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

17 thoughts on “Двухтактный усилитель для наушников STAX. Версия на октальных лампах.

  1. Некоторые размышления, приходившие мне в голову по ходу отладки конструкции.

    Первоначально я поставил две основные задачи – получить максимальную амплитуду раскачки и попробовать тетродное включение выходного каскада. Для стабилизации режимов усилитель был охвачен ООС. В результате “раскачал 007 до максимума” и получил отличный усилитель со студийным звуком – мощно, динамично, чисто и…скучно 🙂
    Прослушка этого варианта длилась несколько дней, и все время я ловил себя на мысли – что что-то тут “не то”, при том, что все вроде как на месте – чего – то важного в звуке не хватает…
    И вот, как-то в субботу вечером, при размышлениях на эту тему с рюмкой хорошего коньяку за чаем с лимоном пришла мне в голову таки простая мысль – “А не пытаюсь ли я “выжать мед из пойманных пчел”, вместо того, чтобы открыть улей с сотами?” 🙂
    Собственно, чем кардинально отличаются электростаты от других типов наушников ? – особым типом, конструкцией излучателей и, как следствие – очень малыми искажениями в довольно широком диапазоне амплитуд. – Как следует слушать музыку в таких наушниках, чтобы по достоинству оценить все их преимущества? Ответ, естественно, очевиден – это должен быть неторопливый, осознанный процесс, некоторое “действо” – которое предполагает, во первых – определенный уровень слушателя — (до электростатов, вообще-то еще нужно “дорасти”), во вторых – спокойную, тихую обстановку вокруг. — Своеобразное подобие чайной церемонии…

    Нельзя подходить к электростатам с той же меркой, как к обычным наушникам.

    И тут вдруг все встало на свои места – до меня “дошло”, что “раскрыть” электростаты и “раскачать” их – это совершенно различные цели, весьма слабо связанные друг с другом. Для “чайной церемонии” не нужно никакой раскачки…

    Переделка усилителя заняла примерно час. Все как в первоначальной концепции – на входе – высоколинейные лампы с малым коэффициентом усиления, триодное включение на выходе, ООС – нет. Максимальная амплитуда сигнала – почти в полтора раза меньше по сравнению с тетродом, но – звук стал плотный, слитный, осязаемый, такой прозрачно-густой…как запах моря у скалистого берега 🙂 Вспомнилась, кстати, известная гравюра 神奈川沖浪裏 Кацусики Хокусая….

    В общем – с сачком за пчелами я больше не гоняюсь.:)

  2. Виктор, огромное спасибо за прекрасный усилитель!
    Пока впечатления формулировать рано, усилитель греется…. Но! Уже сейчас можно сказать, что поставленная задача реализована на все 100%! И я не ожидал от стаксов такой слитной и музыкальной подачи! При сохранении потрясающей прозрачности и чистоты звучания!

    • Константин, добрый день.

      Очень рад, что усилитель вам понравился. Он был задуман именно как раскрывающий все самые лучшие качества скрытного характера наушников STAX 🙂

  3. Виктор, давно слежу за всеми вашими проектами. Очень интересно. Не составит ли вам труда ответить на пару вопросов?

    >”Коэффициент передачи трансформаторного фазоинвертора = 0.7″
    Может логичней применить другой трансформатор на входе, повышающий, чтобы получить чувствительность хотя бы 1V rms?

    >”В “тетродном” варианте в качестве лампы первого каскада возможно применить двойной триод 6SL7GT”
    Почему в триодном включении нельзя применить 6SL7?

    И еще, интересно глянуть бы график THD по частоте. Хотя бы программой RMA или подобными. И не только график этого устройства, а на все, что вы делаете. Уровень звука, конечно, этим графиком не определишь, но уровень устройства – вполне.

    • Николай, добрый день.

      На входе усилителя применен повышающий трансформатор Jensen JT-11P4. Возможно применение и других подходящих трансформаторов от Sowter или, например Lundahl. В данном случае – это связано с поставленной технической задачей и моими личными предпочтениями.
      Если уровень сигнала источника недостаточен, то в качестве входной лампы вполне можно применить 6SL7. Естественно, это найдет свое отражение в звучании усилителя.
      Насчет графиков. Я не ставлю своей целью “внедрение в производство” своих изделий, поэтому к метрологии отношусь с вниманием, но без должной тщательности. Тем не менее, при разработке схем все режимы просчитываются, естественно учитывается опыт прошлых лет. При отладке каждой конструкции снимаются характеристики и делаются записи в рабочих тетрадях. Но – вид у них совершенно непрезентабельный, местами просто неприличный 🙂 – и для публикации они не годятся. Кроме того, как личностные, так и технологические факторы в повторении моих конструкций оказывают существенное влияние на конечный результат. Так, в частности – для этого усилителя четверка устроивших меня по характеристикам выходных ламп была отобрана из 30 штук. С другими лампами и другими критериями отбора результат будет другой – может лучше, а может и хуже 🙂

      С Уважением,

      Виктор

  4. Триод или Тетрод? Результаты тестирования очередного усилителя с наушниками STAX 007.

    После сборки и проверки работоспособности, выставления режимов усилителя два дня подряд перепаивал выходной каскад из тетрода в триод и наоборот…
    В тетродном включении линеаризация выходного каскада организована при помощи небольшой ООС. Триодное – без ООС.

    Первое впечатление от тетрода – WOW! Но – при более тщательном прослушивании у меня в очередной раз возникло ощущение какой-то недоговоренности, “недоигрывания”.
    С одной стороны, тетрод очень хорошо выделяет “передний план” – то есть солирующий голос или инструмент рисуется сочно, крупно.
    С другой стороны, это несколько сужает восприятие сложной, плотной музыки. Например – слушаю Metallica – голос на переднем плане, на заднем довольно динамично «взаимодействуют» ударные и бас гитара. Но – из-за того, что все внимание концентрируется на голосе, теряется его связь с «подпоркой» с общим смыслом композиции…. Инструментальный план довольно плотен, объемен, очень целен, при желании можно расслышать внутреннюю структуру звука, но — такого желания не возникает, поскольку все внимание уделяется солирующей партии. НЧ подаются плотно, но сухо.
    Слушаю Diana Kroll – «Girl in the next room» – опять –WOW! Включаю Vivaldi – WOW!!

    Слушаю Peter Gabriel – «So» – и… перепаиваю в триод.

    Включаю в триоде того же Peter Gabriel. “Red Rain”, затем «Don’t give up”… Да, это он- узнаю старого друга. Как красиво и гармонично голос поддержан бас-гитарой…. Сколько волнений и переживаний в «Don’t give up”….
    Включаю Metallica – плотный, но структурный звук. Солист – часть группы, голос взаимодействует с музыкой, инструментал цельный, вполне отчетливо можно различить несколько планов локализации инструментов. Бас – строг, но напорист и выразителен. Ощущается смысл, дух музыки….
    Включаю Vivaldi – и опять WOW! Музыка идет «фронтом», инструменты заполняют пространство. Музыка настолько наполнена образами, что хочется слушать и слушать…. В чем же дело? (WTF?)

    Перепаиваю в тетрод…. Снова wow, но уже строчными буквами. Хорошо, мощно, динамично но…- не то. Потеряна «образная» составляющая и… вообще, почему-то появляются ассоциации с хорошим транзисторником. Долго и тщательно слушаю. Нет, не «то». Хорошо, но не «то»….

    Вернулся к триодному включению, так и оставил….

  5. Виктор, огромное вам спасибо за усилитель!! Сейчас прогрев уже завершен, звучание стабилизировалось. Нет слов, насколько хорошо играет. Одинаково превосходно на любых жанрах.
    Просто не предполагал даже, что в наушниках может быть такой звук!

  6. На днях отправил заказчику очередной усилитель. Первые впечатления:

    ” ….Виктор, Доброго вечера!

    Посылку получил, все в порядке, упаковано действительно – лучше некуда!! По внешнему виду усилитель очень понравился, выглядит потрясающе, монументально, действительно Hi-End произведение искусства!! Даже не ожидал, честно!

    Все сделал как Вы написали: аккуратно распаковал, протер спиртом ножки ламп, аккуратно вставил. Лампы с номерами 1 вставил в панельки слева, соответственно с номерами 2 в панельки справа. Балансные входы хоть и не подписаны, ориентировался по расположенным под ними входам RCA (как обычно красный – правый канал). Подключил наушники, включил усилитель и уже по первым звукам понял что и усилитель и наушники останутся у меня надолго!!! Звук просто завораживает…”

  7. заинтересовала схема для ЭС наушников. для воплощения необходимы Jensen JT-11P4. на ebay в предложениях только Jensen JT-11P1, такие могут подойти?

  8. Виктор, добрый день!
    Подскажите номинал R21 в блоке питания -20K?

    С уважением,
    Дмитрий

    • Добрый день,

      Да, 20К. Но – вполне возможно, что при настройке блока питания по минимуму пульсаций номинал этого резистора придется подобрать.

      С Уважением,

      Виктор

  9. подскажите , к этому уселителю подходят только наушники stax?или можно любые?какой переходник тогда нужен для джека?

  10. Спасибо Виктору.
    Мастер – специалист даёт возможность не только приобрести Усилитель в авторском исполнении на деталях брендовых марок, но и благодаря выставленным схемам, умеющим хорошо паять меломанам, сообразить подобный вариант.
    Я воспользовался такой щедростью. Под чутким руководством АВТОРА, усилитель был сделан.
    что сразу порадовало, ус не шумит, не фонит. льётся только музыка.

  11. Здравствуйте Виктор.
    четвёртый год слушаю 007 вашим вариантом.
    подскажите пожалуйста, стоит ли потратиться на BG конденсаторы, для внедрение в катоды 6sl7

    • Добрый день,

      На BG тратиться не стоит. Во-первых выпуск конденсаторов BG прекращен около 20 лет назад и есть некоторые сомнения в том, что они оригинальны. Но, даже если и оригинальны – 20 лет хранения это не шутки 🙂 Во-вторых Panasonic FH, FM – уж точно не хуже, а при прямом сравнении мне понравились больше.

      С Уважением,

      Виктор

Leave a Reply to 8street Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *