Электростатические наушники Stax

Доброго времени суток, Датагорцы! Этот проект был создан по причине страстного желания послушать электростатические излучатели звука. Я многократно читал интригующие и восторженные отзывы: точная передача, ровная частотная характеристика, объёмная сцена и т. д. и т. п. Надо ли говорить, что я заинтересовался электростатами. Оказалось, что для работы электростатических наушников требуется еще и специальный высоковольтный усилитель, создающий напряжение поляризации. У лидера индустрии, фирмы Stax
, можно купить такой комплектик за скромную сумму от 80 до 300 тысяч рублей. Читая о Стаксах, я понял, что сейчас поддержать этого производителя как-то не готов. Поэтому я потратил некоторое время на поиск и изучение материалов по теме, а затем несколько вечеров на сборку.

Дальше — подробно об изготовлении комплекта электростатических наушников и высоковольтного усилителя.

↑ Приступим к наушникам

Приобретаем простые дешёвые наушники типа Philips SHP2000. В последующем именно они станут донорами корпусов.
Наушники Philips SHP2000
Нужно выполнить следующие операции:
1. Разбираем наушники (аккуратней не повредите корпус ведь именно из-за него мы их и приобретали).

2. Демонтируем динамические излучатели. Аккуратно извлеките их. Внешне излучатели выглядят неплохо и, возможно, вы их примените в какой-нибудь другой конструкции. Должны получиться детали без механических повреждений, как на фото ниже.

3. Заготавливаем из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и диаметром 77 мм вот такие заготовки:

4. Из заготовок в соответствии с этим чертежом необходимо изготовить изоляторы:

Обращаю ваше внимание: изоляторов должно быть четыре, два по рисунку 1 и два по рисунку 2. вырез в изоляторе предназначен для пайки к внутреннему слою фольги токопроводящих проводников.

5. Когда изоляторы готовы, приступаем к плёнке (мембране).

Характеристики

Модель: Наушники STAX SR-L700
Тип: Электростатические/Открытые
Электрическая емкость: 110 пФ (с учетом кабеля)
Напряжение смещения: 580 В (постоянное)
Частотный диапазон (Гц): 7-41k
Чувствительность (дБ): 101 (100 В rms, 1 кГц)
Импеданс (Ом): 145k (10 кГц)
Конструкция
Оголовье: Металл/Пластик/Искусственная кожа
Чашки: Пластик
Амбушюры: Охватывающие/Натуральная кожа ягненка
Кабель: 2.5 м
Вес: 360 г, (496 г с кабелем)

↑ Сборка изоляторов

Делаем последовательно:
1. Приобретаем китайское сито из нержавейки. Сито должно быть достаточно большое, чтобы получилось 4 круга диаметром 63 мм. Для начала разбираем сито и расправляем его, удаляя вмятины. Сито должно быть ровным!

2. Облуживаем сито по краю, как показано на чертеже далее. Ширина зоны лужения — 0,5…1,5 мм. Тут без применения ортофосфорной кислоты не обойтись. После лужения сита, его необходимо отмыть от остатков флюса. Я пользовался о на предприятии. По рекомендациям в интернете можно использовать смесь из равной пропорции спирта и бензина «Калоша». Я лично не пробовал, ничего сказать не могу.

3. Теперь припаиваем наше сито на изоляторы, используя канифоль, согласно чертежу ниже. После пайки канифоль довольно просто смыть спиртом. Перед тем как припаять неправильно посмотрите чертёж собранного изделия и только после этого приступайте к пайке. Фото готовых изоляторов с напаянным ситом ниже. Так как я делал первый раз, на фото показан провод, припаянный к внутренней фольге изолятора.

4. Теперь готовим эпоксидную смолу не более 3 гр. (больше не понадобится) добавляем в неё графитовый порошок, где-то 0,5-1 г. на 3 г. смолы.

5. Нанеся на изоляторы (2 шт. для разных каналов) по радиусу 31,5 мм (ориентировочно) исключая попадания в сквозные отверстия и внутрь излучателя излишков клея приклеиваем на уже высохшую, к тому времени мембрану. Можно сложить с обеих сторон мембраны изоляторы и стянуть изоляторы между собой винтами через отверстия. Но лучше оставить изоляторы до той поры, пока не затвердеет смола.

6. На следующий день или ранее, если смола достаточно затвердела, можно приклеивать на вторую сторону изоляторы согласно чертежу ниже:

На чертеже показано вид снизу на выемки в изоляторах. Обратите внимание до того, как приклеить! Если видно, что мембрана несколько провисает, её можно натянуть, подув на неё горячим воздухом из фена (желательно контролируя термопарой температуру выходного воздуха). Равномерно прогревая мембрану, добиваемся равномерного натяжения без сборок (!).

↑ Финальная сборка

Припаиваем провода согласно чертежу ниже.

Монтируем излучатели в корпуса наушников согласно рисунку. В корпусе наушника вырезаем отверстие по размеру излучателя и монтируем при помощи термоклея. Вырезая отверстие, руководствуйтесь фотографией. К сожалению, фотографии промежуточного процесса у меня нет.
Нюанс!

Для исключения замыкания проводников саморезами через монтажное отверстие, на саморезы надеваем изоляционные трубки.

Далее припаиваем провода (я припаивал МГТФ). На провода надеваем термоусадку и усаживаем. На конце провода распаиваем на любые удобные разъёмы, которые выдерживают напряжение 600-1000В (я распаял на разъёмы XLR). При моем поляризующем напряжении 800…900В разъёмы XLR не пробиваются. Ну, можно считать, что наушники готовы.

Краткая история электростатов

История электростатов началась в начале 20-х годов прошлого века. Поскольку реализация технологии поначалу встречала множество затруднений, среди которых электрические пробои, низкая чувствительность, отсутствие подходящего материала для мембраны, идея была почти забыта с выходом на сцену в 1930-х громкоговорителя со звуковой катушкой (запатентован в 1924 году Ч. Райсом и Э. Келлогом).

Положение исправилось с изобретением майлара в 1950-х (патент DuPont). В это время появилась выдающаяся модель Питера Уокера QUAD ESL-57 (см. иллюстрацию внизу); важнейшая веха развития электростатов и аудио вообще — еще одна модель Уокера: QUAD ESL-63 (1981). ЭС-преобразователь — полнодиапазонная акустическая система, поэтому он, как правило, не нуждается в кроссовере, что является большим достоинством, так как в этом случае не возникает проблемы фазовых искажений.

Важнейшее преимущество ЭСАС — великолепная переходная характеристика. Электростаты уступают колонкам с динамиками по уровню звукового давления, чувствительности, габаритам и цене. Наряду с классическими в настоящее время выпускаются гибридные электростаты, в которых низкие частоты воспроизводятся электродинамическим способом (Martin Logan).

↑ Теперь дело за высоковольтным усилителем

Планировалось, что усилитель будет выглядеть вот так:

Но то, что получилось, смотрите далее, несколько отличается. Изучил материалы по электростатам на сайтах audiodesignguide.com и dddac.de. Был и ещё ресурс, откуда я взял вот эту схему за основу:

Но, к сожалению, ресурс недоступен на данный момент и ссылку не могу привести.
Схема моего высоковольтного усилителя приведена ниже.

Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.

структуру умножителя напряжения на 2 или на 4 не привожу. Думаю, все найдут его схему в Сети при желании.

В схеме применены доступные элементы. Полевые транзисторы КП103Л вместо J271, вместо KSA1156 применил наши КТ9115, вместо лампы 6S4 применил 6Н23П (причина проста — высокое допустимое напряжение на аноде при закрытой лампе). Выходной каскад не собирал — хотелось очень услышать и оценить звук электростатов. Да чуть не забыл: взамен биполярных транзисторов применил полевые КП902Б (были в наличии + имеют большую линейность, пусть и работают в токовом зеркале). Печатная плата не разрабатывалась, все собиралось на макетной плате.

Резисторами в истоках КП103Л устанавливаем выходное напряжение относительно общего провода (желательно ноль Вольт). Диапазон напряжений возможен 0…20В, что на качество звука не влияет. При исправных элементах схема заработает сразу. Подаём звук на вход и можно прослушивать. Амплитуда максимального выходного напряжения между выходами и статорами «+» и «-» должно быть в пределах 120В.

Недостатки текущей схемы:

— Наушники с зазором 1,5 мм с данной амплитудой играют не достаточно громко. Для данных наушников нужна амплитуда сигнала между статорами минимум 250…300В. — На данной схеме получить амплитуду более 120в не представляется возможным по причине отсечки тока входных транзисторов (КП103Л) при амплитуде вход сигнала 0,7-1В (менее 0,7В отсечка не наблюдается и звук чистый).

Stax SR-303 – самые доступные Данная модель рассчитана на начинающих музыкантов и звукоинженеров. Стоимость самых доступных наушников Stax SR-303 в специализированных интернет-магазинах превышает 21 тысячу рублей. Данный образец изготовлен из тех же материалов, что и более дорогие модели, повышая уровень бюджетной линейки earspeaker. Амбушюры головных телефонов сделаны из высококачественной искусственной кожи с приятной текстурой. Плюсы модели Вес наушников не превышает 472 г, что в сочетании с оптимальной конструкцией оголовья не утомляет пользователя. Стандартный кабель марки PC-OCC имеет низкую емкость не более 120pF, что заметно уменьшает уровень искажений передаваемого сигнала. Максимальный уровень звукового давления в 100 дБ обеспечивает широкий диапазон регулировок громкости. Минусы модели Некоторая несимметричность амплитудно-частотных характеристик правого и левого спикеров, заметная на слух. Наушники чрезвычайно чувствительны к температурному режиму использования, в жаркую погоду возникают неприятные ощущения в местах соприкосновения с кожей. Образец не слишком приспособлен для прослушивания музыки и звукового сопровождения кинофильмов в положении лежа. Модель Stax SR-303 исключительно реалистично воспроизводит звуки естественного и техногенного происхождения: от шороха листьев до рева реактивных двигателей. Рекомендуется для использования с домашними кинотеатрами и звуковоспроизводящим оборудованием класса Hi-Fi. Stax SRS-005 – лучшие наушники вкладыши Обожаете слушать хорошую музыку во время прогулок по паркам и скверам? Тогда вам стоит присмотреться к наушникам вкладышам Stax SR-305 вес, которых всего 28 г вместе с удобным оголовьем. Такая схема обеспечивает надежную фиксацию спикеров в заданном положении, что позволяет достичь высокой частоты звучания. В меру упругая дужка не допускает малейшего смешения устройства при движении человека. Плюсы модели Крайне низкий коэффициент гармоник всего около 0,1% для устройств данного класса, позволяет минимизировать искажения звука. Наличие возможности двухстороннего подключения кабеля, длина которого 1,5 м – удобная опция для мобильной модели. Компактный усилитель, поставляемый в комплекте с наушниками, позволяет в полной мере наслаждаться музыкой в дороге. Минусы модели Несколько зауженный диапазон воспроизводимых частот от 20 до 20 000 Hz ограничивает сферы применения до развлекательной дорожной версии. Чрезвычайная чувствительность к качеству воспроизводимого контента, малейший огрехи в записи многократно усиливаются и портят впечатление. Наушники Stax SR-305 – отличный вариант для тех, кто любит путешествовать, они обеспечивают уровень звучания близкий к студийному. Stax SR-307 – полноразмерные открытые наушники Желаете добиться максимальной естественности при прослушивании музыкальных произведений и при этом оставаться в реальности. Полноразмерные наушники Stax SR-307 открытого типа обеспечивают высочайшее качество звучания и не лишают возможности общения с окружающими. Плюсы модели Амбушюры наушников изготовлены из качественной синтетической кожи, которая хорошо поглощает пот и создает дискомфорта при длительном использовании. Спикеры правый и левый помечены специальными символами, что позволяет использовать сохраненные настройки усилителя. Модель оснащена стандартным кабелем с 6 изолированными проводниками из бескислородной мед, что снижает их взаимное влияние друг на друга. Минусы модели В нижнем басовом диапазоне возможны незначительные искажения звучания, обусловленные свойствами материала диафрагмы. Кабель коротковат для использования в составе оборудования домашнего кинотеатра, а использование удлинителей ухудшает характеристики. Модель имеет всего один драйвер, что ограничивает ее способность к уменьшению помех в высоко- и низкочастотных частях диапазона. Наушники Stax SR-307 относятся к категории полупрофессиональных, они предназначены для меломанов и настоящих ценителей киноискусства. Для обеспечения надлежащего уровня воспроизведения необходимо оборудование соответствующего класса и качественный контент. Stax SR-007 Mk2 – закрытые наушники с превосходным звучанием Стремитесь добиться полного отрешения от реальности и погружения в волшебный мир музыки. Наушники закрытого типа Stax SR-007 Mk2 способны совершить настоящее чудо и обеспечивают полную звукоизоляцию и превосходное качество звучания. Частотный диапазон спикеров от 6 Hz до 41 kHz выходит за пределы человеческого восприятия, что позволяет наилучшим образом передать малейшие оттенки музыкальных произведений. Плюсы модели Корпуса амбушюров свободно вращаются относительно спикеров и позволяют их установить в положение наиболее точно соответствующее анатомии ушной раковины. Конструкция наушников исключает возможность возникновения каких-либо вибраций и посторонних звуков при использовании. Натуральная кожа специальной выделки обеспечивает максимум удобств даже при длительном использовании. Минусы модели Наушники электростатического типа в силу конструкционных особенностей неспособны обеспечить достойного звучания в низкочастотном диапазоне. Крайне высокая требовательность к качеству записей, нетерпимы к малейшим искажениям контента. Модель Stax SR-007 Mk2 – наушники для музыкантов, композиторов и сотрудников звукозаписывающих студий. Для корректной работы необходимо соответствующее звуковоспроизводящие и усиливающие компоненты и качественный контент. Комплект наушники Stax SR-L300 и усилитель Stax SRM-252S – оборудование высшего класса Хотите добиться высокого уровня звучания музыкальных произведений? Рекомендуется внимательно присмотреться к комплекту из наушников модели Stax SR-L300 и усилителя Stax SRM-252S с внешним адаптером питания. Применение такой схемы надежно предохраняет устройство от возникновения помех и наводок от электрических сетей. Плюсы модели Корпус усилителя изготовлен из меди, что обеспечивает хорошую теплоотдачу и нормальный температурный режим для высоковольтных транзисторов. На наушниках нет фиксаторов, которые предусмотрены на топовых моделях, но это не создает малейших неудобств при использовании. Спикеры отлично воспроизводят звук в широком диапазоне частот, гармоническое искажение не превышает 0,01 % /1 kHz/ Минусы модели

Модуль усилителя во избежание возможного перегрева не следует держать в карманах одежды. Цилиндрическая ручка регулятора громкости без насечек не слишком удобна при использовании, что несколько затрудняет настройку. Комплект из наушников Stax SR-L300 и высококачественного усилителя Stax SRM-252S позволяет при сравнительно небольших вложениях достичь оптимального уровня воспроизведения. Stax SR-009 – самый дорогой образец Вы не готовы к малейшим компромиссам, не стеснены в средствах и желаете получить максимальный результат. Полноразмерные наушники Stax SR-009 специально созданы для людей творческих, где каждая мелочь учтена и призвана обеспечить вдохновение. При создании данной модели были использовании инновационные материалы высочайшего качества. Плюсы модели Патентованная технология MLER, разработанная специалистами компании для производства плоских электродов, обеспечивает равномерность колебаний диафрагмы. Корпуса спикеров изготовлены алюминия специальной марки, что исключает возможность возникновения резонанса. Соединительный кабель сделан из медной проволоки с минимальным содержанием примесей не выше 0,0001% и посеребрен для снижения паразитных колебаний. Минусы модели

Необходимость применения специального желательно фирменного усилителя. Малейшие огрехи в записях недопустимы, они нарушают гармонию звучания и портят впечатление. Неоправданно завышенная цена в сравнении с другими странами, в частности с США. Наушники Stax SR-009 – лучшие в модельном ряду производителя и рассчитаны на использовании настоящими ценителями музыки с абсолютным слухом.