Это сайт о моем хобби – аудио оборудовании на Лампах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . "I was the Walrus, But now I'm John" – John Lennon 1970
Очередная “Правильная” система состоит из четырех блоков – Предусилителя, MC MM RIAA корректора, Усилителя Мощности и Акустических Систем. И да, конечно все блоки этой системы – “правильные”. 🙂
Предусилитель собран по традиционной схеме, известной как “Zen Guru” – это один усилительный каскад на триоде, с трансформаторной нагрузкой. Для организации балансного входа я применил специализированный входной трансформатор. Каскад собран на двойном триоде 6SN7, для уменьшения динамического внутреннего сопротивления триоды “половинок” лампы соединены параллельно. Блок питания собран по традиционной схеме с транзисторным фильтром анодного напряжения.
Схема предусилителя и блока питания
На всякий случай уточню, что схема именно “принципиальная”, то есть показывает принцип построения конструкции и основные режимы работы. На практике – при настройке и отладке некоторые номиналы могут коректироваться, а для практического удобства работы и улучшения технических и эксплуатационных характеристик 🙂 могут быть добавлены дополнительные элементы, не указанные на схеме.
Впервые я рассказал об этом корректоре в 2017 году. “Фишка” схемы – применение интегральных источников тока в качестве анодной нагрузки ламп – что, в свою очередь, позволило применить сравнительно низковольтное питание и при этом добиться максимального усиления каскадов. К сожалению, интегральные источники тока от IXYS сейчас не очень-то доступны к покупке, но “звучание” 6СА7 (6Ж4) в триодном включении по прежнему вызывает заслуженный интерес. Поэтому возник вопрос о модификации схемы и замене источников тока на что-нибудь другое – например на обычные резисторы. И да – это возможно, но конечно с некоторыми ограничениями. (“…но есть ньюанс “ (с) – народное творчество) 🙂
Итак, схема корректора и блока питания:
В корректоре по-прежнему два каскада усиления, требуемое напряжение источника питания + 260…+310V. Коэффициент усиления первого и второго каскадов ~ 35…40 и он сильно зависит от экземпляров ламп. Выходное сопротивление – в пределах 3…4 кОм, то есть очень желательно, чтобы у усилителя, в комплекте с которым будет работать корректор, входное сопротивление было бы не менее 30…50 кОм. Лампы 6Ж4 отличаются разбросом характеристик в зависимости от даты выпуска, поэтому верным решением будет применить лампы 50х…70х годов в достаточном количестве. Для отбора 4 шт подходящих и одинаковых по усилению и по минимуму микрофонного эффекта понадобится примерно 20…25 шт. Относительно 6Ж4 у оригинальных 6СА7 ситуация с “одинаковостью” значительно лучше, но микрофонный эффект разной степени интенсивности проявляется и у них. Резисторы R8 + R9 можно заменить одним = 82 кОм, а вот R10 наоборот, составить из двух резисторов = 10 кОм +560 Ом. R12 лучше взять = 330 Ом. При отборе С4 и С5 желательно, чтобы соотношение их коминалов было = 2.92. Межкаскадный конденсатор С8 допустимо взять в пределах 0.1…0.68 мкФ. Если С8 = 0.1 мкФ, то спад АЧХ на частоте 20 Нz будет около 3..5 dB, что может быть полезно для некоторых вертушек с повышенным уровнем рокота. Как я уже упоминал, выходное сопротивление корректора довольно большое и входное сопротивление усилителя будет 30…50 кОм, поэтому С7 может быть в пределах 1.5….3.3 мкФ, увеличивать эту емкость сверх необходимого не нужно.
При расчете достаточного усиления корректора я исходил из того, что чувствительность по входу “типичного” усилителя – около 0.7V RMS и из того, что уровень выходного напряжения “типичного” ММ звукоснимателя составляет около 4..5 mV@(1000 Hz 5 sm/s). Итоговый коэффициент усиления корректора ~ 110…120 (@1000 Hz), что обеспечивает его совместимость с большинством ММ звукоснимателей.
Блок питания корректора практически стандартно-типовой для моих конструкций. Накал ламп питается выпрямленным стабилизированноым напряжением. “Минус” источника питания накала и “общий” источника анодного питания соединяются с шасси в одной точке, рядом с первым каскадом.
Особенности конструкции:
Несколько месяцев назад известный аудиоэнтузиаст Валерий из Санкт-Петербурга (фото некоторых его замечательных конструкций размещены на сайте в разделе “Репликации и Генезис”) прислал мне “для опытов” интересное стальное шасси в наборе с колпаками для трансформаторов. Это шасси хорошо подходило по размеру – и я решил собрать корректор в нем. Для “эзотерической гармонизации” и эстетического соответствия шасси было дополнено декоративными деревянными “щечками” 🙂 , а для лучшей виброразвязки – специальными виброгасящими композитными (пластик + резина) ножками. Кроме того, свободные внутренние поверхности и нижняя крышка (дно) шасси были оклеены двухслойным виброгасителем Шумоff. Эти меры, а так же применение трансформатора блока питания с пониженной индукцией сердечника, межобмоточным экраном и двумя внешними стальными кожухами – позволило разместить корректор и блок питания в одном корпусе. Такое решение надежно защищает схему от вибраций и наводок от сетевого трансформатора.
Ну что же, пишу первые впечатления от корректора Когда я получил аппарат, то сказал, что напишу не сразу, а через некоторое время, чтобы написать что-то более осмысленное, чем просто «вау! класс! обалдеть!».
И вот это время прошло, и мне хочется написать…
Вау! Класс! Обалдеть!
Писать про техническую сторону не очень хочется, про все эти аудиофильские термины: про сцену в ширину и глубину, про такой уровень детальности, когда я узнал, оказывается, что и у «тарелочек» есть у каждой своя нота… Я думаю, что это важный аспект, но, тем не менее, не самый важный.
А вот действительно важный вопрос в звучании, это вопрос, который касается более высоких материй, чем просто техническая сторона. Я долго думал, как же охарактеризовать это ощущение от прослушивания живой музыки, когда чувствуется какая-то невероятная слитность, музыка как бы льется что ли… Когда чувствуешь, что музыканты вкладывали душу в свои вещи…
И лучше всего, на мой взгляд, это ощущение коротко и ясно характеризуется одним словом: звучание душевное.
Моя жена, человек, далекий от аудиофилии, полностью с этим согласилась: звучание такое душевное, что не хочется отрываться и менять треки или пластинку…
И это еще при том, что корректор только начал работать, да и картридж тоже не ахти какой: Ortofon 2M Blue. Что же будет, если поставить приличный картридж…
Ну что же, теперь на очереди напольная версия АС «Проще простого» + супертвиттер, а потом MC-картридж…
“…Вновь я посетил тот уголок земли…” (А.С. Пушкин)
Ям и кочек сильно прибавилось, они стали глубже и шире – но дорожники (“не взирая на плохую погоду” (с) М.Жванецкий) интенсивно работают над решением проблем. И да – на этот раз в туннеле имени Памелы Андерсон было темно и влажно. 🙂
Итак, пожалуй у меня есть ответы на вопросы, заданные себе в августе 2020:
Звучат ли сегодняшние мега-аудиосистемы по-настоящему “живо” или они звучат просто “впечатляюще”, но искусственно? – Однозначно второе. За прошедшие три года мне удалось услышать только одну “естественно” звучащую систему на современном наборе оборудования (DartZeel NHB + Aurum Cantus Grand Supreme, DCS Vivaldi). И еще приятно удивил – Apollo DAC от Чернов Аудио.
Заставляют ли они вас часами погружаться в любимую музыку или они лучше подходят для демонстрации коротких аудиофильских треков друзьям? – Системы, собранные из серийно выпускаемого оборудования – нет, не заставляют. Я считаю, что только custom системы способны приглушить “зуд переключения треков”.
Можете ли вы без усталости и скуки слушать целый альбом, симфонию или даже оперу? – Я – да. На своей системе и еще на системах нескольких знакомых аудиофилов.
Приводит ли применение новейших цифровых электронных компонентов и сложных сплавов в материалах корпусов, которые заявляются в новых моделях – только к большей маркетинговой шумихе и более высоким ценам? – У серийно выпускаемых изделий – исключительно “шумиха и цены” при в общем-то посредственной “начинке” и порой весьма причудливой топологии монтажа.
Среди сотен чрезвычайно дорогих аудиокомпонентов, представленных на рынке сегодня – сколько действительно хороших? – Из очень дорогих – могу назвать два-три. Удивительно, но в среднем ценовом сегменте приятных открытий существенно больше.
Почему при прослушивании музыки их звучание зачастую не приводит к эмоциональной вовлеченности и не создает впечатление “музыкального реализма”? – Потому что современные Hi-End аудиосистемы очень хорошо, практически идеально воспроизводят “звуки и послезвучия”, а вот музыкальная, эмоционально-духовная составляющая произведения остается за кадром.
То есть ->> коллеги, создавайте свои музыкальные системы самостоятельно! (Или с помощью знакомых мастеров) 🙂
Этот усилитель приехал ко мне на диагностику и (возможный) ремонт и upgrade примерно пару недель назад. Проблема была типичная для этой конструкции (по ссылке – примерно 244 страницы темы популярного форума) – фон переменного уровня в одном из каналов.
Немного об усилителе (взято с сайта продавца, стилистика и характерная терминология сохранены):
“…Усилитель Cayin HA-300 разработан c применением пары подобранных триодов Gold Lion Genelex PX300B с низким уровнем шума на выходе, дополняемой парой подобранных классических ламп Tung-Sol 6SN7GTB для усиления двухтактного сигнала.
Сменные режимы усиления (Gain) делают HA-300 чрезвычайно универсальным для корректной работы с широким диапазоном наушников. Пользователю доступно на выбор три варианта усиления: L: 8-64 Ом; M: 65-250 Ом; H: 250-600 Ом.
Cayin HA-300 MK2 можно использовать в качестве усилителя для колонок с высокой чувствительностью. Выходной мощности 8 Вт на канал в чистом “А” классе достаточно для подключения большинства АС.
Внешний блок питания хорошо защищен от внешних помех. Роль выпрямительных ламп отведена четырем лампам NOS 22DE4 известного бренда RCA. В нем установлен тороидальный трансформатор ручной намотки и питает каналы усиления независимо. Это позволило добиться максимально равномерного питания независимо от выбранного режима усиления и нагрузки на отдельный канал.
В дополнение к 6.3-мм небалансному выходу на наушники усилитель оборудован 4-контактным балансным XLR-разъёмом.
Выходная мощность для наушников:
XLR: 2000 мВ (L), 2400 мВ (M), 6000 мВ (H)
6.3 мм: 1200 мВ (L), 2200 мВ (M), 5000 мВ (H)
Особенности:
лампы: 2 x Tung-Sol 6SN7GTB, 2 x Genalex PX300B, 4 x RCA 22DE4
трансформаторный выход для небалансного и балансного подключения
изготовленные вручную трансформаторы El Transformers
три режима усиления от 8 Ом до 600 Ом
выходы на наушники: 6.3 мм, 4PIN XLR
клеммы для подключения акустики
выходная мощность для АС 8 Вт на канал в классе А
режим прогрева перед началом работы
13-мм передняя панель из алюминия
балансный 41-позиционный потенциометр ALPS …”
Распаковал конструкцию, собрал, подключил источник и акустику – включил, послушал около 3-х часов. На первый взгляд – все в порядке. Некоторый фон при “запуске” присутствует – но это нормально, дальше при прогреве и (очевидно) полной зарядке конденсаторов фильтра питания фон уменьшается и где-то минут через 30 становится практически неслышным.
Решил, что завтра послушаю подольше и уже с наушниками с разными импедансами – Audezee LCD-3, Sennheiser HD-700, HD-800 и Beyerdynamics DT-150, DT-250.
На следующий день послушал подробнее, с разными наушниками. Результаты несколько удивили – с изодинамикой LCD-3 этот усилитель показал себя весьма скромно – звук умеренно-объемный с несколько резковатыми СЧ и сглаженной динамикой. При этом с моим же транзисторником (Zen Monster JLH) эти же LCD-3 звучат принципиально иначе. С Sennheiser HD-700 усилитель “раскрылся” – звук выразительный, объемный, детальный – в общем – именно то, что нужно. Проблема только одна – для этих наушников такой мощный усилитель не нужен, его конструкция избыточна – эти наушники способны звучать так же хорошо и от существенно более скромных ламповых конструкций. Аналогичные впечатления и от прослушивания с DT-250. По работе усилителя (шум, фон и т.п.) проблем не обнаружил. 🙂
Ближе к вечеру решил заглянуть внутрь конструкции и внимательно посмотреть на компоненты и монтаж.
По усилителю.
Частично он очень напоминает Woo Audio WA5, схемное решение драйвера и выходного каскада практически идентичны, схему можно легко найти в соответствующей статье на моем сайте. Я не буду афишировать режимы работы каскадов усилителя, скажу лишь, что ни о каких 8 Вт выходной мощности на канал речи быть не может. Максимум – 6…7 Вт при коэффициенте гармоник ~ 3…5% (Возможно 8 Вт нужно понимать как 4 Вт+4 Вт 🙂 )
Усилитель задуман с претензией на “универсальность”, то есть его выходные параметры должны быть совместимы практически со всем диапазоном импедансов наушников. Для этого, во-первых – выходной трансформатор выполнен с довольно сложно коммутируемой секционной вторичной обмоткой и, во-вторых – каскады усилителя охвачены общей петлей отрицательной обратной связи.
Коммутируемая вторичная обмотка, по логике разработчиков – должна обеспечить стабильность импеданса нагрузки лампы выходного каскада, а общая ООС введена для стабилизации усиления при разбросе характеристик ламп и для уменьшения выходного сопротивления.
На мой взгляд, сама идея “универсальности” конструкции мощного двухблочного усилителя для наушников общим весом ~29 кГ немного странна. Дело в том, что мощный “особый” усилитель нужен только для низкочувствительной изодинамики, для более чувствительных изодинамических и динамических наушников такой подход черезвычайно (в разы) избыточен. По весу – на мой взгляд вполне достаточно от 8 до 16-ти килограмм при сопоставимой выходной мощности. 🙂
Аудиофил, покупающий совершенно не универсальные, очень очень особые и (как правило) очень дорогие низкочувствительные изодинамические наушники – меньше всего думает о приобретении для них “универсального” усилителя. На мой взгляд – “универсальность” совместимости импедансов нагрузок для таких случаев совершенно лишняя. Вполне достаточно было бы обеспечить размах выходного напряжения не менее 10V RMS на нагрузке выше 16 Ом при выходном сопротивлении 1.6…2 Ом – и такой усилитель будет практически “универсальным” для 99% наушников. Примерно такой подход вполне успешно работает в транзисторных конструкциях. Помимо более простого и качественного выходного трансформатора это решение позволило бы убрать из конструкции несколько плат с реле коммутации обмоток выходных трансформаторов и несколько метров проводов. Для наушников с высокой чувствительностью можно было бы просто предусмотреть дополнительный аттеньюатор входного сигнала, чтобы диапазон регулировки громкости был такой же широкий, как и для низкочувствительной изодинамики.
Выходной сигнал между наушниками и акустическими терминалами можно было бы коммутировать (если такая коммутация вообще нужна) вполне доступными высококачественными переключателями, а не платой очень обычных реле с транзисторными ключами и логикой управления.
Монтаж усилителя стал бы в разы свободнее, а так называемый “путь” сигнала протекал бы только по коротким паяным соединениям с минимумом коммутируемых контактов, а не через разъемы и дорожки на печатных платах, метры проводов и коммутирущие контакты реле.
По уровню комплектующих – он вполне себе приличный. Резисторы Mills, Yageo, Takman, межкаскадные конденсаторы Mundorf Silver/Gold, электролитические конденсаторы Nichicon, Panasonic.
По блоку питания – его конструкция интересна и традиционна. Мне не очень понятно, зачем применены кенотроны и почему они именно этой марки. Насколько я смог разобрать из монтажа, схема выпрямления совершенно стандартна – двухполупериодный выпрямитель со средней точкой вторичной обмотки, диоды (кенотроны) соединены параллельно попарно и после них, перед конденсатором фильтра – добавлен еще и полупроводниковый диод – вероятно на тот случай, чтобы защитить конденсаторы фильтра выпрямителя в случае замыкания в одном из кенотронов. 🙂 Фильтр двухступенчатый, первая ступень – дроссельный фильтр по топологии C-L-C.
Через соединительный кабель с блока питания на усилитель подаются – выпрямленное и частично отфильтрованное высокое (анодное) напряжение, три выпрямленных напряжения накала – ±5V для ламп 300В левого и правого каналов и ±6V для драйверных ламп и служебные напряжения для цепей коммутации и питания обмоток реле. Эти напряжения не стабилизированы, вероятно по логике разработчиков питание выходных ламп выпрямленным нестабилизированным напряжением вполне достаточно для получения требуемого минимума помех.
В усилителе выпрямленное анодное напряжение через дополнительный фильтр на полевом транзисторе поступает на схемы левого и правого каналов. После транзисторного фильтра установлены электролитические конденсаторы довольно большой емкости (220+220 uF). Часть электролитических конденсаторов дополнительно шунтированы пленочными конденсаторами емкостью 0.1 uF.
Насчет помех – в этом усилителе они четко разделяются на электрические и механические. Электрические определяются схемным решением и особенностями монтажа. В этой конструкции минимальный уровень электрических помех будет при коммутации импеданса нагрузки (и соответственно вторичных обмоток выходного трансформатора) в положение “L”, при балансном подключени как входного сигнала, так и нагрузки.
Механические помехи зависят от вибрации нитей накала выходных прямонакальных ламп под воздействитем электрического тока и полностью определяются особенностями конструкции их электродной системы, то есть ниже определенного уроня они не могут быть уменьшены. Это, кстати, одна из причин, почему усилители для наушников с выходными прямонакальными лампами в основном рекомендуются для наушников с низкой отдачей. В этой конструкции накал выходных ламп питается от выпрямленного, но не стабилизированного напряжения – поэтому в некоторых случаях, какие-то «недофильтрованные» гармоники частотой 100 Гц могут вызывать вибрацию нитей накала, на слух это обычно проявляется как некий едва заметный «зудящий» звук, по идее он должен уменьшаться по мере прогрева ламп.
На следующий день я еще раз послушал усилитель и проконтролировал режимы работы ламп. Предварительно (на первый и второй взгляды) – режимы стабильны, ремонта усилителя не требуется.
Насчет возможного upgrade – у меня возникли некоторые сомнения. Очень важно то, что ликвидность усилителя после upgrade скорее всего уменьшится. Как правило, потенциальные покупатели всегда предпочитают оригинальные изделия, без какого-либо вмешательства. Поэтому, если в перспективе предстоит продажа усилителя, то было бы правильнее воздержаться от даже самой небольшой доработки.
В том же случае, если продажа не предполагается и усилитель рассматривается исключительно как платформа для модификации, то я бы сделал следующее: Переделал блок питания, убрал бы кенотроны 22DE4 и по возможности стабилизировал бы напряжение накала ламп 300В; В блоке усилителя переделал (минимизировал) коммутацию сигнальных цепей и выходного трансформатора; Доработал бы фильтр напряжения анодного питания, возможно стабилизировал напряжение, по возможности пересобрал бы схему навесным монтажем, без печатных плат; Полностью бы переделал драйверный каскад – отказался бы от “сомнительной” (на мой взгляд) самоочевидной двухкаскадной схемы на двух триодах лампы 6SN7 и сделал бы драйверный каскад на пентоде – 6AG7 (6П9) или 6AC7 (6Ж4) – это бы принципиально изменило “динамику” и “наполненность” звучания. Усилитель должен “запеть” в том числе и с изодинамикой, хотя бы с LCD-3; Так как вторичные обмотки выходого трансформатора в моем варианте не переключались бы в зависимости от импеданса наушников – то можно обойтись без ООС, что существенно улучшит “сцену” и “объем” звучания.
Но, повторюсь – все это стоит делать, только если усилитель остается в длительном пользовании и его продажа или замена не предполагается.
P..S Иногда бывает проще сделать заново – сразу именно так, как нужно – чем переделывать уже готовое изделие. Поэтому – upgrade было решено не делать.
Несколько фото: Особенности конструкции видны вполне очевидно 🙂
Если рассуждать о том, каков будет “разумный максимум” комплекта оборудования для аудиосистемы, то на мой взгляд, нужно вспомнить, что аудиосистема состоит не только из источника, усилителя и акустики, но и из помещения 🙂
Только в подготовленном помещении возможно услышать и оценить те изменения, которые вносятся в оборудование аудиосистемы. Если усилитель собран из отличных комплектующих, то только акустическая система соответствующего ему уровня качества, расположенная в подготовленном помещении позволит раскрыть качество усилителя. Ну, и конечно – источник сигнала должен как минимум уметь извлечь из записи все ее явные и тайные звуковые особенности и подать их наиболее интересным для слушателя образом.
В городских условиях в большинстве случаев максимум того, что может себе позволить аудиофил – это отдельная комната в квартире.
Комната настоящего аудиофила должна быть хотя бы минимально акустически подготовлена. Из-за особенностей архитектуры наших квартир – некоторые (небольшие) пики и провалы на итоговой АЧХ останутся и после подготовки комнаты. Конечно, в максимальном (а.к.а. “правильном”) варианте можно все перестроить как полагается- но это уже будет комната-студия, а не жилое помещение.
Слух легко адаптируется к стационарным неравномерностям АЧХ и к особенностям общего тонального баланса. А вот к “эху” и амплитудно-зависимым резонансам слух практически не адаптируется, это раздражающие факторы, приводящие к усталости при прослушивании музыки.
Еще два очень важных момента – музыкальное разрешение и формирование стабильной, оформленной музыкальной сцены при сохранении “текучего”, слитного звучания. И при решении этих задач неожиданно проявляется такой фактор, как размер помещения.
Музыкальное разрешение и слитность звука, на мой взгляд, достигаются минимальной обработкой исходного сигнала. В комнате сравнительно небольшого размера есть возможность получить требуемое на очень простом, традиционном наборе-комплекте оборудования – специально подобранная акустика с пассивными фильтрами, усилитель небольшой мощности, работающий в классе А, цифровой и(или) аналоговый источник(и) сигнала, предусилитель и коммутатор источников.
Традиционный набор-комплект имеет определенные ограничения, в основном связанные с воспроизведением низких частот при работе с цифровыми источниками сигнала. При работе с аналоговыми источниками – винилом или лентой эта проблема не так актуальна, поскольку нижняя граничная частота и возможный уровень записи НЧ определенной спектральной плотности ограничены технологически.
В этом случае комплект оборудования на лампах работает идеально – входные и выходные трансформаторы являются естественными НЧ и ВЧ фильтрами и требования к акустике довольно просты – не испортить фазовые и частотные соотношения сигнала на фильтрах и создать требуемое акустическое давление. Недостатки простых пассивных фильтров акустики (а они конечно есть!) в этом случае не проявляются.
С цифровыми источниками и с широкополосными транзисторными усилителями все становится немного сложнее. Частотный состав, соотношение частот и спектральная плотность сигнала – другие и, естественно при разработке акустики для такого комплекта это нужно учитывать. И (или), как вариант – привести спектр сигнала в “норму” применив в комплекте с транзисторным усилителем мощности ламповый предусилитель с выходными (и) входными трансформаторами или – хороший вариант – пассивный трансформаторный регулятор – коммутатор. Это одно из моих любимых решений 🙂
Особые проблемы возникают при размещении комплекта оборудования в помещении большой площади, особенно (а как правило, в основном так и бывает) если оно плохо подготовлено. И да – часто это именно та комната, где раньше размещался домашний кинотеатр 🙂
В этом варианте о “слитности” и “текучести” звучания можно смело забыть, сосредоточившись на разрешении, частотном балансе и более-менее приличной сцене. Полосовое усиление, цифрокросс – наиболее оптимально-реальное и финансово приемлемое решение в этом случае.
Или, если финансы особо не ограничивают – мощное усиление + пара сабов + трех-четырех полосная акустика, отстроенная специально под большое помещение. Как хороший вариант облегчить требования к усилению будет акустическая система рупорного типа.
Эти варианты можно сочетать в нужных пропорциях, но “душевности” и “личного эмоционального контакта”, эффекта погружения в музыку который дает “небольшая” система – “большая” система не даст, она не для этого.
Поэтому, между очередными покупками-продажами найдите время на простые опыты с комнатой. Как минимум – уберите лишнюю мебель, поставьте хорошие, изолирующие от “звука улиц” окна, установите в углы басовые ловушки, в местах отражений звука закрепите на стены звукопоглощающие панели. И вот, что самое интересное – что такие простые и в общем-то недорогие изменения в комнате – выведут вашу систему на совершенно другой уровень.
Если комната изначально более – менее подготовлена для звуковоспроизведения – то совершенствование и выбор итогового состава комплекта оборудования происходит быстро и сравнительно недорого.
Но, как правило, обычно все происходит следующим образом – в поисках “своего звука” покупаются все новые и новые комплекты оборудования, на покупку нового и продажу “старого” затрачивается значительное время и очень значительные средства, годы проходят в суете и в поисках так называемого “своего” звука. Многие аудиофилы в этой суете забывают о конечной цели – что в общем-то началось все с того, что просто хотелось нормально послушать музыку в благоприятной обстановке.
“Маня Ларинчева она же Анна Ефидоренко, она же Элла Кацнельбоген, она же Людмила Огуренкова, она же Изольда Меньшова, она же Валентина Панеяд“- к/ф “Место встречи изменить нельзя” 🙂
“Виктор, ну объясните (же) уже, как “оно” работает ?”– очень часто задаваемый вопрос по этой теме.
Удивительно, что такая простая схема вызывает множество вопросов. 🙂
Для начала определимся – для чего, собственно нужны фильтры напряжения питания. Во-первых, фильтры напряжения питания используются для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Во-вторых, фильтры напряжения питания используются для развязки каскадов усиления с общим источником питания. Под “развязкой” подразумевается сведение к минимуму проникновения напряжения сигнала между каскадами усиления по цепям питания. Простейшим фильтром является электролитический конденсатор большой емкости, подключаемый к выходу выпрямителя, но в этом простом варианте степень сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения при больших токах нагрузки оказывается недостаточной.
Для дальнейшего улучшения сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения к выходу выпрямителя подключают более сложные фильтры, в состав которых помимо конденсаторов входят резисторы, дроссели, электронные лампы и (или) транзисторы.
Сглаживающие транзисторные фильтры
Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения от нескольких единиц до сотен вольт широко применяются фильтры с транзисторами. Одна из схем такого фильтра показана на рисунке.
Замечание – на схеме нарисован некий “обобщенный” транзистор – это может быть MOSFET, IGBT или обычный биполярный транзистор. Пусть его выводы будут называться “база, коллектор, эмиттер”, в случае MOSFET это будут “затвор, сток, исток”, а в случае IGBT – “затвор, коллектор, эмиттер”.
Защитный диод D2 и стабилитрон ZD1 могут быть уже установлены в корпус транзистора, но часто защитный стабилитрон является отдельным элементом схемы. Он нужен для того, чтобы в случае MOSFET или IGBT транзистора ограничить максимальное напряжение между затвором и истоком (эмиттером), для большинства MOSFET и IGBT это напряжение не должно превышать 20V.
Конденсатор С1 – конденсатор фильтра выпрямителя, С3 – выходной конденсатор фильтра, R3 – “балластный” резистор, можно считать, что это некая нагрузка на выходе фильтра.
Итак, блок питания выключен, напряжения на элементах схемы = 0.
При включении блока питания кондесатор С1 довольно быстро зяряжается от выпрямителя. Напряжение на кондесаторе С1 предсталяет собой постоянную составляющую выпрямленного переменного напряжения (Ui) и “поверх” нее некоторое несимметричное пилообразное переменное напряжение пульсаций Up с частотой 100 Hz (предполагается, что выпрямитель двухполупериодный). В более-менее правильно расчитанном выпрямителе напряжение пульсаций Up не превышает 5…10% от уровня постоянной составляющей Ui, для конструкций на лампах постоянная составляющая Ui может быть несколько сотен, а напряжение пульсаций Up может быть несколько десятков вольт.
Итак, сразу после включения блока питания транзистор T1 все еще закрыт, так как напряжение на его базе (пока) = 0 и напряжение на эмиттере (и на нагрузке) тоже = 0, а напряжение на коллекторе уже = Ui + Up. Конденсатор С2 начинает медленно заряжаться через резистор R1. Напряжение на базе транзистора начинает расти (при этом напряжение на эмиттере пока все еще = 0), транзистор начинает постепенно открываться и через него начинает протекать ток, который постепенно зяряжает конденсатор на выходе фильтра С3. По мере заряда С3 напряжение на эмиттере транзистора растет, то есть разность напряжений между эмиттером и базой транзистора уменьшается и транзистор начинает закрываться, ток через него уменьшается и скорость заряда конденсатора С3 становится меньше. Помимо этого, так как на нагрузке R3 уже появилось некоторое напряжение, то она начинает потреблять ток, еще больше разряжая конденсатор С3. Таким образом, напряжение на С3 становится меньше, а разность напряжений между базой и эмиттером транзистора становится больше и он снова открывается и конденсатор С3 продолжит заряжаться – и так происходит до тех пор, пока конденсатор С2 (в базе транзистора) не зарядится до напряжения примерно равному Ui и транзистор не откроется полностью. При этом максимально возможное напряжение на выходе фильтра (на эмиттере транзистора) будет равно напряжению на базе транзистора минус напряжение, необходимое для его открытия (Uбэ). Для биполярных транзисторов Uбэ = 0.6…0.7V, для MOSFET или IGBT = 4….15V и это напряжение зависит от тока нагрузки. Точнее – максимальный ток нагрузки зависит от этого напряжения 🙂 – но эти величины взаимосвязаны.
Таким образом, через некоторое время напряжение на выходе фильтра установится, а так как нагрузка потребляет ток, то конденсатор С3 будет разряжаться и напряжение на нем будет уменьшаться, в результате чего транзистор будет периодически приоткрываться и протекающий через него ток будет подзаряжать конденсатор С3. В “динамике”, если напряжение между коллектором и эмиттером транзистора всегда остается больше напряжения пульсаций Up, а напряжение между базой и эмиттером свободно от пульсаций то и ток, протекающий через транзистор, остается постоянным. При соблюдении этих условий кондесатор С3 на выходе фильтра зяряжается практически постоянным током и таким образом транзистор как бы “препятствует” прохождению пульсаций на выход фильтра. В итоге получается, что выходное напряжение “отслеживает” уровень постоянной составляющей входного напряжения Ui без напряжения пульсаций Up. Таким образом, в установившемся режиме максимальное напряжение на выходе фильтране может быть больше уровня постоянной составляющей Ui выпрямленного напряжения на входе фильтра минус напряжение Uбэ, необходимое для открытия транзистора фильтра, кроме того некоторая часть напряжения Ui будет падать на сопротивлении открытого транзистора T1.
Помимо этого, есть еще ряд особенностей работы схемы фильтра в “динамике”. Как упоминалось ранее, амплитуда напряжения пульсаций может быть довольно велика – до 5…10% от уровня постоянной составляющей Ui и для блока питания конструкций на лампах – это десятки вольт. RC фильтр R1C2 не может полностью сгладить напряжение пульсаций и если номинал резистора R1 выбран слишком большим, то конденсатор С2 периодически (с интервалом в несколько секунд) может заряжаться до уровня, превышающего Ui, при этом напряжение на базе транзистора на время минимума пульсаций Up становится больше, чем на коллекторе, в результате чего транзистор лавинообразно открывается и короткий “пакет” пульсаций входного напряжения проникает на выход фильтра. Подобный дисбаланс напряжений может возникнуть например и при резком уменьшении напряжения питающей сети, когда конденсатор С1 разряжается быстрее, чем С2 и С3. Для ускорения разряда С3 в схему добавлен диод D2, который открывается если напряжение на С1 по какой-то причине станет меньше, чем на С3. А для ускорения разряда С2, чтобы ограничить длительность проникания “пакетов” пульсаций при дисбалансе напряжений – в схему добавлен диод D1, который открывается, если напряжение на С2 становится больше Ui на 0.6…0.7 V.
Таким образом напряжение на С2 никогда не может больше Ui + 0.7V. Во многих случаях этих мер достаточно – но имеется еще одна проблема, связанная с особенностями MOSFET и IGBT транзисторов.
Дело в том, что емкость перехода “затвор-исток” (затвор-эмиттер) может составлять несколько сотен пикофарад, плюс к ней добавляется емкость p-n перехода стабилитрона ZD1. При слишком большом сопротивлении R2 емкость перехода не успевает разрядиться достаточно быстро, транзистор закрывается с задержкой и короткий “пакет” пульсаций все-таки проникает на выход фильтра.
На слух этот “пакет” проявляется как короткое “Ж–ж” или “З–з” с интервалом в 10…20 секунд, особенно хорошо это слышно в наушниках 🙂
Справиться с этой проблемой можно, уменьшая сопротивление R2, но ниже 330…470 Ом его уменьшать не стоит, так как фильтр может потерять устойчивость при резком увеличении тока нагрузки. Если вдруг напряжение на С3 “просядет”, то С2 начнет разряжаться через ZD1 и R2 в этой цепи необходим в том числе и для ограничения тока через ZD1.
Вместо борьбы с динамическими времянными соотношениями и дисбалансом напряжений имеет смысл немного доработать схему, заранее задав требуемое соотношение (баланс) входного и выходного напряжений, для этого в схему добавляется делитель напряжения R1R2.
Максимальное напряжение на выходе этого варианта транзисторного фильтра будет меньше, чем у исходного варианта и задается номиналами R1 и R2, обычно R1 = 5…10% от R2. Если вместо R2 применить стабилитрон, то фильтр превращается в стабилизатор с плавным нарастанием выходного напряжения.
Критичный момент – выключение и быстрое включение блока питания
При выключении блока питания С3 будет разряжаться током нагрузки и как только он разрядится до уровня, меньшего, чем напряжение на С2 + напряжение открытия стабилитрона ZD1 – начнет разряжаться С2, а затем и С1 – через резисторы R1, R2, R3, R4 и стабилитрон ZD1. Если С3, С2 и С1 разрядятся не полностью, то при последующем включении блока питания на выходе уже будет какое-то напряжение и задержка нарастания выходного напряжения будет меньше. Это может быть критично для некоторых конструкций на редких прямонакальных лампах, где обязательна существенная задержка подачи высокого напряжения относительно напряжения накала. Для таких схем желательно предусмотреть отдельное включение и выключение напряжения накала с заданной последовательностью.
Типичные номиналы элементов схемы для блока питания лампового усилителя можно легко найти в статьях на этом сайте.
Усилитель для наушников Zen Monster как готовая конструкция появился 9 лет назад и пользуется устойчивым спросом 🙂 Но иногда у меня все-таки спрашивают, доступен ли к заказу “старый добрый” Zen V. Оказывается, что многие увлеченные любители “музыки в наушниках” его слышали и, что самое интересное – его звучание им запомнилось.
Напомню, что Zen V – однотактный транзисторный усилитель, при его макетировании и отладке я ставил цель получить так называемый “ламповый” звук от транзисторной конструкции. Во многом это получилось, но не без недостатков. В силу своей “однотактности” Zen V довольно чувствителен к архитектуре и качеству комплектующих блока питания и особенно силового трансформатора. Неразличимо малый уровень помех на выходе усилителя достижим только в случае применения силового трансформатора, выполненного с пониженной индукцией сердечника и межобмоточным экраном и стабилизированного источника питания. Собственно, усилитель мощности Zen от Nelson Pass, который был взят мной за основу, идеологически-конструктивно выполнен примерно так же. Второй недостаток Zen V – довольно небольшая выходная мощность (около 6W@16Ohm в базовой конфигурации) и очевидные габаритные ограничения для ее увеличения.
Zen Monster, который успешно заменил Zen V, во многом свободен от этих недостатков, но и “звучит” немного иначе. В терминах “транзисторной ламповости” 🙂 звучание Zev V можно стравнить с усилителем на триодах, а Zen Monster – с усилителем на пентодах.
В далеком 2013 году, в поисках решения в дополнение к Zen V, я в том числе отмакетировал и “легендарный” усилитель JLH 1969 года, но конечно на современных транзисторах. Это был мой второй подход к JLH (первый подход был примерно в 1985 году и да, выходные транзисторы тогда были KT803)
Усилитель JLH отмечен множеством аудиофилов как очень музыкальный, способный сформировать почти такую же трехмерную звуковую сцену, как и хороший усилитель на лампах. Собственно John Linsley-Hood при разработке и отладке своей конструкции за эталон звука взял знаменитый двухтактный ламповый усилитель Williamson.
В процессе макетирования я столкнулся с рядом неожиданных сложностей. Во-первых, мне совершенно не понравилось то, как усилитель уходит в ограничение выходного напряжения сигнала. Вместо нормального, чисто обрезанного синуса на осциллографе отчетливо появлялись “ступенька, кочка и борода” 🙂 При этом частотный состав “бороды” был довольно широк, вплоть до нескольких мегагерц. Эти артефакты вроде бы вылечились традиционной LR цепочкой на выходе и увеличением тока покоя выше расчетного значения, но звучание усилителя все равно как-то меня не “вдохновляло” – оно не представляло ничего особенного и было очень похоже на звучание множества других транзисторных усилителей. Так же в процессе проведения контрольных измерений и прослушивания конструкции я заметил, что иногда, при длинном (более 2м) сигнальном кабеле и (только) при определенном положении ручки регулятора громкости усилитель возбуждался на частоте нескольких мегагерц. Возникающее возбуждение было небольшое, всего несколько десятков милливольт напряжения почти чистой синусоидальной формы на выходе усилителя и чтобы его заметить, нужно было приложить особое внимание и сохранять эмоциональную стабильность и самоконтроль. 🙂
Очевидно, что в этой ситуации явно было что-то “не то” и для решения проблемы требуется более внимательное прочтение первоисточников. Подобные проблемы наверняка замечались ранее, и помимо известной статьи “Simple Class A Amplifier” – Wireless World, April 1969, должно быть множество и других интересных оригинальных публикаций. И да, они конечно есть, например вот здесь можно найти подробный теоретический и практический разбор этой конструкции в 6-ти томах частях.
После неторопливого и внимательного изучения первоисточников я таки решил модифицировать схему усилителя JLH 1969 для его применения в качестве универсального высококачественного усилителя для наушников. Внесенные мной небольшие изменения заключаются в пересчете номиналов и добавлении нескольких резисторов и одного конденсатора в схему усилителя и в применении более эффективной (на мой взгляд) схемы фильтра блока питания. Помимо этого я экспериментальным путем установил более четкие рекомендации по коэффициентам h21э применяемых транзисторов. Доработка очень благотоворно сказывается на стабильности усилителя как в случае емкостного, так и индуктивного и даже комплексного резистивно+индуктивно+емкостного характера импеданса нагрузки, а так же при работе с длинными сигнальными кабелями. Звучание этого транзисторного усилителя получается “тем самым” – музыкально-певучим с объемной сценой и “шелковыми” высокими частотами. Полагаю, что звучание оригинальной конструкции 1969 года было именно таким 🙂
Схема усилителя:
Усилитель для наушников Zen Silver Monster V2.1
Для более правильного понимания назначения элементов схемы нужно вспомнить, что биполярные транзисторы управляются током. В этой конструкции режимы работы каскадов выбраны так, что ток коллектора T1 фактически является током базы T2, а ток эмиттера Т2 является током базы Т3. Это значит, что к выбору транзисторов нужно подойти очень внимательно. Подбор транзисторов по h21э – обязателен, без этого характеристики и устойчивость усилителя будут существенно хуже ожидаемых и “звучать” усилитель не будет. Итак, h21эТ1 должен быть > 150, h21э T2 должен быть > 50, h21э T3 и T4 обязательно должны быть одинаковы и >= 130. Резисторы R13 и R14 необходимы для плавного ограничения тока базы транзисторов на пиках сигнала, что убирает артефакты формы сигнала “кочка и борода” при перегрузке. Резистор R17 и фильтр НЧ R3C1 обеспечивают стабильность конструкции при подключении на вход длинных сигнальных кабелей. Фильтр НЧ на входе этого усилителя – обязателен, без него усилитель в большинстве случаев будет работать неустойчиво. Номинал резисторов R7 и R15 выбран так, чтобы ток через них был существенно (~в 10 раз) меньше тока коллектора T1 и тока эмиттера T2, по факту эти резисторы только задают начальные потенциалы на коллекторе T1 и эмиттере Т2. Первый каскад – усилитель напряжения, второй каскад – усилитель напряжения и фазоинвертор, выходной каскад – двухтактный, транзистор T3 (нижний по схеме) усиливает напряжение и ток сигнала, а транзистор T4 (верхний) усиливает ток сигнала, одновременно являясь динамической нагрузкой для каскада на T3. Усилитель охвачен 100% ООС по постоянному току (R9) и неглубокой ООС по переменному напряжению R9R8C5. Переменным резистором R6 выставляется постоянное напряжение на выходе усилителя, переменным резистором R11 регулируется ток покоя выходного каскада. Электролитические конденсаторы должны быть максимально “музыкального” типа, я предпочитаю Nichicon Gold, Panasonic FH, FC или Elna Silmic. Кондесатор С2 – электролитический неполярный, Nichicon Muse BP ES это именно то, то нужно в этом месте.
Схема блока питания:
Блок питания усилителя Zen Silver Monster V2.1
Основные технические характеристики:
Входное сопротивление = 10 кОм
Выходное сопротивление =< 1.5 Ом
Номинальная нагрузка = от 16 (и выше) Ом
Номинальное входное напряжение = 1V RMS
Максимальное выходное напряжение на нагрузке 1 кОм = 10V RMS
Максимальное выходное напряжение на нагрузке 16 Ом >= 8V RMS
Коэффициент усиления = 10…15 (зависит от выбранной глубины ООС)
Полоса воспроизводимых частот, на нагрузке = 16 Ом при выходном напряжении -6dB от максимального = 5 Гц…200 кГц
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 16 Ом при выходном напряжении -6dB от максимального <= 0.1%, в основном 2-я и 3-я гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -20 dB
На фото – пара Zen Silver Monster (JLH) и один из популярных малогабаритных усилителей на лампах во время проведения испытаний и недавнего сравнительного прослушивания.
Вот отзывы от счастливых владельцев этой конструкции:
“… Доброго времени суток!!! Вчера получил посылку, очень порадовала логистика, спасибо за надёжную упаковку. Усилитель выглядит даже лучше чем на фото. Звук очень порадовал, слышно обсолютно все, а главное – шикарный басс… 🙂 Нисколько не жалею…Большое спасибо за отличный усь! Нужно,чтобы больше людей познакомились с этим прекрасным усилителем…” – Геннадий, Магнитогорск.
“Виктор, добрый день. Вчера получилось пару часов послушать ваш усилитель. Резюме – ожидания оправдались. Наушники раскрылись, рост по всем фронтам – микро и макродинамика, разрешение, края диапазона – все заметно преобразилось. Если раньше снорри СИ-5 для меня были просто неплохими закрытыми изодинамами, то теперь я понимаю, почему люди поднаторевшие в наушниковой теме считают их одними из лучших закрытых наушников…Вам большое спасибо за труд и очень достойный результат! P.S. Внешне усилитель лаконичен и качественно собран – мне такой дизайн близок…” – Кирилл, Москва.
Ноябрь 2013…Ноябрь 2022 …Январь 2023 г. Владивосток
Очередная модификация, немного уменьшены габариты. Алюминиевый корпус, заказной силовой трансформатор. Набор комплектующих без особых изменений, ступенчатые регуляторы уровня, набор ламп современного производства. Технические характеристики усилителя в основном прежние, в этой версии выровнена чувствительность по XLR и RCA входам.
В этой конструкции получили дальнейшее развитие идеи, применные ранее в усилителе “Солнечный Удар” (2017 год).
“Солнечный Удар” (С.Ударъ) успешно работает до сих пор, но за 5 лет эксплуатации все-таки накопились некоторые замечания и пожелания 🙂 и схема была существенно доработана. Во-первых, число каскадов усиления было сокращено до двух, во-вторых выходной каскад выполнен на теродах (пентодах) в триодном включении, в-третьих согласование уровней сигнала между RCA (небалансным) и XLR (балансным) входами выполнено на специализированном сигнальном трансформаторе. Внесенные изменения принципиальны – во-первых чувствительность усилителя по балансному и по RCA входам теперь одинаковая, во-вторых спектр искажений на выходе усилителя стал более “музыкальным”. Из-за более верного выбора организации смещения ламп входного и выходного каскада и из-за триодного включения ламп выходного каскада уровень четных гармоник вплоть до начала ограничения сигнала находится в “правильном” соотношении к уровню нечетных. В-третьих – при такой конфигурации схемы и при правильном выборе выходного трансформатора стало возможным получить требуемое выходное сопротивление усилителя без применения общей ООС.
Схема усилителя и блока питания
Принципиальная схема одного канала усилителя СУДАРЪПринципиальная схема блока питания усилителя СУДАРЪ
Выходное сопротивление =< 1.8 Ом (выход для подключения акустики 8 Ом), <= 2 кОм (выход для подключения электростатических наушников)
Допустимое сопротивление нагрузки – 4, 8 Ом (раздельные выходы)
Номинальный диапазон подключаемых нагрузок – 16 Ом….1 кОм (выход для подключения динамических и изодинамических наушников)
Максимальное выходное напряжение на эквиваленте нагрузки 100 Ом >= 8V (RMS) (на канал, выход для подключения изодинамических и динамических наушников)
Максимальная выходная мощность на эквиваленте нагрузки 4 Ом >= 8 Вт (RMS) (на канал, выходы для подключения акустики)
Максимальное выходное напряжение на эквиваленте нагрузки 100 кОм > = 360V RMS, 1015V peak-to-peak. (на канал, на выходе для подключения электростатических наушников)
Напряжение BIAS = +580V (стабилизированное)
Полоса пропускания в режиме “большого” сигнала (Сопротивление нагрузки = 4 Ом, уровень выходного напряжения = 0.707 от максимального) не уже – 19 Гц…..28 кГц при неравномерности не более 1 dB
Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц, измеренный в режиме “большого” сигнала (см выше) =<1.5%
Уровень шумов и помех на выходе усилителя, при закороченном входе и при подключении к питающей сети через регенератор с заземлением =< 230uV
Отзыв счастливого владельца:
“…Виктор, привет! Запустил усь, очень доволен! На вход поставил телефункен 188 60х годов. На выход комплект 6п6с 55г года, которые ещё на Американском ленд лизовском оборудовании делались, играет шикарно, как я и хотел! А когда потключил к нему очень крутой сетевой кабель, как же он запел, как боженька 🙂 Протестировал на динамических ушках JVC, внутриканальных ha10000 и на Перунах электростатических, играет шикарно! Перуны конечно ни в каком компоненте JVC не переиграли, но тоже хороши, да и не переиграть эти JVC – лучшие ушки на рынке по звуку. Но мне нужны были наушники, чтобы часть времени не использовать внутриканалки, а юзать накладные, и с этим они отлично справляются. Респекты вам, за точное осуществление моих хотелок! …”
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. 🙂
