Транзисторный фильтр, кофе и Маяковский

Сегодня утром, после долгого и подробного разъяснения одному увлеченному аудиосамодельщику всех особенностей расчета и практической реализации транзисторного фильтра напряжения источника питания, мне очень захотелось выпить (кофе) 🙂 К счастью, в закромах еще осталось некоторое количество оригинального Costa Rica “Volcanica”. Сварив (в турке, конечно) чашечку вкуснейшего ароматнейшего кофе я устроился в кресле и -… почему-то вдруг вспомнил стихи Маяковского в исполнении отряда понеров в шортиках из фильма “Добро Поджаловать или Посторонним вход воспрещен” (реж.Элем Климов, 1964г):

“…Довольно жить законом,
данным Адамом и Евой.
Клячу историю загоним.
Левой!
Левой!
Левой!…”

История – та еще лошадка. На “короткую” ее может быть и можно “загнать”, но на длинной дистанции эта кляча сама загонит кого угодно.

Так вот, почему же вдруг Маяковский? Потому что в моей памяти он неразрывно связан с Блоком. 🙂 В конце 70-х, когда я еще был школьником, помимо электроники, химии и музыки я немного увлекался поэзией “серебрянного века” и удачно попал на встречу с одной замечательной седенькой интеллигентной дамой солидного возраста, которая когда-то была знакома с Александром Блоком. Фамилия дамы, если я правильно помню – Мещерская. Помимо многого того о Блоке, чего нет и скорее всего никогда не будет в школьной программе, мне запомнился рассказанный ей эпизод о Маяковском. Как он, будучи у них в гостях, демонстративно-эпатажно высморкался в скатерть. На молодую девушку это произвело неизгладимое впечатление. 🙂

Такой вот был этот самый – “Серебряный Век”.

Ноябрь 2022 г.Владивосток

Заметки о проектировании АС. АЧХ. Румкоррекция.

Кажется очевидным то, что аудиофилы-самодельщики понимают, что без хороших акустических систем (АС) им не обойтись. Тем более удивительно, что до сих пор взгляды большинства из них на критерии качества АС  существенно различаются. И более того – до сих пор не ясно, какие методы проектирования АС приводят к гарантировано хорошим результатам.

Теория относительности” АЧХ

Даже небольшого опыта прослушивания достаточно, чтобы заметить  разницу между воспроизведением одной и той же музыки разными АС. При этом, если верить данным производителей, основной параметр – амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) этих разных АС почти всегда близки к идеалу и очень похожи.

Поэтому многие самодельщики приходят к тому выводу, что проблема “ровной” АЧХ уже практически решена, а качество воспроизведения зависит только от конструкции и материалов динамиков, корпусов и разделительных фильтров.

Но действительно ли все в порядке с АЧХ? Независимые измерения не подтверждают оптимистических параметров, заявленных производителями. Каждая модель АС имеет реально свою “кривую” АЧХ, разительно отличающуюся от “аналогично- кривых” характеристик других АС и мой скромный опыт показывает, что это характерно для всех ценовых групп. Разница в звучании при воспроизведении одной и той же музыки разными АС – очевидна. Но при этом АЧХ от “производителей” всегда одинаково-ровные. 🙂

Удивительно, но эти “одинаково-ровные” АЧХ – в общем-то правдивы. Для рекламных проспектов измерения обычно производятся по методикам, обеспечивающим “правильный” вид характеристик. Например, можно провести измерения при повышенной скорости сканирования рабочего диапазона частот что усреднит и сгладит пики и провалы  АЧХ в процессе снятия характеристик.

Но гораздо интереснее другое – почему же одна “кривая” (по АЧХ) модель АС звучит хорошо, а другая вроде как более “ровная” – воспроизводит музыку гораздо хуже?

Получается, что даже независимые,”честные” 🙂 измерения хоть и позволяют представить реальную АЧХ акустики в реальной комнате, но не раскрывают ее связь с конкретными особенностями звучания.

Почему, обладая всем необходимым, разработчики не создают идеальных АС? Ведь по идее – “идеал”, эталон – только один! И вроде как очевидно, что все АС, близкие к эталону, должны звучать примерно одинаково (хорошо).

Некоторые проблемы метрологии и их влияние на конечный результат.

Я считаю, что основная проблема в том, что любой способ проведения измерений неизбежно дает целый комплекс разнообразных ошибок. Самые “вредные” ошибки – методические, то есть связанные с несовершенством самого метода измерений.

Существует ряд общепринятых методик измерения АЧХ. Одна из основных – настройка АС в заглушенной, безэховой камере.

При проведении таких измерений принципиально важны методические особенности. Например – где располагать микрофон относительно АС. Обычная рекомендация – на “акустической оси”, на расстоянии 1 метр от акустической системы. А где точно проходит эта “ось” в случае трехполосной АС? Вряд ли перед ВЧ динамиком. Тогда, видимо, правильнее разместить микрофон на “оси” СЧ динамика. А если сместить микрофон немного выше или ниже, то для одной и той же АС получим множество различных АЧХ. На какую из них ориентироваться? Почему-то в этом методе проведения измерений принято считать, что слушатель обязательно услышит “измеренную” АЧХ, то есть поместит ухо именно туда, где при измерении располагался микрофон 🙂

Но ведь – в обычном помещении на НЧ и “нижних” СЧ АС активно взаимодействуют с полом и потолком, влияние которых в безэховой камере отсутствует. Взаимодействие АС с помещением влияет на звучание принципиально – но его конкретные проявления настолько разнообразны, что даже не могут быть представлены посредством точной математической модели.

Более того, суммарная АЧХ стереопары существенно отличается от АЧХ одной АС, а общепринятые методики настройки АС не учитывают этого обстоятельства. Например – при стереовоспроизведении голоса вокалистов обычно локализуются в центре звуковой сцены, то есть воспроизводятся обеими АС стереопары. Я считаю очевидным и методически верным то, что даже для настройки уровня и тем более для получения разборчивой и “ровной” передачи голосового диапазона необходимо контролировать итоговую АЧХ обеих АС.

Есть и другие, вроде бы логичные и методически адекватные методы – например настройка АЧХ и ФЧХ по импульсным сигналам. Но и при этом – работая казалось бы по одинаковым алгоритмам, специалисты почему-то получают разные звуковые результаты. 

Даже учитывая только эти “нестыковки” можно сделать вполне уверенные выводы:

  • Во-первых, методика проведения акустических измерений – “волюнтаристична” – то есть произвольно не точна. При упомянутых мной методических допусках даже  “индивидуально-тонально-ровные АС” в обычном акустически неподготовленном помещении всегда дадут неровную итоговую АЧХ.
  • Во-вторых – получается совершенно очивидно, что результат работы зависит не только от метода измерений, но и от личного опыта конструктора АС. Мне известно множество превосходных АС, разработанных “традиционными” способами и во всех этих случаях общее было то, что разработчики этих АС были (и есть 🙂 ) выдающиеся профессионалы, любящие музыку и обладающие развитым музыкальным вкусом.

Примечание по поводу румкоррекции

Действительно высококачественное звуковоспроизведение в произвольном акустически неподготовленном помещении требует или подготовки помещения – то есть коррекции архитектурных особенностей и проведения акустической обработки соответствующими материалами и (или) обязательного наличия в составе звуковоспроизводящей аппаратуры некоторого модуля аппаратно-программной интерактивной румкоррекции. На всякий случай уточню – именно интерактивной румкоррекции.

Сейчас широко применяется адаптивная румкоррекция – то есть звуковоспроизводящая система оснащается небольшим измерительным комплексом, который обычно состоит из микрофона и сигнального процессора. На этапе калибровки системы микрофон размещается на месте слушателя и (иногда) поочередно в различных местах комнаты, сигнальный процессор генерирует некие сложные сигналы и фиксирует “отклик” от микрофона. Таким образом присходит создание матрицы данных для необходимой коррекции АЧХ и ФЧХ системы в заданных частотных и амплитудных диапазонах и воспроизведение происходит с учетом калибровочных данных. При изменении акустической обстановки в комнате необходимо проведение перекалибровки.

Интерактивная румкоррекция предполагает постоянную подстройку системы под имеющиеся акустические условия. В идеале – изменение акустических условий в помещении не должно быть заметно для слушателя. Проще говоря, если в процессе прослушивания музыки в комнату кто-то занес например шкаф или вынес из нее кресло – то слушатель может заметить изменение обстановки, но не должен заметить изменений в звучании системы 🙂

Октябрь 2022 г.Владивосток

Upgrade акустики KEF Reference Model Four

Уже довольно долго во Владивостоке живет Виталий – увлеченный творческий энтузиаст-аудиофил, с “правильными” руками и трезвым рассудком.

Виталий имеет богатый опыт в изготовлении кабелей, сборке и ремонте МС трансформаторов, проигрывателей винила, “рекаппинге” (recapping) усилителей мощности и предусилителей.

Весной этого года он поставил цель – провести разумный и эффективный upgrade и (может быть) некоторую доработку имеющейся в его системе акустики KEF Reference Modеl Four, выпуска 90-х годов прошлого века.

Из очевидно слышимых причин уже назревшей необходимости upgrade – ощутимый недостаток ВЧ и гулкость, расплывчатость звучания на НЧ. При этом звучание системы в целом – объемное, ровное, увлекающее. Помещение для прослушивания акустически обработано верно.

Сдерживающие факторы – небольшой опыт в подобной работе с АС, отсутствие требуемой измерительной аппаратуры и навыков проведения измерений, необходимых в процессе отладки.

Решение – пригласить меня в качестве консультанта и метролога 🙂

Акустика KEF Reference Mоdel Four устроена довольно оригинально. Вот здесь можно почитать о ней более подробно. На первый взгляд – внешний вид вполне традиционно – обычен:

А вот внутренее устройство – весьма не тривиально:

Как видно – то, что снаружи выглядит как порт фазоинвертора – таковым не является, НЧ динамики расположены во внутреннем объеме в комбинированном оформлении – ЗЯ, bandpass и ФИ одновременно 🙂

Фото и схема “старых” разделительных фильтров

Принципиальная схема разделительных фильтров акустики KEF Reference Model Four

Видно, что фильтры довольно многополосны и весьма “ветвисты” 🙂 , что отчасти объясняется особенностями акустического оформления. Я не увидел необходимости в коррекции частотного диапазона полос фильтров, пересчете номиналов элементов и последующей “пересшивке” полос. Тут разработчики потрудились весьма искусно и вмешиваться в результат их труда нет никакого смысла.

Было принято решение ограничиться (всего лишь) следующим

  • Заменить все конденсаторы и резисторы и пересобрать фильтры навесным монтажом. Убрать фильтры из внутреннего объема акустики и разместить их в во внешних коробах, которые будут крепиться к задним стенкам акустических систем.
  • Заменить контактные клеммы – терминалы.
  • Заменить всю внутренюю проводку.
  • Задемпфировать и акустически обработать внутрение поверхности корпусов акустических систем и корзины динамиков.

Что и было сделано Виталием 🙂

Собраны новые фильтры, для них изготовлены и закреплены на задних стенках внешние короба, заменена вся внутреняя проводка

Сделана механическая и акустическая доработка корпусов, корзины динамиков оклеены акустическим войлоком. Вырезы для крепления клеммных колодок на задних стенках корпусов были аккуратно закрыты фанерными вставками, внутренние поверхности корпусов задемфированы Шумоff, герметиком и акустическим войлоком. Свободный объем коробов, в которые установлены “новые” фильтры – заполнен демпферным материалом. Установлены новые высококачественные медные клеммы-терминалы.

Доработка в высшей степени благотворно сказалась на звучании акустики. Края дипазона слышимо расширились и особенно это стало заметно в ВЧ диапазоне. СубНЧ и НЧ “подсобрались”, стали более динамичными, четкими и разнообразно-детальными. СЧ область, голосовой диапазон стал более объемен, выразителен и “многослоен”. ВЧ – как бы “заново проявились”, их уровень стал ровно таким, сколько нужно – не больше и не меньше. Доработка полностью оправдала себя, акустика вышла на принципиально более высокий уровень.

Зависимость импеданса акустики от частоты.

График зависимости импеданса акустики KEF Reference Model 4 от частоты. Левый и Правый каналы.

АЧХ акустики, снятая в ближнем поле в реальной комнате для прослушивания.

АЧХ акустики KEF Reference Model 4. Сглаживание 1/3 октавы. Ближнее поле, комната для прослушивания.

Июнь…Сентябрь 2022 г. Владивосток

Третья жизнь “Элегантных Шорт”

У аудиофилов беспокойные души. И вот, так случилось, что после июньской “трансформации” из двухтакта в однотакт этот усилитель снова попал ко мне. То есть после вдумчивого и внимательного прослушивания владелец конструкции решил, что все-таки для его системы двухтактный усилитель подходит лучше. В конце сентября у меня выдалось несколько более-менее свободных дней и я согласился на эту работу, взяв с владельца общание, что это в последний раз. Дальше – никаких переделок, только новый усилитель. 🙂 Вместе с усилителем мне привезли пару двухтатных выходных трансформаторов от Audiokom. Нужно отметить, что трансформаторы оказались весьма хорошими, но не без недостатков – конструкторское решение крепления тяжелого “куба” к шасси на 4 винта M3 пожалуй слишком оптимистично и неудобно. Так можно крепить легкие колпаки, а вот крепление тяжелого трансформатора сверху шасси на маленькие винтики, которые нужно вкрутить изнутри шасси снизу – без помощи квалифицированного ассистента превращается в некий “квест”. 🙂 Шпильки М4 или даже М5 были бы гораздо надежнее, практичнее и удобнее в монтаже. Я применил комбинированное крепление на винты и шпильки. Шпильки – направляют и фиксируют положение, винты – крепят.

Схема усилителя

Схема усилителя после upgrade

Схема унифицирована, множество моих конструкций имеют такое же схемотехническое решение. Схема блока питания так же типичная, с выпрямителем на ПП диодах и фильтром на полевом транзисторе и поэтому я ее не привожу. Ассортимент резисторов и конденсаторов сведен к минимуму. Для желающих повторить – внесение изменений в схему не приветствуется. По лампам – в первом и во втором каскадах можно применить “наши” 6Н1П-ЕВ, в выходном каскаде – 6П6С, 6П3С(Е) или NOS китайские 6P6P (темная колба), 6P3P (фигурная колба). Результат замены – впечатляющий 🙂

Технические характеристики усилителя

  • Входное сопротивление = 50 кОм
  • Выходное сопротивление =<~ 2 Ом
  • Номинальная нагрузка = 8 Ом
  • Номинальное входное напряжение = 0.775V RMS
  • Максимальное выходная мощность на нагрузке 8 Ом = 10W RMS (выходные лампы – 6P6S)
  • Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке = 8Ом при выходномнапряжении = 0.7 от максимального = 20Гц….28 кГц.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 8 Ом при выходном напряжении = 0.9 от максимального <= 1.7%, в основном 2-я гармоника. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -22dB.
  • Время выхода на рабочий режим =< 15 min, это связано установлением теплового обмена в корпусе усилителя и прогревом ламп.

Несколько фото, снятых в процессе прослушки-отладки

Сентябрь 2022 г.Владивосток

Небольшая полочная акустика на TB W8-2145

От прошлых опытов у меня осталась пара ШП динамиков Тang Band W8-2145. Это одни из немногих широкополосников, которые играют ровно, спокойно, без очевидно-явного назойливого выделения СЧ и особенно верхней СЧ областей. Некоторая неравномерность конечно присутствует, но в общем и целом на мой слух – все довольно терпимо по сравнению с аналогичными ШП динамиками.

В начале лета я удачно заказал в дружественной мастерской пару небольших полочных корпусов. Корпуса приехали в августе и я поставил их в комнате на заметное место – для того, чтобы иногда натыкаться на них (взглядом) и напоминать себе, что с ними пора уже что-то сделать. 🙂

Август этого года во Владивостоке выдался на удивление дождливый и “тепло-удушливый”. Влажность 100% и температура воздуха под 29 градусов – то еще сочетание – из прохладного помещения с кондиционером на улицу выходить совсем не хочется. “Световой день” при такой погоде выглядит очень странно – жарко, мокро и пасмурно, солнца мало. Настроение в эти “летние деньки” – довольно депрессивное. Охлажденный сухой германский рислинг конечно помогает, но не надолго. В общем – “… Туман, сэр. (с) 🙂 …”

Итак, в очередной раз наткнувшись в душных сумерках на пару пустых корпусов, притаившихся в углу комнаты – я решил что уже точно пора что-то с ними сделать. И вообще – мне не нравится, когда корпуса пылятся в углу, а динамики лежат без дела в шкафу. Хорошо, что все предварительные расчеты были сделаны до заказа корпусов 🙂 , а Шумоff и синтепон оказались в наличии – поэтому обработка внутренней поверхности и настройка фазоинверторов не заняли у меня много времени. В итоге – через несколько дней я уже слушал симпатичную пару хороших широкополосных полочников.

Основные технические характеристики динамиков Tang Band W8-2145:

  • Магнитная система – феррит, с алюминиевой фазовыравнивающей “пулей”.
  • Материал диффузора – бумага, Материал подвеса – сантопрен (специальная легкая силиконовая резина).
  • Диапазон воспроизводимых частот: 40 Гц…20 кГц
  • Сопротивление по постоянному току [Re]: 6.8 Ω
  • Резонансная частота [fs]: 40 Гц
  • Чувствительность [1 Вт⁄1м]: 90 дБ
  • Эквивалентный объем [Vas]: 67.67 л
  • Полная добротность [Qts]: 0.45
Зависимость импеданса динамика TB W8-2145 от частоты.
Зависимость импеданса полочной акустики на динамике TB W8-2145 от частоты.
  • Частота настройки акустического оформления (ФИ) = 48 Гц
  • Итоговая добротность акустического оформления = 0.89
  • Габариты акустики 42см (в) х 25.5см (ш) х 28см (г), вес каждой ~ 16 кГ
АЧХ акустики на динамике TB W8-2145 без корректирующего фильтра, центр комнаты, “качающийся” микрофон на расстоянии 1м, сглаживание 1/3 октавы.

В целом звучание – спокойное (не яркое и не сибилятивное), субъективно ровное с некоторым акцентом в голосовой области и сглаженной подачей ВЧ. Корректирующего фильтра нет, но при необходимости расширить стилевые предпочтения его можно установить, чувствительность после этого немного уменьшится. Такая акустика – находка для любителей классики, старого джаза, вокала и будет хорошим компаньоном для небольшого усилителя на лампах, например с выходным каскадом на пентоде.

Несколько фото. Качество фото – весьма посредственное, но это объяснимо. Духота, сумерки и туман. 🙂

P.S. Вторая пара клемм предназначена для (возможного) подключения супертвиттера.

Август 2022 г.Владивосток

Zen Monster Balance. Теперь в новом корпусе

Zen Monster переехал в новый, полностью алюминиевый корпус. Это одна из последних версий Zen Monster – балансный вход, балансный выход, регулятор на дискретных резисторах KOA, печатные платы с покрытием иммерсионным серебром. Резисторы Dale, конденсаторы Nichicon FG (Fine Gold), монтаж медным проводом в тефлоновой изоляции, припой Felder (Germany) Sn62Pb36Ag2 с безотмывочным флюсом. Мощное, открытое, детальное звучание. Именно то, что нужно для Mahavishnu Orchestra 🙂

Август 2022 г.Владивосток

Моя система в развитии. PSE моноблоки на 2A3

После завершения проекта Моноблоков на 300В с трансформаторами Hashimoto меня настойчиво преследовала 🙂 мысль о том, что пора уже попробовать что-нибудь подобное и в моей системе. В “тумбочке” довольно давно лежала четверка ламп 2A3 производства Sovtek начала 2000-х годов. По факту, их звучание имеет мало общего с оригинальными 2A3, а по характеристикам это скорее уменьшенная в размерах 300В с напряжением накала 2.5V.

И так уж совпало, что в начале зимы после одной из доработок-переделок мне случайно попала пара OEM однотактных выходных трансформаторов от компании Silk Audio. Трансформаторы рассчитаны на подключение нагрузок 8 и 4 Ом, при этом Ra = ~ 2.5К. Габариты сердечника, низкое сопротивление первичной обмотки постоянному току и небольшая толщина пластин давали надежду на то, что максимальный ток первичной обмотки трансформатора может быть довольно большим (>100 mA) что, в свою очередь, наводило на мысль о выходном каскаде на двух параллельно включенных триодах. В принципе, ничто не мешает применить и один триод – 2A3, 300B или тетрод (пентод) 6CB5, KT88 в триодном включении, но ожидаемое выходное сопротивление усилителя в этом случае было бы около 3 Ом, что не очень хорошо для моей акустики. Почему-то мне не хотелось перенастраивать фазоинвертор и разделительный фильтр еще раз 🙂 А вот если в однотактном выходном каскаде применить параллельное соединение ламп (PSE) – то, собственно – почему бы и нет – выходное сопротивление будет сравнимо с выходным сопротивлением моего теперешнего двухтактного усилителя. Четверка 2A3 из “тумбочки” не отличалась точной идентичностью характеристик, поэтому в конструкции обязательно было необходимо предусмотреть раздельную регулировку тока покоя каждой из ламп. Но, так как лампы практически новые, с качественным вакуумом и относительно оригинальных 2A3 сделаны с запасом по допустимой мощности – то можно ожидать, что с фиксированным регулируемым смещением выходной каскад будет иметь устойчивую термостабильность.

После мыслей о выходном каскаде нужно подумать и о драйверном (входном) каскаде. С одной стороны, хотелось бы получить “певучесть и выразительность” – и тут маломощным триодам пожалуй нет конкуренции. С другой стороны, для “моей” музыки необходима “скорость и динамика”, а это приводит к необходимости применения мощных пентодов. Так как в моей системе есть предусилитель, то большого усиления от драйверного каскада не требуется, поэтому с пентодами я решил пока не спешить, а для начала попробовать одиночный триод 6С2С (6J5). Что могу сказать – с 6J5 в общем-то все довольно хорошо – звук динамичный, плотный, насыщенный. Но я заметил интересную “тенденцию” – чем более “винтажные” 6J5 я слушал, тем звук становился все более разнообразнее, “текучее” и выразительнее. Музыка “лилась” все лучше и лучше. 🙂 Это объяснимо – звучание “винтажа” очевидно облагораживает “новодел”. (Как там было у Лихницкого – “дисциплинированные винтажные сущности перевоспитывают современные сущности”)

И тут я вспомнил, что у меня в “тумбочке” лежит несколько двойных триодов 6N7GT (фигурная стеклянная колба) от Sylvania 1939 года. Две половинки “винтажного” триода параллельно на входе, два “новодельных” прямонакальных триода параллельно на выходе. Получается не только “благородный купаж” , но и последовательная синергия схемотехнического решения. 🙂

Схема моноблока PSE усилителя с блоком питания

Схема усилителя.
Схема блока питания. Вполне традиционная 🙂

Чуть позже я немного подстроил режим работы драйверного каскада, уменьшил сопротивление анодной нагрузки. И да, никакого “хорового пения при параллельном соединении ламп”, как это утверждалось на одном из форумов – я не наблюдаю.

Несколько фото.

Пустые панельки оставлены для возможной модернизации и прямого сравнения схемотехнических решений (сдвоенный триод vs мощный пентод и т.п.), а так же для сохранения возможности “отката” на исходные двухтактные позиции 🙂

Основные технические характеристики усилителя

  • Входное сопротивление = 5 кОм
  • Выходное сопротивление =<~ 1.5 Ом (для выхода 8 Ом)
  • Номинальная нагрузка = 4, 8 Ом. .
  • Номинальное входное напряжение = 5V RMS
  • Максимальное выходная мощность на нагрузке 8 Ом = 6W RMS
  • Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке 8 Ом при выходном напряжении = 0.7 от максимального = 25Гц….28 кГц.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 8 Ом при выходном напряжении = 0.9 от максимального <= 3.5%, в основном 2-я гармоника. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -22dB.

P.S. Думаю, что у внимательного читателя уже возник вопрос – так все-таки, какие же основные отличия в звучании двухтактного и однотактного усилителей? В моем случае фактически получились максимально близкие условия сравнения – тот же источник сигнала, тот же блок питания, та же драйверная лампа, те же выходные лампы, та же акустика, те же сигнальные провода. Выходные трансформаторы конечно разные 🙂

Во-первых – Двухтактный усилитель на прямонакальных триодах – не очень хорошая идея. Слишком мало искажений. 🙂 ВАХи прямонакальных триодов – 45, 2A3, 300В – эквидистантны и линейны в широком диапазоне напряжений и уровень второй гармоники на максимальной выходной мощности будет небольшой. В двухтактном выходном каскаде четные гармоники частично компенсируются, поэтому при слишком уж правильной настройке драйверного каскада на выходе усилителя можно получить совсем не музыкальный спектр искажений – с низкими, но близкими уровнями четных и нечетных гармоник. Звук будет очень чистый, объемный – я его называю “теплый транзисторный звук” 🙂 Из-за скудного спектра гармоник звучание такого двухтакта на малых уровнях громкости несколько теряет в “насыщенности” и “объемности” и система слышимо “просыпается” на уровнях громкости чуть выше среднего. Такой “переход объема” при изменении уровня громкости особенно заметен на акустике с низкой отдачей. Эта проблема легко решается, если применить в выходном каскаде косвенонакальные тетроды (пентоды) в триодном включении, в этом случае при правильной и точной настройке уровень нечетных гармоник можно уменьшить до 0.05…0.1%, при уровне четных гармоник 1…2% (на полной выходной мощности). В детальности, объемности и выразительности звучания такой двухтактный усилитель покажет себя очень уверенно, а в большинстве случаев по динамике и подвижности звучания уверенно “переиграет” однотактный усилитель сравнимой мощности. Из очевидных преимуществ двухтактного выходного каскада на триодах можно отметить то, что низкое выходное сопротивление усилителя достигается довольно легко и без необходимости применения общей ООС.

Во-вторых – Однотактный выходной каскад PSE усилителя на триодах органично и “по умолчанию” решает проблемы “правильного” спектра гармоник, требуемого выходного сопротивления и требуемой выходной мощности. Из очевидных особенностей схемотехнической реализации – высокая динамическая входная емкость каскада, что требует внимательного подхода при выборе лампы драйверного каскада и необходимости периодически контролировать и подстраивать режимы работы из-за “старения” ламп.

Август 2022 г.Владивосток

Усилитель мощности с трансформаторами Tamura

Усилитель мощности собран для системы Михаила и работает в комплекте с Предусилителем на трансформаторах Tango, о котором я рассказывал в статье от 29.10.2020.

Примерно год назад Михаилу удалось удачно приобрести пару очень интересных духтактных выходных трансформаторов Tamura F-684. Помимо известной марки 🙂 трансформаторы интересны тем, что конструктивно выполнены очень правильно – первичная обмотка в виде двух отдельных полуобмоток с отводами для ультралинейного включения, универсальная вторичная обмотка с отводами на 4,8 и 16 Ом + отдельная вторичная обмотка для ООС. Raa = 6.6 K, так что трансформаторы идеально подходят для двухтактного выходного каскада на лампах 6L6G, EL34, KT66, KT88 работающего в режиме, максимально близком к классу А.

До сегодняшнего дня усилитель уже пережил серию апгрейдов. Изначально это была оригинальная конструкция от известных российских самодельщиков. В качестве силовых и выходных были применены трансформаторы Hammond, выходной каскад был на лампах KT120 в триодном включении. ФИ и драйверный каскад выполнены на лампах 6922 в SRPP включении, с объединенными катодами и источником тока на небольшом пальчиковом пентоде в катодной цепи. Напряжение источника питания более 500V, плюс в схеме присутствовал дополнительный накально-вспомогательный трансформатор. Переключатель входов выполнен на нескольких реле, а для коммутации обмоток реле применен низковольтный источник питания. В усилителе был предусмотрен небольшой стрелочный индикатор с подсветкой и переключателем для контроля и установки тока покоя выходных ламп. Конструкция собрана на деревянном шасси, верхняя панель – фанера 10 мм с несколькими накладками из окрашеного в черный цвет фольгированного стеклотектолита, прикрепленными к панели великим множеством маленьких шурупов, а основа корпуса – очень прочная и качественно сделаная деревянная рама. Нижней крышки не предусмотрено. Играл усилитель в общем, скажем так – нормально, но после аварии с одной из выходных ламп и межкаскадным конденсатором появилась мысль о доработке и (или) переделке конструкции.

На первом этапе было принято решение отказаться от выходного каскада в триодном включении, и применить нечто более “продвинутое” 🙂 . Я доработал конструкцию до усилителя c входным и ФИ каскадами на 6SL7, 6SN7 и выходным каскадом в ультралинейном включении и переделал коммутацию входов, убрав реле. Это очень сильно упростило итоговую схему – был убран “вспомогательный” трансформатор с добавочными источниками питания, перекоммутированы цепи накала, убрано несколько метров коммутационных проводов, керамические ламповые панельки были заменены на тефлоновые с цанговыми контактами, выходные тренсформаторы Hammond были заменены на Hashimoto HW-40-5, регулятор громкости Alps был заменен на регулятор на дискретных резисторах. После этой доработки-переделки звучание усилителя приобрело ясность, открытость, подвижность, детальность – столь характерные для конструкций с трансформаторами Hashimoto. Чуть позже выходные лампы KT120 были заменены на 6L6GA от Sylvaniа 40-х годов выпуска. Несколько месяцев усилитель работал в этой конфигурации.

На втором этапе, когда приехали выходные трансформаторы Tamura F-684, было принято решение заменить силовой трансформатор, верхнюю фанерно-стеклотекстолитовую панель шасси заменить на металлическую, поменять входные и выходные разъемы, убрать вспомогательный индикатор с коммутацией и подсветкой, убрать коммутатор входов и регулятор громкости. Основную симпатичную и качественно сделанную деревянную раму корпуса было решено оставить. 🙂

В итоге – верхняя панель из никелированной бронзы, входные и выходные разъемы – Cardas, никакой лишней коммутации, минимально-простой блок питания и уменьшение общего количества ламп до семи – четыре выходных (6L6G,5881, KT66, EL34, 6CA7, KT88, 6П3С) и три входных – 6SN7 (6H8C).

Схема усилителя и блока питания:

Принципиальная схема одного канала усилителя
Принципиальная схема блока питания

На мой взгляд, схема усилителя и схема блока питания самоочевидны и в пояснениях их работы нет особой необходимости 🙂

Технические характеристики усилителя

  • Входное сопротивление = 10 кОм
  • Выходное сопротивление =<~ 2.5 Ом (для выхода 16 Ом)
  • Номинальная нагрузка = 4, 8, 16 Ом. Для подключения нагрузки 4 Ом необходима коммутация выходного трансформатора.
  • Номинальное входное напряжение = 1V RMS
  • Максимальное выходная мощность на нагрузке 16 Ом = 12W RMS (выходные лампы – 6L6GA)
  • Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке = 16 Ом при выходном
  • напряжении = 0.7 от максимального = 22Гц….38 кГц.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 16 Ом при выходном напряжении = 0.9 от максимального <= 1.5%, в основном 2-я гармоника. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -20dB.
  • Время выхода на рабочий режим =< 15 min, это связано установлением теплового обмена в корпусе усилителя и прогревом ламп.

Несколько фото:

Июль 2022 г.Владивосток

Иногда они возвращаются. Моноблоки 300В + Hashimoto

“The long and winding road” (c) The Beatles.

Так уж получилось (по техническим причинам), что реализация этого проекта сильно затянулась по времени. Тем не менее, после всех этих неожиданностей проект был завершен успешно. Оконечные усилители-моноблоки на 300В собраны для домашней аудиосистемы и работают в комплекте с предусилителем Zen Guru на лампах 6J5 (6L5) c трансформаторами Hashimoto (фото первого варианта предусилителя, позже он был пересобран на стальном шасси)

Схема моноблоков примерно та же, о которой я рассказывал в октябре 2016 года (см. “Еще раз о 300В”).

Схема усилителя и часть схемы блока питания
Вторая часть схемы блока питания

Усилитель двухкаскадный, с трансформаторной связью. Первый каскад – на одной из моих самых любимых ламп – 6AC7 в триодном включении. “Наш” аналог этой лампы – 6Ж4. Коэффициент усиления первого каскада ~ 45, максимальное выходное напряжение ~ 72V RMS (~200V рeak-to-peak). Межкаскадные трансформаторы – Hashimoto A-115.

Второй каскад – на так называемом “легендарном” 🙂 прямонакальном триоде 300В, в безопасном режиме – напряжение анод-катод = 340…360V, ток покоя 70…80 mA. Приведенное сопротивление анодной нагрузки = 3.5 кОм, выходные трансформаторы Hаshimoto H-20-3.5U. Выбранный режим очень музыкален и довольно далек от максимально допустимых значений для 300В. Я проигнорировал известный аудиофильский совет J.C. Morrison – “Fry your triodes”.(жарьте ваши триоды), так как считаю, что не следует требовать от обычной 300В того, чего она не может дать 🙂 .

Для лучшей термостабильности применено комбинированное смещение, этот вариант позволяет оперативно подстраивать режим каскада по мере приработки ламп. Тем не менее, конструктивно катодный резистор автосмещения состоит из двух резисторов, то есть предусмотрена технологическая возможность переключения каскада в “горячий” режим, а при некоторой модификации источника напряжения смещения выходной каскад можно перевести в “максимально-рискованный” режим с фиксированным регулируемым смещением. Но я рекомендую проводить такие эксперименты только и исключительно “супер-продвинутым” пользователям, имеющим в наличии пополняемый запас ламп 300В 🙂

Блок питания

В блоке питания я применил силовой трансформатор Hashimoto PT-220(R) Выпрямитель – обычный, на диодах D1 D2, фильтр анодного напряжения с плавным нарастанием выходного напряжения – на полевом транзисторе.

Для минимизации уровня фона накал ламп 300В питается от выпрямленного и стабилизированного напряжения. Стабилизатор так же обеспечивает плавный разогрев нити накала. При включении, когда нить накала еще холодная и ее сопротивление постоянному току низкое, стабилизатор переходит в режим ограничения тока, по мере разогрева нити накала ее сопротивление возрастает и на ней плавно устанавливается требуемое напряжение.

Выпрямитель напряжения сеточного смещения – однополупериодный, на диоде D7. CRC фильтр напряжения смещения собран на C8R23C9. Выбор диапазона регулировки задается резисторами R7 R9, если номинал резисторов R7=0 и R9 = 1 кОм, то диапазон регулировки напряжения смещения максимально широк. Плавная регулировка напряжения осуществляется многооборотным подстроечным резистором R8. Ограничительный резистор R9 – необходим, он защищает от случайной установки напряжения смещения =0V. При комбинированном смещении лампы выходного каскада некоторое минимальное отрицательное напряжение сеточного смещения должно присутствовать всегда.

Небольшое отступление от основной темы

Внимательный читатель вероятно заметил, что в своих конструкциях я предпочитаю не применять выпрямители на кенотронах и фильтры на дросселях. Причин этому несколько. Во-первых, накал “стандартного” кенотрона потребляет примерно 15W ценной мощности силового трансформатора. Во-вторых, помимо того, что падение напряжения на кентроне довольно большое (40…70V), оно еще и нестабильно и сильно зависит от тока нагрузки. В третьих, конструктивно кенотрон представляет собой стеклянную трубку с электродами, на которые подается высокое напряжение переменного тока – то есть фактически на шасси у вас располагается дополнительный источник наводок. В четвертых – так называемый “звук” кентрона – это еще одна переменная в системе уравнений “хорошего звучания”. Цель разработчика – найти решение, а не множить “сущности” без всякой на то необходимости. Эзотерические “сущности” в этом месте схемы – совершенно неуместны. 🙂 Если силовой трансформатор рассчитан и выполнен конструктивно правильно, то вместо кентронов можно (и нужно) применять современные полупроводниковые диоды, а вместо громоздких дросселей – транзисторные фильтры. Технические и “звуковые” характеристики блока питания от такого решения только выиграют.

Технические характеристики усилителя

  • Входное сопротивление = 10 кОм
  • Выходное сопротивление =<~ 1.7 Ом
  • Номинальная нагрузка = 4, 8, 16 Ом. Для подключения нагрузки 16 Ом необходима коммутация выходного трансформатора.
  • Номинальное входное напряжение = 1V RMS
  • Максимальное выходная мощность на нагрузке 4 (8) Ом = 6W RMS
  • Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке = 8 Ом при выходном
  • напряжении = 0.7 от максимального = 30Гц….88 кГц.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 8 Ом при выходном напряжении = 0.9 от максимального <= 2.5%, в основном 2-я гармоника. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -22dB.
  • Время выхода на рабочий режим =< 15 min, это связано установлением теплового обмена в корпусе усилителя и прогревом ламп.

Несколько фото

Январь 2018, Июнь 2020….Июнь 2022 г. Владивосток

“Элегантные Шорты” или однотактный upgrade

Примерно три недели назад мне принесли мой двухтактный усилитель 2012 года.

На фото – версия усилителя с выходными лампами 6П41С. В дальнейшем были заменены на 6П3С

Конструкция довольно успешно и интенсивно проработала в системе замечательного увлеченного меломана Вадима из г. Находка, но недавно одна из выходных ламп все-таки вышла из строя и усилитель нуждался в небольшом ремонте и профилактике. В ходе обсуждения деталей появилась идея – а не сделать ли этот двухтактный усилитель однотактным? У Вадима в запасе оказался интересный комплект винтажных ламп EL34 от Mullard и 12AX7 от Telefunken, а у меня очень удачно оказалась “под рукой” пара однотактных выходных трансформаторов, изготовленных Эдуардом на сердечниках Hammond. Помимо хорошего “железа” трансформаторы интересны еще и тем, что в их конструкции предусмотрена обмотка катодной ОС. Делать обычный однотакт на EL34 в триодном или в пентодном включении с общей ООС – было бы слишком традиционно 🙂 , а вот посмотреть (на осциллографе и анализаторе спектра) и послушать (в системе) и напомнить как “звучит” настоящая катодная ОС – было очень интересно.

Двухтактник был полностью разобран, лишние отверстия закрыты накладками, пришлось просверлить несколько дополнительных крепежных отверстий для выходных трансформаторов и заново покрасить шасси.

Вот что получилось в результате:

Схема переделанного усилителя –

Однотактный усилитель на 12AX7 и EL34 с катодной связью в выходном каскаде

Традиционная двухкаскадная схема, первый каскад – на соединенных параллельно “половинках” двойного триода 12AX7. Такое решение я выбрал потому, что от драйверного каскада требовался вполне определенный спектр гармоник, по этой же причине катодный резистор не шунтирован конденсатором. Второй каскад – с комбинированным регулируемым смещением. EL34 – в пентодном включении, в каскад введена последовательная ООС по напряжению через дополнительную катодную обмотку. Соотношение витков катодной и анодной обмоток ~1 к 9, то есть коффициент обратной связи β=Wк/(Wa+Wк) = 0.1. В таком включении каскад на EL34 ведет себя “как будто” это каскад на триоде с “мю” около 8 и внутренним динамическим сопротивлением около 1.6…1.8 кОм. Выходное сопротивление каскада для нагрузки 8 Ом составляет около 2.7…3 Ом, выходная мощность – около 5…6 Вт. Так много “около” потому, что выходные характеристики существенно зависят от тока покоя каскада. На мой слух (и измерения это подверждают 🙂 ) наиболее гармоничный спектр искажений на выходе усилителя получается при токе покоя = 68 mA, при этом на полной выходной мощности происходит частичная компенсация гармоник второго каскада гармониками первого. В итоге на выходе – плавноспадающий спектр искажений, примерно 4% – вторая гармоника, 0.2% – третья, 0.1% – четвертая, уровень гармоник более высоких порядков ничтожно мал. Так как смещение каскада комбинированное регулируемое, то в качестве входных ламп можно установить например 6L6G, 5881, 6CA7, 807 (с переходником), KT66, KT88 и (даже) “наши” 6П3(С)(EB). Конечно при замене ламп режим каскада обязательно нужно подстроить.

Я применил вполне обычные комплектующие – резисторы Vishay-Dale Copper Film и проволочные резисторы Dale, конденсаторы в источнике питания – Nippon Chemicon, Panasonic и Rubycon. В качестве межкаскадных я применил рулонные конденсаторы ФТ3 (фольга + тефлон) 70-х годов выпуска (военная приемка). Помимо поистине выдающихся габаритов 🙂 , они отличаются весьма интересными музыкальными свойствами – звучание усилителя получается чистое, четкое с отличной проработкой ВЧ диапазона и локализацией КИЗ.

Усилитель благополучно эксплуатируется в составе системы с большой полочной ШП акустикой на динамиках Tang Band TB W8-1772.

Июнь 2022 г. Владивосток