Содержание / Contents
- 1 Предыстория
- 2 Схема фонокорректора от John Broskie
- 3 Прослушивание
- 4 Новый фонкорректор
- 5 Выбор лампы
- 6 Выбор транзистора
- 7 Организация смещения первого каскада
- 8 Выходные трансформаторы
- 9 Блок питания
- 10 Задержка подачи напряжения накала и анодного напряжения
- 11 Корпус корректора
- 12 Параметры моего фонокорректора в сборе
- 13 Итоги
- 14 Литература и упомянутые источники
- 15 Оцифрованные моим корректором треки для прослушивания
- 16 Проекты модулей для EAGLE CAD
- 17 После написанного
↑ Предыстория
В работе пригодился опыт, полученный при изготовлении моего первого фонокорректора Ламповый предусилитель RIAA-фонокорректор. Первый опыт. Тема та же — изготовление фонокорректора для себя любимого. Детище рождалось как-то трудно и очень долго, работа по изготовлению нового корректора сильно растянулась во времени, то вспыхивая, то затухая под тяжестью повседневных забот. Несколько раз я вообще прекращал им заниматься, задвигая в дальний угол на месяц, другой, третий и посвящая себя более важным и неотложным делам.
Наконец корректор был доделан и запущен в эксплуатацию.
Поводом для изготовления нового фонокорректора послужили поиски схемы китайского клона фонокорректора Marantz 7. В отличие от оригинала, все каскады клона, выполнены на лампе 12AX7.
Рис. 1.
Схема Marantz 7
Рис. 2.
Схема китайского клона Marantz 7
RIAA-коррекция осуществляется частотно зависимой общей ООС. Где-то на форуме попадалось, что такие схемы дают «тухлый» звук. Не могу утверждать также категорично. Лично мне не понравилось следующее: странный мужской вокал, ударные неестественные, нет атаки, настоящего удара, ну и звук невыразительный, не забирает. Вроде играет, но как то без души.
Рис. 3.
THD в процентах
Рис. 4.
Анти-RIAA
Рис. 5.
Зависимость THD от уровня сигнала
Рис. 6.
Собственные шумы клона
Рис. 7.
Шумы по октавам
Не знаю, на какую нагрузку рассчитана работа этого корректора. Ёмкости выходного разделительного конденсатора (в аппарате 1 uF, хотя по схеме 2 uF) недостаточно для работы на аудиокарту с входным сопротивлением 20 kOm. Завал НЧ равен -3 dB уже на частоте 60 Hz и -5 dB на частоте 20 Hz. Лампы V1b и V2a корректора работают в режиме микротоков анода. Коэффициент нелинейных искажений при низком уровне сигнала достигает 4%.
Винил корректор, схема из даташита на TDA2320A
Работа при однополярном напряжение питания обеспечивается подачей на неинвертирующие входы (3 и 5) половинного напряжения питания посредством применения делителей напряжения R1-R2-R5 и R3-R4-R6.
Емкости С1,С2 и С14,С15 на входах и выходах каждого канала нужны для отсечения постоянного напряжения. Конденсатор С13 в 0.1 мкФ, необходимый для фильтрации ВЧ помех по питанию, желательно расположить как можно ближе к ножке микросхемы, параллельно ему можно включить конденсатор емкостью 10-100мкФ
↑ Схема фонокорректора от John Broskie
К чему я всё это рассказываю? Во время поисков я обратил внимание на схему фонокорректора на сайте TubeCad Journal.
Рис. 8.
Схема фонокорректора
Схема показалась интересной, я загорелся и решил её повторить. Как говорится, охота пуще неволи. Смоделировал фонокорректор в электронном симуляторе с заменой лампы 6JD8 на 6Н23П, схема рабочая, параметры обещают быть хорошими. Написал письмо автору (John Broskie) для уточнения номиналов конденсаторов C1 и C2. Получил ответ с приложением изменённой схемы и номиналами конденсаторов для этой изменённой схемы с другой лампой в каскаде с катодной связью. Введением конденсатора С1, автор предлагает снижать фон от пульсации анодного напряжения компенсационным методом.
В. Б. Григоров «Снижение уровня шумов в усилителях низкой частоты» Массовая радиобиблиотека, 1956 г.
«…Эффективным методом борьбы с фоном является применение различных компенсационных схем. Сущность этого метода заключается в том, что на сетку или катод какой-либо лампы предварительного усилителя (обычно первой лампы) подаётся напряжение с частотой фона, причём фаза и амплитуда этого напряжения подбираются так, чтобы обеспечивалось полное устранение фона на выходе усилителя. Следует, однако, заметить, что усилитель в этом случае должен обладать „нормальным“ уровнем фона, т. е. должен иметь нормально работающий фильтр, так как иначе подача слишком больших компенсирующих напряжений на сетку или катод лампы усилителя может вызвать переход рабочей точки лампы на нелинейный участок характеристики, что увеличит нелинейные искажения…»
Рис. 9.
Компенсация пульсаций 100 Hz и гармоник
Для данной схемы номиналы были подобраны в электронном симуляторе. Для лампы 6Н23П Ку= 34, С1 от 10,7 до 11,7 nF. Для лампы 6Н23П-ЕВ Ку=32,5, С1 от 11,6 до 12,6 nF, C2 = 1 uF.
Думаю, что такая реализация компенсации пульсаций анодного напряжения не очень правильная. Видно, что эффективность компенсации зависит от коэффициента усиления лампы (для лампы 6Н23П допускается разброс +/-9) и ёмкости C1. Необходим подбор номинала конденсатора, нет возможности подстройки в процессе эксплуатации при изменении параметров лампы (старение, замена). При использовании стабилизатора анодного питания этот конденсатор не нужен. Диод между анодом первой и катодом второй лампы автор рекомендует устанавливать, если используется источник питания без задержки подачи анодного напряжения.
На этот раз я решил делать ПУ отдельными модулями и на печатных платах. Платы разводил в программе Eagle бесплатной версии Light, накладывающей ограничения на размеры плат и количество компонентов на плате. Собрал макет одного канала и начал слушать.
Рис. 10.
Фото модуля
Рис. 11.
Анти-RIAA макета
Рис. 12.
THD макета
Хочу обратить внимание на то, что аудиокарта M-Audio 2496 не умеет работать на низкоомную нагрузку, а входное сопротивление цепочки анти-RIAA на высокой частоте падает. Интегрированная аудиокарта умеет работать на сопротивление 32 Ома, но имеет параметры, недостаточные, для использования её в качестве измерительного инструмента.
Ниже приведены изображения АЧХ одного и того же модуля и цепочки анти-RIAA, тестируемого разными аудиокартами.
Рис. 13.
M-Audio 24/96
Рис. 14.
Интегрированная аудиокарта
↑ Немного про детали и тренировку конденсаторов
Хочу обратить внимание на то, что б/у детали необходимо тщательным образом проверять перед тем, как устанавливать в схему. Тестер есть у всех, с его помощью можно с достаточной точностью отобрать необходимые резисторы. Если точность измерения нужно повысить, то можно использовать два тестера, стабилизированный источник питания и закон Ома.
Конденсаторы, длительно не использовавшиеся, желательно тренировать, особенно высоковольтные. Для тренировки нужны трансформатор с несколькими обмотками, коммутируя которые можно менять выходное напряжение, высоковольтный диод и включенный последовательно с диодом резистор. Начинать тренировку нужно с 1/4 — 1/3 номинального напряжения, повышая его через сутки. Достаточно выдержать конденсатор под напряжением 3 — 4 суток. После тренировки параметры конденсаторов улучшаются.
Лампы нужно иметь с запасом, отобрать по идентичности половинок и шумам можно после сборки схемы.
Использование в блоке питания дросселей или транзисторных фильтров — это на ваше усмотрение. У меня дроссели были в наличии, да и звук с дросселями в сглаживающем фильтре мне нравится больше, чем с транзисторными сглаживающими фильтрами.
Типы и марки используемых деталей я не обсуждаю, вы найдёте по этому вопросу массу материала. Считаю уместным использовать в своей первой конструкции то, что имеется в наличии. Приобретя бесценный опыт, вы в последующем сможете собрать супер фонокорректор из самых достойных деталей.
↑ Прослушивание
Восприятие звука моно сильно отличается от стерео, нужно привыкнуть. От схемы ожидал большего, думал, включу и вот она, нирвана. Но не случилось. Менял пластинки, менял фонокорректор, свой подключал в режиме моно, чтобы сравнивать звук. Первые впечатления противоречивые. У новой схемы высокое разрешение, как сказал мой товарищ, «раскладывает инструменты по полочкам», но звук показался не «комфортным».
Оцифровал несколько треков, используя свой фонокорректор в моно режиме и макет новой схемы, записал дорожки на CD-диск и попросил двух своих товарищей-меломанов послушать и высказать своё мнение. Треки на диске были расположены в произвольном порядке, прослушивающие не знали, через какой фонокорректор была произведена запись.
В результате слепого прослушивания первый слушатель не смог отдать предпочтение ни одному из аппаратов. Второй разделил по жанрам, отдав предпочтение в рок-музыке первому (условно назовём старому) корректору, заметив при этом, что он «размывает» звук, а в классике и инструментальной музыке — второму (новому) фонокорректору.
Я, зная, где что играет, тоже не смог окончательно определиться, хотя второй фонокорректор был более «точен», но «жёсткий» и несколько «утомительный» звук не давал покоя.
Хочу заметить, что все мои доморощенные определения звучания, как то «точный», «размытый», «некомфортный», «жёсткий», «утомительный» и т. д., весьма условны и мало уловимы при прослушивании. Возможно, они являются последствием самовнушения и не заслуживают внимания серьёзного читателя.
↑ Впечатления о звуке
Ну вот, всё собрано, правильно соединено и включено. Что же получилось? Собственные шумы фонокорректора начинают прослушиваться в положении регулятора громкости УНЧ на 3-х часах. Микрофонного эффекта не замечено. Постукивание по корпусу фонокорректора на усилитель не передаётся, чтобы услышать что-либо, нужно стучать по баллону лампы. Уровень выходного сигнала сопоставим с CD-плейером.
Звук, на мой вкус, хороший. Слышно разницу качества записи на пластинках, звук не утомляет, слушать можно долго. Вот только чистить от пыли и переворачивать диски мы уже отвыкли. Воспроизведение звука с магнитофона через линейных выход то же неплохо. Если качество записи хорошее, то играет здорово. Не смотря на более скромные технические параметры, чем у цифровых источников, виниловые проигрыватели и магнитофоны воспроизводят звук весьма достойно и хоронить их рановато. Есть что-то в аналоговых источниках звука такое, что не отпускает. Может быть это ностальгия по молодости? Не знаю. Но это всё лирика. Ниже привожу технические параметры моего устройства, которые удалось измерить.
↑ Новый фонкорректор
Тем не менее, начались поиски, раздумья, чтение материала и так далее. Поскольку в схеме были привлекательные моменты — непосредственная связь каскадов, отсутствие электролитических конденсаторов в катодной цепи, конденсаторы корректирующей цепочки находятся под поляризующим напряжением, доступные детали, я всё-таки решил найти приемлемое для себя решение.
Варианты моделировал в электронном симуляторе, очень хотелось сохранить непосредственную связь каскадов. В результате я остановился на такой схеме: первый каскад — бета-повторитель на p-n-p транзисторе со светодиодным смещением, второй каскад с катодной связью остался без изменения.
Рис. 15.
Схема фонокорректора.
↑ Выбор лампы
В своей статье «Усилители RIAA — коррекции на вакуумных триодах для „скоростных“ (электродинамических) звукоснимателей» Е. Бабиченко и И. Гапонов не рекомендуют применять лампу 6Н23П в фонокорректорах. «…Отвратительно хрустит двухкаскадник на 6Н23П…» Видимо подразумевается использование этой лампы в резистивных каскадах с общим катодом.
Много отрицательных отзывов об использовании этой лампы можно найти в интернете. Вообще отзывы о звучании 6Н23П весьма противоречивые.
«LIFE IN A VACUUM» Вестник Ассоциации Российских Аудиофилов. «…6922/6Н23П-ЕВ является, пожалуй, самой „дискутируемой“ лампой среди сигнальных. Стоит кому-либо обхаять её, как тут же в защиту выступит другой. В Glass Audio появились две крупных статьи с мнениями о пригодности работы 6922 в звуковых цепях — „Suitability of the 6DJ8 for Audio“; GA 1995/3, R. Modjesky и „Is the 6DJ8 suitable for audio?“ D. Danner. GA 2/93.
Если читателям будет интересна эта техническо-музыкальная полемика, мы переведём и опубликуем. Ниже помещены данные, полученные Риком Берглундом (Rickard Berglund — Sweden), опубликованные в GА 1995/6. Значения искажений приведены для выходного напряжения 1 V (RMS).… Данные были получены на нескольких схемах, для „честности“ результатов, включая обычную схему усиления (с общим катодом) с шунтированным катодным резистором и без, мю — повторитель (с генератором тока в аноде), SRPP с шунтом катодного резистора и без, катодный повторитель и инвертор с разделенной нагрузкой…»
Рис. 16.
Из приведённых Риком Берглундом данных видно, что лампа 6922 производства Sovtek имеет больший коэффициент усиления и меньшие искажения относительно более именитых аналогов. Не могу сказать, является ли лампа 6Н23П-ЕВ полным аналогом лампы 6922 Sovtek.
Я решил использовать то, что было в наличии. В первом каскаде можно было попробовать 6Н24П, которая отличается цоколёвкой, доступна и просят за неё в несколько раз меньше, но плату я развёл всё-таки под лампу 6Н23П. Пусть будет возможность при случае испытать лампы разных производителей (6922, 6DJ8, ECC88, E88CC и т. д.) без переделки платы.
В закромах оказалось 23 лампы 6Н23П и 6 ламп 6Н23П-ЕВ, новых и б/у. Проведён предварительный отбор ламп на идентичность половинок, по шумам и соответствию паспортным характеристикам, отобраны кандидаты в проект.
В дополнение хочется процитировать Е. Карпова: «Высокая линейность каскада с источником тока и улучшение спектра выходного сигнала существенно расширяет круг ламп, пригодных для применения в высококачественных усилителях низкой частоты. Такие традиционно ругаемые лампы, как 6Н2П, 6Н3П, 6Н23П показывают отличные результаты по линейности и качеству звука».
Рис. 17.
Модуль одного канала
Резистор R11 составлен из двух двухватных резисторов на 10 kOm +/- 10%. Более перспективно выглядит пара резисторов 9,1 и 12 kOm. Резисторы размещены над платой на стойках из-за приличного тепловыделения. После подъёма резисторов над уровнем платы, температура на конденсаторе C5 снизилась до 52, а на С6 до 49 градусов. Температура на конденсаторе C 10 не превышает 50 градусов, не смотря на близкое расположение лампы. Температура на конденсаторе C1 — 32, на C2 — 35, на C4 — 35 и на C8 — 30 градусов. Есть смысл заменить двухватные резисторы (R11, R12, R13, R14) на трёхватные, для снижения тепловыделения. Температура на трёхватных резисторах в рабочем режиме не превышает 60 градусов, а на двухватных достигает 90 — 95 градусов. Температура на баллонах ламп около 78 градусов, все измерения проводились на открытой конструкции. В закрытом корпусе температура будет естественно выше.
Чем интересна сама TDA 2320A
Усилитель класса А гарантирует меньшее количество нелинейных искажений. Данная микросхема может работать как при однополярном напряжении питания от 3 до 36 вольт так и при двуполярном от +-1.5 до +-18 вольт соответственно. Распиновка микросхемы стандартная для операционных усилителей:
Данная микросхема разработана специально для использования в звуковых цепях, а возможность работы при таком низком напряжении питания в 3 вольта, позволяет использовать ее для портативных устройств, например для кассетного плеера. В даташите приведены примеры и других схем фильтров и корректоров.
↑ Выбор транзистора
Лекция No 13. «Источники тока на биполярных и полевых МОП-транзисторах. Стабилизаторы.»
«…В схеме источника тока на биполярном транзисторе последний должен работать в активном режиме, и его рабочая точка будет лежать на пологом участке ВАХ; построенная нагрузочная характеристика при пересечении со статической ВАХ должна обеспечивать положение РТ на пологом участке (DE)…»
Рис. 18.
Понятно, что два вольта — это маловато для того, что бы транзистор работал хотя бы на начальном участке линейной части своей Вольт -амперной характеристики. Скорее всего, нужны маломощные транзисторы, предназначенные для усиления слабых сигналов, с низким падением напряжения коллектор-эмиттер и большим коэффициентом усиления. Сначала обратил своё внимание на германиевые транзисторы серии П401-402. Но в наличии оказались только транзисторы старых выпусков, у которых по паспорту максимальный ток эмиттера 10 mA, а измеренный коэффициент усиления оказался не более 110. В результате поисков, проб и измерений остановился на следующей паре кандидатов. Это высокочастотный маломощный германиевый транзистор П416Б и кремниевый транзистор для усиления малых сигналов STS1980. Для П416Б предусмотрен разброс β от 90 до 250, для STS1980N от 120 до 240. Транзисторы желательно отбирать с максимальным коэффициентом усиления, ведь у нас каждый «попугай» на счету.
Морган Джонс «Ламповые усилители» ДМК Москва 2007 г., стр. 240
«…Эквивалентное сопротивление лампы со стороны анода определяется как произведение Rk на β, то есть лампа как бы умножает Rk на β. Аналогично, биполярный транзистор умножает любое сопротивление в цепи эмиттера на β или h21. Таким образом, выходные характеристики транзистора могут быть выровнены добавлением резистора в цепь эмиттера. Поскольку h21 маломощного транзистора примерно равен ~400, резистор 100 Om в цепи эмиттера даёт выходное сопротивление ~40 kOm. Катодный повторитель умножает это сопротивление на его β, например 20. В результате получаем Rн ~8 MOm (автор „
немного
“ ошибся, 40 000×20 = 800 000 kOm), что даже лучше, чем можно достичь в обычном β-повторителе. β-повторитель легко может обеспечить эквивалентное выходное сопротивление Rн>50Ra, даже с низким β верхней лампы…»
Режим работы транзистора П416Б:
R5 = 75 Om, R6 = 18 kOm, Uce ~ 1,25 V, I = 10 mA.
Рис. 19.
П416Б
Параметры модуля и звук достойные, транзистор использовать можно. Есть один минус, это большой разброс параметров транзисторов. Нужна близкая по параметрам пара с максимальным коэффициентом усиления, возможно, для отбора понадобится несколько десятков транзисторов. Из имевшихся в наличии 16 штук П416Б, один был с β=195, ближайшие с β=150 и 145, остальные имели β от 88 до 115. Измерения проводил с транзисторами, имевшими β=195 и β=150.
Рис. 20.
THD с транзистором П416Б с β=195 в процентах
Рис. 21.
THD с транзистором П416Б с β=195 в зависимости от частоты сигнала
Рис. 22.
THD с транзистором П416Б с β=195 в зависимости от уровня сигнала
Рис. 23.
Собственные шумы модуля с транзистором П416Б с β=195
При попытке использовать транзистор с β=150, общий коэффициент гармоник некритично увеличивался с 0,012% до 0,015%, но изменялся спектр гармоник и несколько увеличивались (на 3 дБ) собственные шумы модуля. Так же изменялись в худшую сторону параметры при низком уровне сигнала, при -40 dB THD увеличивался более чем в два раза. Увеличение второй гармоники было незначительным, а вот высшие гармоники росли быстрее, что не очень хорошо.
Рис. 24.
THD с транзистором П416Б с β=150 в процентах
Рис. 25.
THD с транзистором П416Б с β=150 в зависимости от уровня сигнала
Рис. 26.
Собственные шумы модуля с транзистором П416Б с β=150
Режим работы транзистора STS1980:
R5 = 75 Om, R6 = 9,1 kOm, Uce ~ 1,25 V, I = 10 mA.
Рис. 27.
STS1980
Из четырёх штук, два транзистора оказались с β=225. Параметры каскада практически не отличаются от каскада с германиевым транзистором П416Б с β=195. При измерении использовался один и тот же модуль и блок питания, заменялся только транзисторный источник тока. Значения многократных измерений получились очень близкими, и по искажениям, и по шумам. Понятно, что при измерениях был определённый разброс параметров, приведены средние показатели.
Далее мной были сделаны записи нескольких треков с использованием разных транзисторов в источнике тока и записан аудио-CD с парами одинаковых дорожек. При прослушивании я не услышал каких либо различий, всё играло ровно, естественно и приятно. Большой плюс, это наличие пары транзисторов с близкими параметрами и высокой β. В общем, остановился на STS1980.
Рис. 28.
THD с транзистором STS1980 в процентах
Рис. 29.
THD с транзистором STS1980 в зависимости от частоты сигнала
Рис. 30.
THD с транзистором STS1980 в зависимости от уровня сигнала
Рис. 31.
Собственные шумы модуля с транзистором STS1980
↑ Организация смещения первого каскада
Я рассматривал смещение светодиодом и автоматическое смещение с шунтированием резистора конденсатором большой ёмкости. Автоматическое смещение позволяет использовать лампы с бОльшим разбросом половинок, хотя и не исключает подбора ламп. К сожалению, результаты измерений модуля с автоматическим смещением и смещением светодиодом не сохранились. Остались только два снимка экрана, с автоматическим смещением в первом каскаде и уровнем выходного сигнала 250 mV 1 kHz (-12 dB) и со светодиодным смещением в первом каскаде и уровнем выходного сигнала 315 mV 1kHz (-10 dB). В обоих случаях уровень второй гармоники на 70 dB ниже первой (~0,03%), остальные гармоники теряются в шумах.
Автоматическое смещение, входной сигнал 250 mV. Рис. 32.
Смещение светодиодом, входной сигнал 315 mV
На собранном устройстве с выходным трансформаторным каскадом проведены повторные измерения THD и замерены уровни шумов. При проведении измерений THD фонокорректора с автоматическим и светодиодным смещением параметры очень близки (один и тот же канал с заменой R3 и C2 на светодиод).
Рис. 33.
Автоматическое смещение
Рис. 34.
Тот же модуль, смещение светодиодом
Есть разница в уровне собственных шумов и наводок при использовании разных типов смещения в первом каскаде данного фонокорректора. При измерении параметров с разным типом смещения получилось, что при светодиодном смещении уровень шумов на 3 дБ ниже и имеет несколько другой спектр. Думаю, что это зависит от разной чувствительности светодиода и резистора к электромагнитным наводкам от трансформатора.
При смещении светодиодом шумы каскада имеют наибольшую амплитуду в диапазоне от 20 до 40 Герц, затем начинают плавно спадать. С реальным усилителем и колонками (на максимальной громкости) это похоже на равномерный дующий звук, мягкий и не раздражающий.
При автоматическом смещении в спектре шумов преобладает частота 50 Герц и её гармоники, 100, 150, 200 Герц и т. д. Характер шумов и наводок при автоматическом смещении воспринимается как более громкий и неприятный.
Рис. 35.
Левый канал с автоматическим смещением, правый канал со светодиодным смещением
Рис. 36.
Оба канала со светодиодным смещением
Это не критично, так как на полной громкости никто слушать не будет. С другой стороны, подбор ламп в первый каскад при автоматическом смещении будет менее проблематичным. Если разместить фонокорректор и блок питания в разных корпусах и разнести их на какое-то расстояние, то использование автоматического смещения выглядит более предпочтительным.
При прослушивании музыкального материала различия на уровне «сложилось впечатление» и «показалось». Думаю, что при слепом прослушивании отличить будет крайне сложно или просто невозможно.
В результате плата модуля разведена под автоматическое смещение, но в окончательном варианте я использовал смещение светодиодом, установленным в посадочное место электролитического конденсатора C2. Макет я продолжал слушать некоторое время, меняя музыкальный материал и убеждаясь (убеждая себя?), что это окончательный вариант.
Если чувствительность входа вашего УНЧ до 500 mV, то дополнительный каскад может и не понадобиться, нужно будет только пересмотреть номинал выходного разделительного конденсатора С11. В моём случае ёмкость 0,47 uF рассчитана на входное сопротивление третьего каскада в 166 kOm.
Параметры модуля:
коэффициент усиления на частоте 1 kHz ~68 (зависит от коэффициента усиления использованных ламп, в моём случае разброс был от 60 до 68). При входном сигнале 2,5 mV, на выходе будет ~170 mV. THD 0,012%, шум невзвешенный 72 dB, измеренный вот в таких «полевых» условиях.
Рис. 37.
Измерение параметров модуля фонокорректора.
Упрощается силовой трансформатор, не нужно второго высоковольтного стабилизатора анодного питания. Но номинальная чувствительность моего УНЧ — 1 V и 170 mV на входе это маловато, нужно делать третий каскад. Ничего лучше, чем трансформаторный каскад с коэффициентом усиления 3, я не придумал. Запас по усилению — это хорошо, потому, что когда у меня появилась МС-головка с высоким выходом 1.6 mV, я смог слушать музыку почти ничего не меняя.
Hi-Fi, Hi-End фонокорректор из любого встроенного советского
На примере 2-х фонокорректоров покажу как можно ЛЮБОЙ (правильно рассчитанный) фонокорректор легко подтянуть до уровня сверх крутых распиаренных КРЕКОВ, НИКИТИНЫХ и им подобных.
Недели 2 назад подарили мне Арктур 006. Восстановил механику (ни разу не использовался что ли? – автостоп из-за заводского брака срабатывал сразу! Аппарат 1986 года). Головка ГЗМ105МД похоже новая. А фонокорректор? Хорошего нет…
До этого восстановил – стоят на полке Электроника-012 (но нужен новый пассик) и встроенного фонокорректора нет, и Радиотехника ЭП-101-стерео со встроенным фонокорректором, но класс низковат. Схемы из 4-х каскадов усиления попробуй собери, и проект был отложен на 2 года.
Анализ схем показал 3 отличия «крутых» от обычных:
Как рассчитать резистор?
У Бриг-001 R27 = 113 кОм, R28 = 16,2 кОм = 16,2 кОм → 113/16,2 = 6,975 кОм.
Следовательно Rвч коррекции → 16,2/6,975 = 2,32 кОм.
Арктур-006 еще проще → 330 кОм и 33 кОм, соответственно Rвч коррекции = 3,3 кОм:
Принимать значения нужно в меньшую сторону. Так для Брига 2,2 кОм, для Арктура 2,7 кОм с разницей в каналах менее 5%.
Самовозбуждения не будет – у БРИГа за это отвечает С2, С5; а у Арктура С1, С2, С7 и С8.
В начале эмиттерный повторитель планировалось разместить после выходного конденсатора, но потом нашлось более изящное решение с меньшим количеством элементов(именно такие решения и называются инженерными—уменьшающие количество деталей при этом улучшающие характеристики).
С Бриг-001 вообще удача – звук стал на уровне лучших рипов пластинок сделанных на оборудовании в 1000 баксов (стоимость только проигрователя, головки и фонокорректора). А вот Арктур хоть и стал очень хорошо играть (по прозрачности и низким не уступая Бригу, но вот фон великоват. Переделывал блок питания, обнаружил КТ814 звониться правильно, но не имеет коэф. усиления! Поменял, но фон остался – может и у КТ815 он равен 10? Прислушался к Арктура работе через фонокорректор Брига – Фон на уровне шумов! Предполагаю наводка идет через трансформатор от импульсного управления двигателя. В распространение радиоволн в 5,5 кГц слабо верится (особенно в их эффективное излучение). Или из-за отсутствия конденсатора на входе, или… Но поиск фона это уже совсем другая история…
↑ Выходные трансформаторы
Рис. 38.
«Рубин 106»
«Рубин 106» 1964 года выпуска отработал все мыслимые и немыслимые сроки и стал донором двух трансформаторов, ТВЗ и ТВК на одинаковом железе Ш16×32.
Рис. 39.
Поскольку основные искажения вносит оконечный каскад, я решил в выходном трансформаторе использовать катодную обмотку. В электронном симуляторе был смоделирован выходной каскад с дополнительной катодной обмоткой, имеющей 5% витков от первичной обмотки. Усиление каскада снижается примерно в два раза, соотношение первичной и вторичной обмоток 3:1. Расчёт трансформатора проводился в онлайн-программе «Онлайн-калькулятор выходных трансформаторов» (в настоящее время ресурс не доступен). При расчёте удовлетворительные частотные характеристики трансформатора были получены при токе первичной обмотки 20 мА, поэтому режим работы лампы 6Н6П выбран такой: Ua = 135 V, Ia = 20 mA, Ug = -4 V, что отличается от рекомендованного ТУ для этой лампы режима Ua = 120V, Ia = 30 mA, Ug = -2V.
Параметры трансформатора
Первичная обмотка содержит 3960 витков, вторичная обмотка 1386 витков и катодная обмотка 198 витков. Все обмотки намотаны проводом ПЭВ-2 0,13 мм.
Секционирование катушки:
→ первичной обмотки — 990 витков (5 слоёв по 198 витков), → вторичная обмотка — 1386 витка (7 слоёв по 198 витков), → катодная обмотка — 198 витков, → первичной обмотки — 1980 витков (10 слоёв по 198 витков), → катодная обмотка -198 витков, → вторичная обмотка — 1386 витка (7 слоёв по 198 витков), → первичной обмотки — 990 витков (5 слоёв по 198 витков). Части первичной обмотки соединены последовательно, вторичная и катодная обмотки соединены параллельно. Немагнитный зазор 0,05 мм, один слой конденсаторной бумаги. Железо сердечников поделено между трансформаторами поровну.
В результате у выходной ступени получились следующие параметры:
Рис. 40.
THD выходного каскада
Рис. 41.
АЧХ выходного каскада
Рис. 42.
Собственные шумы выходного каскада
Рис. 43.
Внешний вид модуля выходного каскада
Рис. 44.
Измерения параметров выходного каскада
↑ Измерения
Для того, чтобы оценить, насколько правильно выполняется RIAA коррекция, я собрал анти-RIAA цепочку. На SoundEX обсуждался этот вопрос и есть ссылки на другие ресурсы. Я немного адаптировал схему к деталям, которые были в наличии. Номиналы деталей подбирал в электронном симуляторе, отклонение получилось около +/-0,05 дБ. Не совсем удобными могут показаться номиналы 5200 пФ и 610 кОм, но у меня были +/-1% конденсаторы на 2200 пФ и 2х1500 пФ. Резистор на 610 кОм можно подобрать из резисторов на 620 кОм или составить из резисторов на 510 кОм и 100 кОм.
С помощью этой цепочки анти-RIAA коррекции, программы DSSF3, звуковой карты M-Audio Audiophile 2496 я провёл измерения изготовленного мной фонокорректора и для сравнения, фонокорректора, встроенного в УНЧ «Амфитон 002».
Параметры изготовленного фонокорректора
Параметры фонокорректора УНЧ «Амфитон 002»
С помощью этой же программы измерены собственные шумы фонокорректора и нелинейные искажения.
TDH фонокорректора в %, выходное напряжение 1 V.
TDH фонокорректора в дБ, выходное напряжение 1 V.
Собственные шумы фонокорректора.
Показания снимались в положении регулятора входа аудиокарты 0 дБ.
Предлагаю послушать — это фрагмент песни «Я — Фантомас» (около 2 минут) с концертного выступления группы «Бригада С» 1987 год. Записано с фонокорректора на аудиокарту, звук обработке не подвергался.
↑ Блок питания
Для анодного питания фонокорректора использован трансформатор со средней точкой на вторичной обмотке, что позволяет получить два напряжения — 175V и 350 V.
Рис. 45.
Схема включения силового трансформатора
В качестве стабилизаторов напряжения использован стабилизатор, описанный в статье Е. Карпова «Высоковольтный стабилизатор с малым уровнем пульсаций».
Рис. 46.
Схема стабилизатора 150V
Рис. 47.
Схема стабилизатора 300V
Рис. 48.
Внешний вид модуля стабилизатора 150V
В теме Простой высоковольтный стабилизатор автор приводит ссылку на электронную модель этого стабилизатора для симулятора MicroCap. В статье «Высоковольтный стабилизатор с малым уровнем пульсаций» даны рекомендации по изменениям номиналов схемы для требуемого выходного напряжения. Накальный стабилизатор выполнен по схеме автора US5MSQ.
В моём случае напряжение трансформатора 2×8 V. Использован стабилитрон 5v1, переменный резистор на 100 kOm позволяет изменять выходное напряжение в пределах нескольких десятых вольта, диапазон регулировки зависит от входного напряжения.
Если будет использован транзистор, отличный от IRF510, то может потребоваться изменение номинала резистора R2 или использование стабилитрона на другое напряжение. Источник питания накала ламп не имеет гальванической связи с общей землёй.
Рис. 49.
Схема стабилизатора накала
Рис. 50.
Внешний вид модуля стабилизатора накала
Сглаживание пульсаций тока накала оказалось не достаточным для данной схемы. Чтобы не переделывать трансформатор и стабилизатор накала, применена простейшая компенсационная схема борьбы с фоном. На выходе стабилизатора создана искусственная средняя точка с помощью двух резисторов по 30 Om. Эта средняя точка соединена с общей землёй плёночным конденсатором на 2×2,2 uF.
↑ Задержка подачи напряжения накала и анодного напряжения
Поскольку в фонокорректоре применена непосредственная связь, очень желательно выполнить задержку подачи анодного напряжения, а для продления жизни столь дорогих сегодня ламп, ещё и плавную подачу накального напряжения. В конструкции применён таймер задержки В. Тимофеева, описанный в журнале «Радиолюбитель» № 1 за 2013 год, страницы №№ 8-11.
Рис. 51.
Таймер задержки в штатном виде
Рис. 52.
Модификация под мои нужды
Да простит меня автор, но я внёс некоторые изменения. Изменил питание модуля на 12 V, поскольку у меня реле не на 27, а на 12 V. Для этого я удалил один электролитический конденсатор, на его место установил трёхвыводной стабилизатор. Ёмкость второго конденсатора увеличил и положил его набок, подальше от радиатора стабилизатора. Плёночные конденсаторы на 330 и 100 nF распаяны на ножках стабилизатора с обратной стороны платы.
Также я отказался от двух размыкающих реле и запитал блок задержки от накальных обмоток, а не от отдельного трансформатора. Защитные резисторы параллельно конденсаторам фильтра питания я ставлю всегда. Отключать их на время работы аппарата и снижать напряжение на обмотках реле после их срабатывания я не стал.
После сборки всех блоков в корпус, выяснилось, что для снижения наводок нужно переделывать плату с реле и мощными резисторами и изменить место расположения платы накального стабилизатора.
Наблюдать изменение шумов и наводок на схему оказалось удобным в программе Realtime Analyzer
. Можно оперативно перемещать модули, изменять расположение трансформатора, наблюдая при этом за изменениями показаний собственных шумов устройства. В результате, реле коммутации анодных цепей с резисторами пришлось вынести на отдельной плате к фильтру питания, реле плавной подачи накала с резисторами, реле блокировки модуля задержки, резисторы средней точки накала и неполярный конденсатор оставлены на плате, установленной над блоком задержки. Блок задержки поменялся местами с накальным стабилизатором. Сетевой провод помещён в дополнительный экран.
↑ Корпус корректора
С корпусом я поступил так же, как и в прошлый раз. Поискал в интернете и купил. К корпусу требования были не строгими, он должен был быть не более определённого размера, для того, что бы вся аппаратура входила на мой «аудиофильский» комод, вмещать все модули, иметь приемлемый внешний вид. В итоге получил гордую надпись «Dun Mei Audio» на передней и задней панелях.
Вентиляционные отверстия предусмотрены только в верхней крышке. Все платы, трансформаторы и конденсаторы будут крепиться к дну, плюс вентиляционные отверстия пришлось немного посверлить. А потом, при перекомпоновке, ещё немного посверлить.
Платы фонокорректора и блок питания размещены в одном корпусе. Входы плат соединены с входными разъёмами экранированными проводами, слаботочная земля соединяется с общей землёй у сетки первой лампы, входные и выходные разъёмы изолированы от корпуса. Для демпфирования плат фонокорректора я использовал резиновые амортизаторы от старых CD-ROM-ов, остальные платы размещены на обычных стойках. Рядом с платами фонокорректора расположен выходной каскад с двумя трансформаторами. Блок питания отделён стальным экраном. Далее идут стабилизаторы анодного питания, блок задержки и стабилизатор накала.
Над блоком задержки подачи анодного напряжения и накала вторым этажом, размещены реле и мощные резисторы. Диодный мост анодного питания смонтирован под кожухом трансформатора. Конденсаторы фильтра питания смонтированы радом со стабилизаторами. В обоих случаях использован C-R-C фильтр.
Общая земля — это минусы первых конденсаторов (47 uF), соединённые облуженной проволокой 1,5 мм, сюда приходят все земляные провода устройства. Трансформатор тороидальный, крепится к корпусу через виброизолирующую прокладку из резины, закрыт кожухом из стали, в верхней стенке и в стенке кожуха, обращённой к лицевой панели, сделаны вентиляционные отверстия.
Самодельный фонокорректор
Устройство очень минималистично, на его передней панели находятся два входных тюльпана, выключатель для отделения общего провода от заземления и выходной трёхконтактный джек:
Внутри тоже всё довольно просто. Двуполярный блок питания:
И собственно фонокорректор:
Платы Zoran.Velinov сделал ЛУТом так: печать на глянцевой бумаге, перенос на нагретую фольгу прокатыванием сверху трубой из нержавеющей стали, травление составом из 12% перекиси и 15-20% соляной кислоты, остальное вода.
Платы после сборки:
Почему-то мастер решил впаять в платы клеммники лишь на время проверки, а затем выпаять их и впаять все провода непосредственно в платы. Дело вкуса.
Мастер разбирает компьютерный БП:
Переворачивает разъём питания:
Клеит на корпус наклейки:
Помещает внутрь свои платы (изолирующая прокладка между корпусом и печатными проводниками обязательна), соединяет их по питанию, подключает кабели входов:
Соединяет разъём питания через выключатель с платой БП (ОСТОРОЖНО! И предохранитель бы сюда ещё добавить):
Подключает входные тюльпаны:
Выключатель разделения общего провода и заземления:
С обратной стороны:
Подключает выходной трёхконтактный джек:
Изолирует его с обратной стороны так:
Ну, теперь всё можно соединить и слушать:
Если вас заинтересовал этот фонокорректор, скачайте все необходимые для его изготовления файлы в одном архиве.
Источник
↑ Параметры моего фонокорректора в сборе
При одинаковом коэффициенте усиления каналов (разница 2%) шумы у левого канала на 2 дБ выше, чем у правого. Приведённые ниже параметры по уровню шумов соответствуют левому каналу.
Коэффициент усиления (1kHz) 210 Входное сопротивление 47 kΩ Коэффициент нелинейных искажений (1kHz, Uout=0.75V) 0.04% Невзвешенный уровень шума — 63 dB Взвешенный по типу С — 66 dB Взвешенный по типу A — 78 dB Выходное сопротивление — 560Ω Отклонение характеристики от стандартной RIAA (20Hz — 20 kHz) — 0.5 dB Потребляемая мощность — 70 W Время подготовки к работе 38,5 сек Размер 230 x 390 x 90 мм Вес 6,9 кг
Рис. 53.
THD фонокорректора
Рис. 54.
Анти-RIAA фонокорректора
Рис. 55.
Собственные шумы фонокорректора
Рис. 56.
Собственные шумы фонокорректора по октавам
Рис. 57.
Собственные шумы фонокорректора (взвешенные по типу С)
Рис. 58.
Собственные шумы фонокорректора (взвешенные по типу А)
Винил корректор с двухполярным питанием
Следующая схема была найдена в книге “”Искусство схемотехники”- П.Хоровиц, У.Хилл (стр. 167). На схеме изображен один канал винил корректора:
По сути эта та же самая схема. Но теперь уже используется двухполярное питание, а так же иначе рассчитаны номиналы частотозадающих цепей. Использование двухполярного питания позволяет отказаться как от применения делителей для формирования половинного напряжения питания, так и от выходного конденсатора. Входной конденсатор следует оставить для отсечениея возможного постоянного напряжения предыдущего каскада, а так же как элемент входной RC цепи.
График представляет из себя частотную характеристику усилителя воспроизведения, построенную относительно значения коэффициента усиления 0 дБ при частоте 1кГц.
В качестве операционных усилителей могут быть применены и TL062, TL072, но лучше отдать предпочтение TDA2320, L4558, LM833 и другим ОУ, предназначенным для звуковых цепей, либо обладающими высоким входным сопротивление (>1МОм), низким уровнем шумов и высокой скоростью нарастания сигнала.
↑ Итоги
Звук нового фонокорректора меня полностью устраивает. Нет, неправильно выразился. Та музыка, которую я слышу с помощью нового фонокорректора, меня полностью устраивает. Если позволяет время, то могу слушать часами, получая при этом большое удовольствие. Думаю, что третьей статьи про фонокорректор долго не будет.
Из недостатков нового фонокорректора могу отметить высокую прожорливость и вследствие этого приличное тепловыделение, наличие выходного трансформаторного каскада, что несколько усложняет и утяжеляет конструкцию и необходимость подбора ламп в первый каскад.
Спасибо за внимание и терпение!
Дальше будут только ссылки на аудиофайлы и проекты отдельных модулей фонокорректора для программы EAGLE CAD, в том числе и проект платы фонокорректора John Broskie TubeCad Journal. Если будут желающие повторить какой то отдельный модуль или даже весь проект, они смогут использовать имеющиеся у них детали, а не искать то, что было у меня. При необходимости можно изменить расположение деталей или размеры платы для оптимальной разводки и т. д. Всем приятного творчества!
↑ Литература и упомянутые источники
1. «Tube Phono Preamps Several topologies & tricks Part 1 of 2» www.tubecad.com Copyright © 2001 GlassWare 2. В. Б. Григоров «Снижение уровня шумов в усилителях низкой частоты.» Массовая радиобиблиотека 1956 г. 3. Е. Бабиченко, И. Гапонов. «Усилители RIAA – коррекции на вакуумных триодах для „скоростных“ (электродинамических) звукоснимателей». 4. Е. Карпов «СПЕКТРЫ — II». 5. Лекция No 13. Источники тока на биполярных и полевых МОП-транзисторах. Стабилизаторы. 6. М. Джонс «Ламповые усилители» ДМК Москва 2007 г. 7. Е. Карпов «Высоковольтный стабилизатор с малым уровнем пульсаций».
Винил корректор, проверенные простые схемы
Винил корректор — обязательная составляющая любого проигрывателя виниловых дисков. От его качества напрямую зависит качество воспроизведения. Рассмотрим сегодня зарекомендовавшие себя и многократно опробованные схемы, по которым можно собрать винил корректор.
Я уже рассказывал что такое RIAA коррекция и для чего она нужна. Сегодня же рассмотрим пару схем винил корректора на ОУ. Обе схемы собирались и проверялись лично, и прекрасно работают уже более 5 лет.
↑ После написанного
Эксплуатация фонокорректора выявила мои просчёты. Пришлось улучшить вентиляцию с помощью дополнительных отверстий в верхней крышке. Теперь это выглядит так.
P.P. S. Человеком движет любопытство, а рассуждения о разнице в звучании (преимуществах перед 6Н23П и 6Н23П-ЕВ) ламп 6DJ8, 6922, ECC88, E88CC и т. д. различных производителей только подогревают его, это самое любопытство. Поскольку денег на новые 6DJ8 я ещё не заработал, прикупил себе на японском Yahoo пару б/у ламп 6DJ8 от Matsushita.
Лампы 6DJ8
Продавец сообщал, что лампы проверены на исправность. Учитывая, что продаётся пара — были робкие надежды, что лампы будут с близкими параметрами. Получил, установил в фонокорректор и начал слушать. Лампы укладываются в паспортные характеристики, при Ua = 100 V, Ug = — 1,95 V, Ia = 10 mA у первой и 12 mA у второй. Но с повышенными собственными шумами, видимо хорошо поработали и в связи с этим вышли на пенсию. У меня есть несколько похожих б/у ламп 6Н23П, с очень близкими половинками, тоже шумят.
В левом канале первая лампа 6DJ8, в правом 6Н23П-ЕВ
При установке первой лампой собственные шумы в левом канале повысились на 10 дБ, а усиление снизилось на 3 дБ. Учитывая это обстоятельство, другие измерения я не проводил.
Одна из ламп с очень близкими половинками, у второй разброс побольше, в первый каскад моего изделия не очень годится. Стал слушать музыку, «закрыв глаза» на шумок. Слушал, честно слушал. Может быть, у меня с ушами что-то не так или система не должного уровня разрешения? Но «сложилось впечатление» (показалось), что на звучание большее влияние оказывают режимы работы лампы, организация смещения и схемотехника первого каскада, чем фирма-производитель самой лампы.
Б/у лампы — неправильное решение, можно использовать на первом этапе, для проверки работоспособности проекта. В дальнейшем лучше купить новые лампы и отобрать из них подходящие. Вернул 6Н23П-ЕВ назад. Решил отложить эксперимент до того момента, когда деньги просто некуда будет девать, а пока буду просто слушать музыку.
↑ Идея
Желание сделать ламповый предусилитель-фонокорректор зрело давно. В гараже стоял всеми забытый и нуждающейся в ремонте проигрыватель «Электроника» 060, подаренный за ненадобностью товарищем по работе. Томилась стопка дисков, которые я начал покупать ещё в студенчестве, в надежде, что когда нибудь я куплю себе проигрыватель. И вот наконец, желание превратилось в решение. Всё, решено, буду делать. Начались муки выбора. Какую схему выбрать, какую компоновку предпочесть? Делать полный предусилитель или предусилитель-фонокорректор? Чтение статей в интернете и умных книг только добавило сомнений, опыта по изготовлению подобных устройств не было. Что бы хоть как то упорядочить роящиеся в голове мысли, я составил для себя подобие технического задания.
- Простая в реализации схема.
- Доступные для меня детали предусилителя.
- Уровень выходного сигнала 1 Вольт (номинальная чувствительность моего УНЧ).
- Низкое выходное сопротивление.
- Возможность подключить к усилителю кассетный магнитофон с уровнем выходного сигнала 0,5 Вольт .
- Корпус должен подходить по дизайну к моему усилителю НЧ.
Для проекта били куплены корпус, силовой трансформатор и RCA разъёмы. Все остальные детали у меня были, либо новые, либо б/у.
