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 🙂

Leave a Reply

Your email address will not be published.