA цепь очень удобно выполнить в виде отдельного модуля —

2. Картридж + кабель + коректор

После приведения к стандарту АЧХ корректора, желательно снять АЧХ  системы “картридж + соединительный кабель + корректор” в области ВЧ, особенно это актуально для ММ картриджей и корректоров, входной каскад которых выполнен на триоде с большим коэффициентом усиления. Цель этих измерений – проверить отсутствие отклонений АЧХ в области ВЧ, вызванных совместным взаимодействием 🙂 индуктивности картриджа, емкости соединительного кабеля и входной емкости первого каскада корректора. Для этого используют простейшую схему — Test_Cartridge

Отклонения АЧХ компенсируют подбором номинала нагрузочного резистора на входе корректора. “Рекомендованный” большинством производителей номинал в 47…51К – только “отправная точка”. Корректор, первый каскад которого имеет небольшую входную емкость в комплекте с МС картриджем, нагруженным на согласующий трансформатор- будет иметь более ровную АЧХ в области ВЧ, по сравнению с большинством ММ и MI картриджей, подключенным на вход этого же корректора. Сочетание входного каскада на триоде с большим коэффициентом усиления, длинного соединительного кабеля и MM (MI) картриджа является наиболее проблемным в смысле “поведения” результирующей АЧХ на ВЧ .

3. Стол + тонарм + картридж + кабель + корректор

Следующий этап – это снятие итоговой АЧХ всей системы – проигрыватель + картридж + соединительный кабель + корректор. После проверки при помощи соответствующих шаблонов правильности установки тонарма, картриджа на тонарме  и выставления оптимальной прижимной силы, на проигрыватель устанавливают измерительную пластинку.  Подойдут, например, такие —

Test_LP_01

До начала работы – на соответствующей дорожке, контролируя баланс каналов, необходимо проверить правильность установки картриджа в горизонтальной плоскости. Затем снимают АЧХ, особое внимание следует уделить области НЧ, какие-либо отклонения (постоянные или периодические) АЧХ в этой области могут быть следствием механического резонанса тонарма, проникновения на вход усилителя помех и фона от схем управления двигателем, неравномерности вращения или нарушения геометрии диска. Как правило, если механика проигрывателя исправна, картридж установлен точно и итоговая АЧХ системы “картридж + кабель + корректор” ранее была настроена верно, измерительная пластинка не покажет каких-либо существенных отклонений АЧХ. В этом случае ваш комплект можно считать более или менее настроенным.

Если хотите, чтобы звучание вашей системы было всегда эталонным – проводите процедуру настройки при каждой замене картриджа 🙂

Владивосток, 2013

Винил: Предусилитель-Корректор Часть 3 Вход и Выход

Итак, с общей архитектурой корректора и расчетом цепей коррекции все более-менее ясно. Самое время обратить внимание на то, что же  подключается на вход и на выход предусилителя- корректора.

Начнем с Выхода

В самом общем случае выход корректора через соединительный кабель подключается ко входу или предусилителя или интегрального усилителя мощности. Помимо некоторых других важных характеристик, входные цепи электронных устройств характеризуются таким понятием, как входное сопротивление. В современных аудио устройствах обычно его значение составляет от 10 до 50 кОм, общепринятого стандарта здесь не установлено. Принято считать, что для передачи аудиосигнала без значимых для качества звука  потерь выходное сопротивление источника сигнала должно быть во много раз (в аудио под термином “во много раз” обычно подразумевают  “в 10 раз или около того” :)) меньше  входного сопротивления приемника сигнала.   Таким образом, выходное сопротивление правильно сконструированного предусилителя – корректора должно быть не более 1…5 кОм, меньше – лучше.

Однако, рассматривая схемы  широко известных “популярных” корректоров, я обратил внимание на то, что их выходное сопротивление  зачастую оказывается выше (иногда – существенно выше) этого значения. Совершенно очевидно, что при соединении такого корректора c усилителем  через сравнительно длинный кабель в системе неожиданно образуется частотно-зависимый делитель сигнала. Частотно зависимый потому, что кабель, разъемы – имеют определенную емкость и совместно с выходным сопротивлением источника и выходным сопротивлением приемника сигналов эта емкость образует своеобразный фильтр низких частот, частота среза которого к тому же еще и может зависеть от положения регулятора уровня приемника сигнала (обычно регулятор подключен непосредственно к входным цепям). В общем, в такой системе кабель фактически становится дополнительным элементом частотной коррекции, отчетливо “слышимым” при его замене на другой – со всеми дальнейшими “аудиофильскими” последствиями.

Почему же появились такие конструкции?  Во первых, нужно вспомнить, что в ранних, “винтажных” усилителях мощности было не редкостью входное сопротивление 100 кОм или даже 470 кОм.  Во вторых, в то время когда винил был обыденностью  – корректор как правило конструктивно располагался в одном корпусе с предусилителем или интегральным усилителем и “длинный соединительный кабель” между ними отсутствовал в принципе.  При наступлении “ренессанса” винила появилась потребность в отдельном устройстве – корректоре. Мне кажется весьма вероятным, что за основу многих таких “современных” устройств брались схемы встроенных блоков от интегральных усилителей прошлых лет – без какой либо доработки с учетом изменившегося за это время соединительного стандарта….

А что же на входе ?

К входным разъемам предусилителя – корректора подключаются: соединительный кабель от разъемов вертушки (или тонарма),  и соединительные провода от разъема звукоснимателя до разъемов вертушки (или тонарма).  Об особенностях этих соединений – чуть позже.

Сейчас – о звукоснимателях

В настоящее время серийно выпускаются три основных типа звукоснимателей – с подвижным магнитом – Moving Magnet (MM),  с подвижными катушками – Moving Coil (MC) и звукосниматели с подвижным сердечником Moving Iron (MI) . Об особенностях конструкции звукоизвлечения того или иного типа звукоснимателей лучше почитать на форумах или заглянуть в соответствующую литературу, особое внимание советую обратить на такие параметры, как гибкость подвижной системы и собственный резонанс. В приложении требований к входным цепям корректора нужно знать следующее –  Звукосниматели MM и MI обычно имеют выходное напряжение от 2 до 8 mV , MC от 0.15 до 2.5 mV. Звукосниматели MM и MI как правило имеют достаточно много витков в обмотках и производители рекомендуют нагружать их на сопротивление 47…51 кОм + конденсатор 200…400 пФ. (*** – спорная рекомендация. Об этом чуть позже). Звукосниматели MC, как правило, не критичны к емкости нагрузки и нагружаются на согласующий повышающий трансформатор. Масса подвижной системы у MM звукоснимателей  как правило выше, чем у MC и MI, а гибкость подвижной системы ниже. Частотный диапазон у MC и MI звукоснимателей как правило шире, чем у MM. Принято считать, что разрешающая способность у MM звукоснимателей хуже, чем у MC и MI. Но, с учетом того, что было сказано выше об особенностях архитектуры предусилителей- корректоров —  для звукоснимателей различного типа, но одной ценовой группы — это мнение вполне может оказаться ошибочным… В частности, есть целая группа “винтажных” MM звукоснимателей с высокой гибкостью продвижой системы, расчитанных для установки на легкие тонармы. С корректором “правильной” архитектуры такая комбинация легко “обыграет” большинство современных MC звукоснимателей высокого уровня – как по разрешающей способности, так и по общему впечатлению “естественности” и “текучести” звука.

АЧХ Звукоснимателей

Как неоднократно замечал на форумах audioportal.su и hiend.borda.ru известнейший специалист и профессионал высочайшего уровня Александр Бокарев  реальные АЧХ большинства головок звукоснимателей среднего уровня весьма далеки от идеала. На практике встречаются две “крайности”, особенности которых приходится учитывать – это звукосниматели с высокой индуктивностью и  звукосниматели с “нестандарным завалом” в области СЧ и (или) ВЧ.

Если корректор делается под конкретный звукосниматель (например, какой-нибудь ценный “винтажный” экземпляр) и появление других в обозримом будущем в системе не планируется, то, как правило, бывает необходима индивидуальная подстройка АЧХ – подбором соединительного кабеля с подходящим значением емкости, если не получится – подбором оптимального сопротивления нагрузочного резистора для успокоения паразитных резонансов на СЧ и ВЧ, а уже после этого – изменением номиналов элементов корректирующей цепочки таким образом, чтобы итоговая АЧХ  системы звукосниматель- корректор соответствовала стандарту.

Или, по возможности – не применяйте в своей системе совсем уж недорогих звукоснимателей.  Grado серии Gold, Audio Technica 440, Ortofon 2m Bronze, Denon 103 – хороший, надежный выбор для начала. Экономия здесь не уместна 🙂

Продолжение следует….

 

Винил: Предусилитель-Корректор Часть 2 Архитектурные излишества

После того, как ситуация с требуемой частотной характеристикой стала более или менее ясной – нужно определиться – какой из вариантов схемы подходит лучше всего для высококачественного воспроизведения?  Схема на основе усилителя, охваченного частотно-зависимой петлей ООС мне кажется слишком уж очевидной. Она хоть и имеет стабильные параметры и довольно просто реализуется, например, на операционных усилителях  – но, по моему твердому убеждению, основанному на знаниях и слуховом опыте 🙂 – в большинстве случаев не годится для высококачественного воспроизведения. Я считаю, что только корректор с пассивными цепями коррекции и не охваченный петлей общей ООС способен максимально приблизится к идеалу.

С построением цепей коррекции возможно несколько вариантов – обычные RC цепочки, более экзотические LCR цепи или совсем уж экзотические (и,  черезвычайно трудно реализуемые практически) варианты c применением специальных трансформаторов (так называемый “RX- корректор” уважаемого Анатолия Марковича Лихницкого).

На мой взгляд, для комплекта “вертушка+головка” ценой с количеством “нулей” не более четырех (в $),  правильно спроектированный и настроенный корректор с пассивной коррекцией на RC цепочках обеспечивает более чем адекватное качество звуковоспроизведения.

Итак, основные схемотехнические особенности корректора должны быть следующие – несколько каскадов усиления, с установленными между ними цепями пассивной коррекции.  Все возможные “архитектурные” варианты коррекции RIAA  и методика их расчета подробнейшим рассмотрены в известных работах —

Stanley P. Lipshitz.
On RIAA Equalization Networks.
Journal of the Audio Engineering Society, 27(6), June 1979.

Peter J. Baxandall
Comments on “On RIAA Equalization Networks”
Journal of the Audio Engineering Society, 29(1), Jan 1981.

Stanley P. Lipshitz
Author’s Reply to “Comments on ‘On RIAA Equalization Networks'”
Journal of the Audio Engineering Society, 29(1), Jan 1981.

Скачать их (за небольшие $) можно на сайте AES –  http://www.aes.org/

Для практической реализации наиболее прост и удобен такой вариант цепи коррекции:

RIAA_RC

С очень хорошей точностью соответствие АЧХ этой цепочки стандарту RIAA-78 получается при следующем соотношении элементов –

R1C1 =2187uS
R1C2 = 750uS
R2C1 = 318uS
R2C2 = 109uS
C1 /C2 = 2.92
R1/R2 = 6.88
R3=0  (для расчетов — на практике, для коррекции АЧХ иногда бывает необходимо увеличить R3 до 100…500 Ом — *** подробнее об этом чуть позже)

При расчетах следует учесть, что реальное значение R1 (назовем его R1′) складывается из собственно номинала резистора R1, выходного сопротивления каскада “предыдущего” перед цепью коррекции (назовем его Zo)  и  входного сопротивления “следующего” каскада (Zi) соединенного параллельно им. Кроме того, реальная емкость С2 (назовем ее С2′) складывается  из номинала конденсатора (С2) и входной емкости (Сu) следующего каскада.  Учитывая это, легко составить табличку для расчета номиналов цепей коррекции.  Очевидно, что желательно, чтобы выходное сопротивление “предыдущего” каскада было во много раз меньше, а входное сопротивление “следующего” каскада во много раз больше, чем R1 – в этом случае стабильность и предсказуемость АЧХ корректирующей цепи будут лучше. Кроме того, при выборе R1 следует учитывать, что фактически он в основном определяет сопротивление нагрузки, на которую работает “предыдущий” каскад. На практике, обычно значение R1 выбирается в пределах  50…200кОм и все остальные элементы корректирующей цепи рассчитываются исходя из выбранного номинала.

Таблица для расчета цепей коррекции (cм. раздел “Литература“):RIAA calculator_v1

Примечания к таблице – под “стандартными” номиналами понимаются номиналы, составленные соединением компонентов со значениями из стандартного 5% или 2% ряда. Например, емкость 22200 рF – это параллельно соединенные конденсаторы на 22n + 200pF, или резистор на 59 кОм = это 51K + 4.7K + 3.3K и т.п. Выходное сопротивление Zo “предыдущего” каскада рассчитывается по формулам из учебника. Аналогично и для входной емкости Cu “последующего” каскада, она оказывает более-менее значительное влияние на расчет при выборе R1 номиналом более 100 кОм. Емкость монтажа примите равной 15…20 pF. Входное сопротивление “последующего” каскада Zi в случае применения лампы или полевого транзистора можно считать равным номиналу резистора утечки, его удобно выбрать в пределах 800 кОм…1 мОм. Не забудьте про межкаскадный конденсатор (на схеме он не показан), обычно он устанавливается перед R1.

 Точность Коррекции

На мой взгляд, не следует впадать в крайности, чтобы получить самые точные значения для максимального соответствия АЧХ стандарту RIAA –  в реальной жизни в этом нет необходимости. Опытные “виниловоды” наверняка часто сталкивались в своей практике с таким интересным моментом, что одна и та же запись, выпущенная примерно в одно и то же время – но на разных “лэйблах” – тонально может звучать по-разному.  Дело в том, что в 60-х и 70-х годах при нарезке мастер – дисков, для “мастеринг” звукоинжинеров считалось в порядке вещей применить некоторую дополнительную коррекцию, чтобы сделать звук более  “правильным” или как-бы “фирменным”, узнаваемым слушателем. Более того, сигнал с мастер-ленты обязательно контролировали по уровню, попутно убирая некий “избыток” НЧ и ВЧ. Контроль проводился вручную и, естественно, носил субъективный характер. Иногда запись, вышедшая на виниле, настолько сильно отличалась от исходного оригинала на мастер-ленте, что продюсерам приходилось ее срочно перевыпускать на другом “лэйбле”.

Поэтому мне кажется разумным, если итоговая АЧХ системы  “измерительная пластинка+головка+корректор” будет укладываться в стандарт RIAA c разбросом АЧХ в пределах 1 dB – что вполне реально получить, применяя компоненты с точностью номиналов в 2%.

Недокументированная ВЧ коррекция

В нескольких серийно выпускаемых корректорах я заметил использование двух вариантов дополнительной ВЧ коррекции. Первый, с T=5uS, добавлял в АЧХ спад с частотой среза 31.8 кГц, второй, наоборот, ограничивал спад АЧХ на ВЧ с частоты 50 кГц (T=3.18uS). По некоторым данным, во многих “винилорезательных” аппаратах АЧХ на ВЧ ограничивалась частотой 50 кГц введением дополнительной корректирующей цепочки. Поэтому применение при воспроизведении обратной коррекции как бы несколько “проясняет” ВЧ диапазон и на практике введение дополнительной коррекции с T=3.18uS в некоторых случаях мне кажется полезным. Что же касается первого варианта (5 uS), то причины и смысл его применения мне пока достоверно не ясны.

Дальнейшее изучение вопроса “недокументированной” ВЧ коррекции прояснило ситуацию. Цитирую анонимный источник :

“…В 1995 году в среде любителей и разработчиков аппаратуры распространилось утверждение о том, что с подачи производителя рекордеров Neumann в стандартную функцию анти-RIAA был введен дополнительный полюc c постоянной времени 3,18 мс (частота среза 50,0 кГц). По результатам расследования Keith Howard из журнала Stereophile , первым сообщил «новость» заслуженный австралийский инженер-электронщик Allen Right; вслед за ним известие повторил не менее авторитетный Jim Hegerman. Вскоре производители корректоров начали дополнять свои устройства контуром, «компенсирующим» якобы применённый при записи «полюс Neumann». Его влияние на АЧХ было невелико (+0,64 дБ на 20 кГц), но он мог вносить существенную, заметную на слух фазовую ошибку на верхней октаве звукового диапазона . Хуже было то, что усиленные этим контуром ультразвуковые составляющие щелчков могли перегружать последующие каскады усиления и акустические системы. (*** лично мне это кажется очень маловероятным) В действительности «полюс Neumann» никогда не существовал. Реальный фильтр Butterworth, использовавшийся этой компанией, лишь защищал приводы резца от перегрузок ультразвуковыми и радиочастотными помехами. Сам же резец был в принципе не способен записывать частоты, лежащие выше частоты его собственного резонанса (22 кГц)…”.

Что тут сказать – познавательно 🙂

Винил: Предусилитель-Корректор Часть 1 Основы Основ

В связи с некоторым “ренессансом” винила в последнее время меня часто просят изготовить хороший винил корректор. Я, естественно, не отказываюсь 🙂

Я решил привести некоторые самые основные сведения, которые могут быть полезны при самостоятельном проектировании и изготовлении предусилителя-корректора для винилового проигрывателя.

Вступление

Вероятно многие у кого есть и кто только собирается приобретать проигрыватель винила, знают или подозревают, что для подключения проигрывателя в звуковоспроизводящую систему необходимо специальное устройство – предусилитель-корректор, который, выполняет как минимум две функции – корректирует АЧХ и усиливает сигнал от головки звукоснимателя.

Необходимость коррекции АЧХ

Долгоиграющие пластинки  имеют ряд производственно- технологических особенностей :), которые определяют требуемые параметры аппаратуры звукозаписи и воспроизведения. При записи, для ограничения большой амплитуды колебаний записывающего резца, предотвращения потери контакта с канавкой, а также чтобы не уменьшать плотность записи, низкие частоты ослабляются, а  для преодоления инерции резца и снижения уровня шумов высокие частоты усиливаются. Для получения исходного звучания при воспроизведении, то есть линейной результирующей частотной характеристики, частотная характеристика канала воспроизведения, естественно, должна иметь зеркально-обратный вид. Конкретные уровни подъема и спада этих характеристик при записи и воспроизведении грампластинки зависят от многих объективных и, к сожалению, ряда субъективных факторов. (*** об этом чуть позже).  В итоге – в идеальном случае – тракт записи-воспроизведения в заданном частотном диапазоне вроде как должен иметь ровную итоговую АЧХ.

Стандарт коррекции АЧХ

Естественно, уровень и частоты коррекции АЧХ канала записи-воспроизведения стандартизован. Соответствие АЧХ предусилителя- корректора принятому стандарту гарантирует (*** без учета ряда субъективных факторов) линейную АЧХ в заданном диапазоне частот и тонально верное звуковоспроизведение.

Эту почти идеальную концепцию немного портит то, что, во первых с момента изобретения грамзаписи принималось несколько стандартов для коррекции АЧХ и, во вторых, даже после введения RIAA в 1953 году “стандартного стандарта” коррекции АЧХ для долгоиграющих пластинок он еще несколько раз уточнялся и дополнялся – в 1963 и в 1978 году. Версия RIAA-78 в настоящее время считается стандартной для долгоиграющих пластинок (LP). Для устройств воспроизведения, помимо RIAA-78, стандартной является и “уточненная” версия RIAA-78-IEC отличающаяся так называемой дополнительной “Subsonic” коррекцией (-3 dB относительно уровня RIAA на частоте 20 Hz)

В таблице приведены стандартные частоты и соответствующие им уровни выходного сигнала винил корректора, нормированные относительно выходного уровня на частоте 1000 Гц.

Hz RIAA IEC   Hz RIAA IEC   Hz RIAA IEC
20 19.36 16.35   240 7.04 7.01   2400 -3.39 -3.39
22 19.24 16.62   270 6.25 6.23   2700 -4.04 -4.04
25 19.04 16.89   300 5.57 5.55   3000 -4.65 -4.65
28 18.83 17.04   340 4.80 4.79   3400 -5.43 -5.43
31 18.61 17.09   380 4.16 4.15   3800 -6.17 -6.17
35 18.29 17.06   430 3.49 3.48   4300 -7.02 -7.02
39 17.96 16.95   480 2.93 2.92   4800 -7.82 -7.82
44 17.54 16.73   540 2.38 2.38   5400 -8.70 -8.70
49 17.12 16.45   610 1.86 1.86   6100 -9.64 -9.64
55 16.61 16.07   680 1.43 1.43   6800 -10.50 -10.50
62 16.02 15.59   760 1.02 1.02   7600 -11.39 -11.39
70 15.37 15.03   850 0.63 0.63   8500 -12.30 -12.30
79 14.67 14.40   950 0.26 0.26   9500 -13.22 -13.22
89 13.93 13.72   1100 -0.23 -0.23   11000 -14.44 -14.44
100 13.18 13.01   1200 -0.52 -0.52   12000 -15.17 -15.17
110 12.54 12.39   1300 -0.79 -0.79   13000 -15.85 -15.85
120 11.94 11.82   1500 -1.31 -1.31   15000 -17.07 -17.07
130 11.38 11.27   1700 -1.80 -1.80   17000 -18.14 -18.14
150 10.36 10.28   1900 -2.27 -2.27   19000 -19.09 -19.09
170 9.46 9.40   2100 -2.73 -2.73   21000 -19.95 -19.95
190 8.67 8.62                
210 7.97 7.93     Ref=>>>   1000 0 0

Или, более наглядно – в графической форме-

RIAA_IEC

 Вычисление АЧХ.

Кривая RIAA-78 коррекции вычисляется по следующей формуле –

riaa_1

Кривая RIAA-78-IEC коррекции вычисляется по следующей формуле –

riaa_2

Где:

f =частота, Гц    π = 3.14
t= постоянная времени корректирующей цепочки в области ВЧ = 75uS
t= постоянная времени корректирующей цепочки в области СЧ = 318uS
t= постоянная времени корректирующей цепочки в области НЧ = 3180uS
t4 = постоянная времени корректирующей цепочки в области Суб-НЧ = 7950uS

“Постоянная времени” определяет частоту среза узла корректирующей цепочки (t=1/2πf   f=1/2πt), исходя из чего легко посчитать частоты среза.

f1 (ВЧ) = 2122 Hz (75uS)
f2 (CЧ) = 500 Hz (318uS)
f3 (НЧ) = 50 Hz (3180uS)
f4 (Sub-НЧ) = 20 Hz (7950uS)

В повседневной практике, конечно, никто “вручную” не производит вычисления по этим формулам. После определения архитектуры проектируемого корректора все вычисления делаются в несложной экселевской табличке.

Но об этом –  во второй части.

Коммутатор входов и регулятор уровня Django

Этот замечательный пассивный коммутатор входов и трансформаторный регулятор уровня был приобретен мной как комплект для самостоятельной сборки  несколько лет назад. Набор состоял из корпуса, двух английских трансформаторов-регуляторов, двух многоступенчатых переключателей и разъемов. Монтаж я выполнил проводом из сверхчистого серебра в тефлоновой изоляции. Отличная вещь, позволяет размыкать земляные “петли” между источниками и приемником сигнала при этом имеет высочайшее разрешение. По уровню +20dB полоса пропускания составляет 5…100 000 Гц, с неравномерностью не более 0.5dB.  Очень качественная вещь. Сейчас находится в пользовании у моего старинного друга, а я работаю над новым предусилителем.