Практика создания акустических систем высокого класса

Уникальный аппарат

Ламповые усилители Hi-End – это особый класс бытовой техники. С чем это связано? Во-первых, у них есть довольно интересный дизайн и архитектура. В этой модели человек может увидеть все, что ему нужно. Это делает аппарат поистине уникальным. Во-вторых, характеристики лампового усилителя Hi-End отличаются от альтернативных моделей, в которых используют транзисторно-интегральные схемы. Отличие Hi-End в том, что во время монтажа используется минимальное количество деталей. Также, оценивая звучание данного аппарата, люди больше доверяют своим ушам, чем измерениям нелинейных искажений и осциллографу.

DIY ради настоящего Hi-Fi

От автора: «Если из десяти открывших статью, один дочитает до конца — хорошо. Если из десяти прочитавших, один пройдет путь до конца – значит я не впустую потратил свое время»

«Выберите себе работу по душе, и вам не придется работать ни одного дня в своей жизни»

— Конфуций

Кто из нас в детстве не любил мастерить? Да что угодно! Лук со стрелами или меч играть в «Робин Гуда», после просмотра одноименного фильма, пистолет или автомат играть в войнушку… Взрослея, каждый находит себе другие занятия. Жаль, что не все они одинаково полезны… Можно как согласиться, так и поспорить с утверждением Конфуция, превратив хобби в работу. Хорошо, когда ты признан и за тем, что ты делаешь выстраивается неиссякаемая очередь. Тогда можно назначать завышенную цену и работать только тогда, когда хочется, например, по велению вдохновения. Чаще же наоборот, хобби, превращаясь в работу, становится рутиной, лямкой, которую нужно продолжать тянуть хоть она уже и не в радость… Поэтому остановимся на хобби уровня: «захотел и сделал». По-английски DIY (Do It Yourself) — «сделай это сам». DIY — довольно распространенное за рубежом занятие – мастерить поделки в свое удовольствие. В России же, которой еще предстоит, надеюсь, время капитализма с человеческим лицом, наметилась обратная тенденция. Если в советское время было множество кружков для изготовления всевозможных поделок, то в нынешней России главным приоритетом, к сожалению, являются деньги. Самый распространенный вопрос, когда показываешь кому-либо из знакомых то, что сделал:

Или:

Признаюсь, сам в начале пришел в радиохобби из желания сэкономить, точнее сделать, то что стоит много задешево. С этого все и началось. Вспомнив закон Ома из школы и купив паяльник, начал делать усилитель, который по заявлению его разработчика с форума радиолюбителей «звучит, как заводской за 1000 долларов…» Много позже, желая еще больше сэкономить, стал делать DAC, самый дешевый из которых до появления китайских «брендов» стоил еще в несколько раз дороже, хотя тут уже присутствовал и азарт, а смогу ли я сделать то, что делают настоящие специалисты в радиоэлектронике. Постепенно вникая в суть, читая специализированную литературу и делая именно так, как правильно, а не так, как сделали бы из стремления сэкономить, свыкаешься с мыслью, что или можно топтаться на уровне дешевых поделок или делать что-то действительно стоящее, вкладывая уже порой немаленькие средства…

Поэтому сразу скажу, кто хочет выгоды по сравнению с «Али» или особых прибылей, можно закрывать статью и открыть Алиэкспресс (хотя и тут, если купить набор для сборки, а не законченную вещь, статья может пригодится). Всем же, кто хочет сделать что-то хорошее и стоящее своими руками, посвящается.

В этой статье постараюсь подробно описать, как сделать хороший усилитель, не сильно вдаваясь в технические подробности, но акцентируя внимание на нужных для первого раза простых мелочах и тонкостях.

«Семь раз отмерь, один отрежь» — народная мудрость.

Итак, кто в первый раз взял в руки паяльник и решил себе сделать «усилитель для компьютера» или усилитель для пассивной стереосистемы (например, акустика досталась от знакомого), или в активной «внутри что-то сломалось и там ничего не понять – проще выкинуть», я рекомендую обратить внимание на усилитель на микросхемах Lm3886 или TDA7293/94. Усилители на них просты в изготовлении и не нуждаются в настройке. Если все правильно спаять и подключить, сразу можно слушать музыку. И не просто слушать, а слушать с помощью действительно качественного усиления. На них сейчас и остановлюсь, основной же будет все же усилитель более продвинутого уровня на транзисторах.

Сразу нужно разобраться с необходимым инструментом. Если вы не уверены, что данное хобби Вас захватит, можете купить самый недорогой паяльник 60Ватт на первое время. 60Ватт, а не, к примеру, 30Ватт — просто потому, что лудить провод сечением больше 1,5мм2 мощным значительно легче, как и припаивать детали к большим по площади полигонам меди. Купите катушку припоя, намотанную проволокой, содержащей внутри себя канал с канифолью, с сечением провода до 1мм (чем тоньше, тем легче паять мелкие детали) и купите сразу простой мультиметр. Это в любом случае пригодится Вам в быту и даже вот с таким набором я сделал первый усилитель на Lm3886, который действительно звучал достаточно хорошо (значительно лучше, чем использовавшийся тогда у меня ресивер Yamaha RX363).

Теперь, когда определились с необходимым инструментом, можно определиться со схемой и платой. Я указал сразу две микросхемы, потому что они превосходят остальные по совокупности параметров. Почему две? Какую выбрать – тут решает Ваш музыкальный вкус. Кому важен чуть более четкий, динамичный и мощный (панчевый) бас и готов в ущерб получить слегка упрощенные высокие частоты, следует выбрать TDA7293, а кто любит кристальный звон тарелочек, колокольчиков и прочий Джаз, однозначно нужно смотреть в сторону Lm3886. Да, сразу скажу, что бас микросхемы lm3886 проигрывает второй микросхеме не всегда, зависит от размера мидвуфера (динамика, что будет воспроизводить средние и низкие частоты) и импеданса акустических систем (чем больше диаметр басовика и ниже его сопротивление, тем сильнее это заметно).

Рассмотрим упрощенную схему на TDA.

На ней видим, что микросхема включена в инвертирующем режиме (используется вход отрицательной полярности). Главный плюс в том, что в этом случае не нужно в обратной связи использовать электролитический конденсатор, который довольно сильно портит звук привнося свои искажения в сигнал. Также в инвертирующем режиме улучшается подавление синфазных шумов (помех). Платой за использование инвертированного режима является использование дополнительного операционного усилителя (ОУ) в качестве буфера. Коэффициент усиления TDA близок к рекомендованному в datasheet – 20 (вычисляется как R9+R10/R5). Коэффициент усиления операционного усилителя, используемого в качестве буфера равен 3 (R3/R4+1). Питание на этой упрощенной схеме не нарисовано, но сразу скажу, что здесь оно должно быть двухполярным со средней точкой, например, +25В 0 -25В. Приоритет двухполярного питания тоже в отсутствии электролитического конденсатора и уже на выходе, что еще сильнее слышно. Питание операционного усилителя стабилизированное с помощью стабилитронов также двухполярное +12В 0 -12В.

После того, как разобрались со схемой, можно сделать разводку платы в программах типа SprintLayot, DipTrace и тому подобных, а можно воспользоваться моей, сразу сделав заказ на 5 штук за пару баксов. Заказать платы TDA7293 можно по ссылке.

Моя плата была разведена с учетом моих знаний и умений и под мои потребности. По возможности минимизирована длина дорожек, силовые цепи сделаны полигональными, под землю отведен отдельный слой. Силовая земля отделена от слаботочной. Собрана неоднократно и прослушана мной и знакомыми. Плата разведена так, что предполагает возможность использования как выводных деталей (впаиваемых в отверстия), так и СМД (поверхностного монтажа). В случае, если видите оба варианта, знайте, что припаивать нужно только один. По выводным резисторам я предпочитаю марку RN55 от Vishay, по SMD рекомендую MELF от Vishay или любую ) тонкопленку. Но для первого раза можно впаять и то, что купил в ближайшем магазине или Али, главное не напутать с номиналами и проверять мультиметром деталь перед пайкой на брак. По конденсаторам небольшой емкости (10pF и 220pF) рекомендую использовать полипропиленовые MKP. Конденсаторы, шунтирующие питание операционного усилителя можно поставить и лавсановую пленку, и НП0 керамику, но в идеале также MKP полипропилен. Электролитические конденсаторы питания операционного усилителя можно использовать 16В. и выше, подходящих габаритов с емкостью не менее 100мкФ. Остальные конденсаторы ставятся в зависимости от применяемого трансформатора на 35В или 50В. Хочу заметить, что максимальное напряжение питания микросхемы TDA не стоит делать выше 40В., особой мощности выжать не получится, а проблемы, попадись акустика с низким импедансом, появятся на мощностях близких к максимальным. Электролитические конденсаторы питания, что рядом с TDA должны быть с минимальным ESR (эквивалентное последовательное сопротивление). Большие «банки» питания лучше ставить ёмкостью не менее 6800мкФ. Я обычно ставлю по 10000мкФ. Так у Вас получится как минимум вдвое больше емкость, чем обычно ставят в усилители/ресиверы до 500 долларов. По электролитам я отдаю предпочтение Panasonic серии FC, но можно применять и другие (Samhwa, Nichicon, Nippon-Chemicon, Jamicon и т.п.). Диоды в мост предпочтительнее ставить Шоттки или UltaFast на напряжение от 100В. с током 3-5A. В этом месте тоже предусмотрен вариант установки как выводных диодов, так и поверхностного монтажа (СМД). Кстати, при выборе деталей поверхностного монтажа, которые немного более предпочтительны для снижения индуктивности, возникающей из-за переходных отверстий, Вам просто необходим будет пинцет для удержания этих мелких деталей. Мне больше нравятся пинцеты с изогнутым наконечником примерно под 135 градусов.

После того, как сделаете на столе несколько прожогов, может понадобится термостойкий силиконовый коврик для пайки, но можно попытаться быть аккуратным и справляться без него хотя бы первое время. Собственно, в сборке можете ориентироваться в сборке на фото моего варианта. И задавать вопросы в случае, если такие возникнут.

Далее вариант для тех, кто решил выбрать микросхему LM3886, упрощенная схема ниже

На схеме видим, что микросхема также включена в инвертирующем режиме (используется вход отрицательной полярности) по той же самой причине. Коэффициент усиления Lm3886 – 12,34 (вычисляется как R6/R5). Выбран минимально возможным без дополнительной коррекции, так как многими замечено, что чем меньше коэффициент усиления данной микросхемы, тем лучше она звучит. Коэффициент усиления операционного усилителя, используемого в качестве буфера равен 3 (R3/R4+1). Питание на этой упрощенной схеме не нарисовано, но сразу скажу, что здесь оно должно быть также двухполярным со средней точкой, например, как на схеме, +30В 0 -30В. Питание операционного усилителя стабилизированное с помощью стабилитронов также двухполярное +12В 0 -12В.

Рекомендации по подбору деталей будут теми же, что и на TDA. Операционный усилители (ОУ) использовать в качестве буфера лучше AD825, OPA1611, LME49710, AD845, и им подобные (можно и древний, поэтому очень распространенный NE5534) в форм-факторе DIP-8 (или SOIC через переходник).

Предпочтительны ОУ с JFET—входом, но можно устанавливать и другие, по своему предпочтению, ориентируясь на то, чтобы постоянное напряжение на выходе усилителя было в пределах допустимого (для себя считаю допустимым до 65мВ).

Заказать платы Lm3886 можно по ссылке.

Вот тоже фото плат в сборе для наглядности

Когда Вы все собрали (спаяли) и отмыли платы от канифоли, предстоит первый запуск…

Кстати, о необходимости промывания плат. Делать это нужно обязательно, хоть большинство канифоли, использующейся в канале олова и не является токопроводящей, она имеет свойство впитывать и накапливать влагу, что ведет к всевозможным окислениям с течением времени. И если даже это не приведет к замыканию, будьте уверены, дополнительные искажения сигнала точно появятся. Это проверено и подтверждено измерениями, хотя зачастую и не слышно на слух. Для промывки я использую зубную щетку, ватные палочки и спирт из аптеки (можно использовать изопропиловый или медицинский).

Мощную микросхему усилителя, обязательно необходимо крепить к охлаждающему радиатору. ВНИМАНИЕ! Микросхемы могут быть с изолированным корпусом (на фото LM3886) и не изолированным (металлическая на фото TDA7293). В первом случае достаточно просто прижать микросхему к радиатору, предварительно смазав ее контактирующую с радиатором сторону термопастой, а во втором нужно расположить между ними изолирующую прокладку (слюда, керамика, и т.п.), также смазав изолирующую прокладку с обеих сторон термопастой. После чего с помощью мультиметра убедиться, что радиатор точно изолирован от металлической подложки микросхемы.

Трансформатор подбирается из учета, что выпрямленное напряжение будет примерно в 1,4 раза больше переменного, что показывает мультиметр сразу на выводах трансформатора. Также нужно учитывать возможные перепады (утро/вечер) в сети 220Вольт, если такие у Вас присутствуют. Нужно иметь в виду, что напряжение, указанное на конденсаторах, является максимально допустимым. Нельзя его превышать и желательно иметь запас между напряжением выдаваемым диодным мостом и максимальным напряжением конденсатора 5-10 Вольт.

«Если есть сомнение, ответ очевиден.» — Еврейская поговорка.

Первое включение всегда лучше делать, включив в цепь 220в. последовательно лампочку. Хочу заострить внимание: именно последовательно, тогда она будет гореть только в случае, если есть на плате короткое замыкание (тем самым спасая от перегорания ту часть, где есть КЗ), а не всегда, как если бы подсоединить ее параллельно. То есть лампочка должна быть между трансформатором и розеткой, своего рода предохранителем. Вот как на картинке ниже.

Громкоговоритель (динамик) вначале лучше не подключать, а после включения в сеть розетки, когда лампочка вспыхнет от зарядки конденсаторов и погаснет, нужно будет измерить значение постоянного напряжения на выходе, предварительно замкнув перемычкой разъем входного сигнала. С замкнутым входом значение постоянного напряжения не должно быть больше нескольких десятков милливольт. Если напряжение больше 1Вольта – можно начинать волноваться, что же Вы сделали не так. Если оно в районе пары вольт, причиной может быть, как неудачный (не подходящий для работы в этом месте) операционный усилитель в буфере, так и какой-нибудь не отмытый флюс. Если больше – хуже. Значит где-то что-то напутали (что наиболее вероятно) или попалась неисправная деталь. В этом случае все внимательно нужно перепроверить, возможно даже выпаивая детали из платы.

Если же первый запуск прошел удачно, можно на вход подать сигнал и на выходе, подключив тестовый динамик, услышать звук. Далее расположив и закрепив все, например, на фанерке, можно подключить к акустической системе и послушать результат.

Если результат Вас устраивает, можно приступать к размещению этого комплекта в корпусе, выбрав его на Ваш вкус, исходя из финансовых возможностей. От такого простого недорогого:

До таких, более дорогих вариантов:

Идеальным (или очень близким к идеальному) расположением частей усилителя в корпусе я считаю таким:

Здесь все расположено так, чтобы можно было использовать максимально короткие провода входного сигнала, ведь на него проще всего «наловить» наводки. Трансформатор, который тоже является источником помех, расположен в удалении как от плат, так и от цепей входного сигнала. Силовые провода тщательно свиты и тоже располагаются в удалении от сигнальных. Более того, трансформатор отделен дополнительной «стеной защиты» от плат в виде радиаторов. Надеюсь, после краткого объяснения, основной принцип стал понятен. Здесь на фото мы видим один трансформатор, но с раздельными обмотками для каждого канала усилителя, что практически то же самое, что и два отдельных трансформатора, а сточки зрения излучаемых помех даже лучше. Но не стоит этот вариант путать с трансформатором, обмотки которого просто разделены (запараллелены) на два канала. Хотя так тоже делают в большинстве промышленных аппаратов исходя из экономии, так больше шансов получить «земляную петлю» и неприятный эффект в виде фона, порой даже явно слышимого из динамиков акустических систем параллельно с сигналом. И тут уже будет нужно стараться располагать провода и детали так, чтобы этот эффект максимально минимизировать. Сразу скажу, что с моими платами мне это удавалось всегда. В конечном устройстве необходимо помнить о необходимости установки предохранителя, а также рекомендуется устанавливать EMI-фильтр, защищающий от помех в сети 220В, создаваемых приборами с импульсными блоками питания.

В заключении хочу сказать, что с удовольствием отвечу на любой вопрос и постараюсь помочь советом, если Вы решитесь изготовить себе аналогичное устройство. В итоге, Вы получите отлично звучащий Hi-Fi усилитель, а я буду считать свою миссию выполненной. А также в зависимости от количества прочитавших и активности, решу, нужна ли статья о сборке и настройке усилителя следующей ступени на транзисторах.

PS: И специально для тех, кто считает, что тема не полностью раскрыта, размещаю фото этой прекрасной во всех отношениях девушки – коллеги по хобби, как мотиватор.

Выбор схем для сборки

Предварительный усилитель довольно просто собрать. Для него вы можете выбрать любую подходящую схему и начать сборку. Другой случай – выходной каскад, то есть усилитель мощности. С ним, как правило, возникает множество различных вопросов. Выходной каскад имеет несколько типов сборки и режимов работы.

Первый тип – однотактная модель, которая считается стандартным каскадом. При работе в режиме «А» он имеет небольшие нелинейные искажения, но, к сожалению, имеет довольно плохой КПД. Также следует отметить среднюю выходную мощность. Если вам необходимо полностью озвучить довольно большое помещение, необходимо будет применять двухтактный усилитель мощности. Эта модель может работать в режиме «АВ».

В однотактной схеме для хорошей работы устройства достаточно всего двух частей: усилителя мощности и предварительного усилителя. В двухтактной модели уже используется фазоинверсный усилитель или драйвер.

Конечно, для двух типов выходного каскада, чтобы комфортно работать с акустической системой, необходимо согласовать высокое межэлектродное сопротивление и низкое сопротивление самого прибора. Это можно сделать с помощью трансформатора.

Если вы являетесь ценителем «лампового» звучания, то должны понимать, что необходимо использовать выпрямитель, который произведен на кенотроне, для достижения такого звука. При этом нельзя использовать полупроводниковые детали.

Разрабатывая ламповый усилитель Hi-End, можно не применять сложные схемы. Если вам нужно озвучить достаточно небольшое помещение, то можно применить простую однотактную конструкцию, которую проще сделать и настроить.

Выбор

Вопрос построения АС был начат с изучения теории и сопутствующих материалов. Передо мной, как и перед многими строителями собственных акустических систем, встал вопрос выбора акустического оформления. Знания, информация, мнения начали копиться и систематизироваться, но ответ на вопрос о типе акустического оформления АС оставался открытым. В это время моему напарнику стали доступными три широкополосные головки 75ГДШ3-1. В местном ДК задумали выбросить два сценических сабвуфера, проработавших на протяжении 30-ти с лишним лет. В каждом стояло по два динамика. В одном из них динамик вышел из строя, отсюда и решение выбросить. Прослушивание динамиков «на полу» подтвердило ожидание «отсутствующего звука». Прослушивание в родном сабвуферном корпусе – оценки не изменило. Практически без энтузиазма начал копать интернет на тему применения в АС динамиков имеющегося типа. Быстро нашлись материалы товарищей, уже построивших АС на основе этих динамиков. Приглянулся вариант с «тэкувэтэ» (tqwt) труба Войта – материал прикладываю, авторство не установлено см. ссылка). Понравился этот вариант, в том числе, из-за «открытого корпуса», к которому уже возникли некоторые симпатии. Почему: отсутствие демпфирования динамика или минимальное по необходимости. Другими словами динамической головке не создается препятствий при работе, а это, как я понимаю, означает минимум условий для создания внешнего сопротивления и, как следствие, искажений. Еще, резонансная частота динамика в корпусе с трубой не изменяется. Это, в свою очередь, должно обеспечить воспроизведение более богатой басовой составляющей, являющейся основой ритма, обеспечивающей объемность звука и усиливающей психоэмоциональное восприятие музыкальной программы. С внутренним сопротивлением (после прослушивания динамиков), опаской получить слабый результат и, все же, надеждой купил три листа строительной фанеры 12мм для повторения в материале предложенной конструкции. Доработка состояла в применении радиусных переходов в каждом углу (впервые гнул фанеру), установки ребра жесткости внутри (учитывая габариты и толщину материала) и устройство жесткой съемной задней стенки для удобства работ по последующему возможному демпфированию.

Технологию изготовления не даю. Раскрой тоже. Учитывая свой опыт работ с деревом – считаю, что у каждого мастера, берущегося за изготовление такой конструкции, будет своя специфика конструирования и работ по изготовлению. Специфика связана с условиями, навыками и набором инструмента. Я привык работать с клеем, отказавшись от металлического крепежа (кроме съемной задней стенки). Это обеспечивает отсутствие технологических реек, забирающих объем, дающих дополнительную геометрию в канале звука, что с моей точки зрения – дипломированного гидравлика – не есть хорошо для движения звуковой волны по каналу. А задача, между прочим, стоит в создании условий для ее плавного, ламинарного (есть такой термин, означающий отсутствие завихрений) движения по каналу. Это снижает вероятность возникновения призвуков, ненужных для высококлассного звука.

Звук построенной АС удивил сразу. Могучий, яркий, красивый и отличный от моих фирменных трехполосных фазонверторных (ФИ) колонок английского бренда. Значительно отличный. С ударением на слово «отличный». Удивление усиливалось тем, что там же – Англия, интеллект инженеров и масштабное производство, а здесь 35-летнее чудо в фанерном ящике. После того, как первый всплеск эмоций утих, стало понятно, что одного динамика для этой АС мало. Не хватает верхов и … низов. Бас низкий, красивый, с множеством оттенков (чего не слышно на ФИ) и, в то же время, слабый. Можно себя уговорить на такой звук, но недостаток заметный.

Посомневавшись в способности этого динамика играть басы в широкополосной АС, построил сужающийся лабиринт – трансмиссионную волновую линию (ТВЛ). По отзывам в сети – это как раз то, что необходимо. Описываю без подробностей и аргументов в пользу такого решения. Не привожу рекомендаций и зависимостей построения ТВЛ. Все есть в интернете. Эту конструкцию сделал более технологичной: с катетами, без скруглений. Следует отметить, АС получилась более компактных размеров. Вот ее разрез.

Многие авторы в сети упоминают о важности правильно сделанных расчётов трансмиссионно-волнового канала, отсутствия фундаментальных ошибок, сложности конструкции и необходимости точного ее повторения при изготовлении. При этом, кроме геометрии и правил выбора динамиков в их подходе собственно ничего и нет. При вычерчивании конструкции АС с ТВЛ меня сопровождало чувство глубокого понимания механики, но не акустики. Все делал на веру. Ведь много людей делилось уже практическим опытом, достигнутым результатом и фотографиями. Многих устраивал полученных звук. Это ведь весомый аргумент.

Снова взял строительную фанеру. На сей раз, два листа, с учетом остатков от предыдущего варианта. Изготовил быстро и точно. Следует подчеркнуть избыточную жесткость корпусов таких конструкций, даже при использовании фанеры 12мм.

Итак, ощущение от прослушивания – очень хорошо. Недостатки те же. Если нехватка верхов – это конструкция динамика, то нехватка басов – вопрос корпуса. Следует сказать, что бас стал более выразительным и подчеркнутым. Это было отмечено независимо всеми участниками прослушивания. Неожиданность состояла в следующем. Вначале прослушивание велось каждой колонки в отдельности. Хотелось услышать ее возможности, сравнить с другим вариантом. Тем более, первый эксперимент повторения конструкции дал только одну колонку. Потом их подключили вместе. Эффект оказался потрясающим. Возникла не только панорама звука, сцена. Прежде всего, преобразился сам звук. Его мощь, открытость, легкость ошеломили! Да, позднее, прослушивая неравноценную пару АС, пришлось поднять ВЧ и НЧ на усилителе. Но звук был не просто красивым. Он держал, притягивал к себе. Любимые треки звучали так, как будто слушал их впервые. На многих стали слышны оттенки басов и средних частот, о существовании которых раньше с английскими напольниками даже не подозревал. Подруга супруги, присутствующая с ней в доме в соседней комнате во время тестирования пары АС на различной громкости и стилях: камерная музыка, джаз, электроника, уходя, сказала, что побывала в филармонии или на концерте. Эта фраза была не деликатность по отношению к хозяевам, а похожа на правду. Распространение звука по сопредельным комнатам оказалось приятным сюрпризом. Это будет важным моментом при приеме гостей для создания легкого ненавязчивого музыкального сопровождения в нескольких зонах сразу. Аппаратуру стал включать при каждом проходе мимо. И, в конце концов, после трех дней, сдался окончательно и попросил будущего владельца забрать этот тестовый вариант акустики себе домой для прослушивания, пока не наступит время изготовления АС парадного вида.

Вывод был таким: если бы состоялся выбор АС в магазине – звук полученных АС (не фанерный вид конечно) меня бы устроил полностью. О полученном звуке сказано скромно. Звук грандиозный. Когда звучит пара колонок, высоких частот становится практически достаточно. Это не песок, динамик его не может воспроизвести. Но то, что он воспроизводит – уже удовлетворяло нашим требованиям. Полученное звучание потрясало, переворачивало что-то внутри, возникали комки в горле. Без преувеличений. Оставалась только одна «заноза» – НЧ на усилителе было выкручено на максимум. Тем не менее, звук понравился и хозяину АС. Позднее даже было решено окончательный вариант изготовить на основе ТВЛ: габариты и звучание баса взяли верх.

Ламповый усилитель Hi-End своими руками

Перед началом монтажа необходимо разобраться с некоторыми правилами для сборки такого рода приборов. Нам необходимо будет применить основной принцип монтажа ламповых приборов – минимизацию креплений. Что это значит? Вам нужно будет отказаться от монтажных проводов. Конечно, это не везде получится сделать, но их количество необходимо свести к минимуму.

В хорошем ламповом усилителе Hi-End применяются монтажные лепестки и планки. Они используются в виде дополнительных точек. Такая сборка называется навесной. Также вам нужно будет распаивать резисторы и конденсаторы, которые находятся на ламповых панелях. Крайне не рекомендуется использовать печатные платы и собирать проводники так, чтобы получились параллельные линии. Таким образом сборка будет выглядеть хаотичной.

Устранение помех

Позже нужно устранить низкочастотный фон, если, конечно, он присутствует. Также важным пунктом является выбор точки заземления. В этом случае можно применить один из вариантов:

• Тип соединения – звезда, при котором все «земляные» проводники соединяются в одну точку.
• Второй способ – прокладка толстой медной шины. На нее необходимо распаивать соответствующие элементы.

Вообще, лучше самостоятельно найти точку заземления. Это можно сделать, определив уровень низкочастотного фона на слух. Чтобы это сделать, нужно постепенно замкнуть все сетки ламп, которые расположены на земле. Если при замыкании последующего контакта снижается уровень низкочастотного фона, то вы нашли подходящую лампу. Чтобы добиться желаемого результата, необходимо экспериментально устранять нежелательные частоты. Также нужно применить следующие меры, чтобы улучшить качество своей сборки:

• Чтобы сделать цепи накала радиоламп, нужно применить скрученный провод.
• Лампы, которые используются в предварительном усилителе, нужно закрывать заземленными колпаками.
• Также заземлить необходимо корпусы с переменных резисторов.

Если вы хотите питать накал ламп предварительного усилителя, можно применить постоянный ток. К сожалению, это требует подключения дополнительного блока. Выпрямитель будет нарушать стандарты лампового усилителя Hi-End, так как это полупроводниковый прибор, который мы использовать не будем.

Где черпать вдохновение

Ключевую роль в популяризации хендмейда сыграл интернет. Если раньше рукодельницам приходилось покупать тематические журналы и обмениваться самодельными выкройками, то теперь всё есть в Сети.

Так, вдохновляющие идеи можно черпать на сайте Pinterest. Стоит ввести в поисковой строке ключевые слова, как перед вами предстанет огромное количество досок с различными мастер-классами.

В социальных сетях множество сообществ как по хендмейду в целом, так и по отдельным его направлениям (пэчворку, декупажу, бисероплетению и другим).

Для новичков и не только отличным подспорьем является YouTube: на каналах типа Etsy, Craftsy, Creativebug, СreativeClub и личных каналах мастеров можно воочию увидеть, как делается то или иное изделие, и получить множество ценных советов от практиков.

Крупные англоязычные DIY-сайты:

• Instructables;
• Make;
• Doityourself;
• Greenupgrader;
• Craftster;
• eHow.

Что касается русскоязычных ресурсов, огромное количество полезных ссылок собрано здесь. Но, пожалуй, наиболее популярны следующие сайты о рукоделии.

Если у вас в закладках есть другие интересные порталы о хендмейде или отдельных его направлениях, поделитесь, пожалуйста, ссылками в комментариях.

Трансформаторы

Еще один важный момент – использование различных трансформаторов. Как правило, применяются силовой и выходные, которые необходимо подключать перпендикулярно. Таким образом вы сможете уменьшить уровень низкочастотного фона. Трансформаторы следует располагать в заземленных кожухах. Необходимо помнить, что сердечники каждого из трансформаторов также следует заземлить. Не нужно применять экранированный провод, когда будете устанавливать приборы, чтобы не появились дополнительные проблемы. Конечно, это не все особенности, связанные с монтажом. Их довольно много, и все рассмотреть не получится. При установке Hi-End (лампового усилителя) нельзя использовать новые элементные базы. Их сейчас применяют для подключения транзисторов и интегральных микросхем. Но в нашем случае они не подойдут.

Резисторы

Качественный ламповый усилитель Hi-End – это ретроприбор. Конечно, детали для его сборки должны быть соответствующие. Вместо резистора может подойти углеродный и проволочный элемент. Если вы не жалеете средств на разработку этого прибора, следует применить прецизионные резисторы, которые довольно дорого стоят. В ином случае применимы МЛТ-модели. Это довольно неплохой элемент, о чем свидетельствуют отзывы.

Ламповые усилители Hi-End также применимы с ВС-резисторами. Их изготавливали около 65 лет назад. Отыскать такой элемент довольно просто, достаточно всего лишь прогуляться по радиорынку. Если вы применяете резистор с мощностью больше 4 Ватт, нужно выбирать проволочные эмалированные элементы.

Простая схема лампового усилителя высокой мощности

На рис.1 показана схема усилителя “Marchal super 100РА”. Ламповый усилитель обеспечивает выходную мощность 100 Вт на 8-омной нагрузке. При этом коэффициент нелинейных искажений не превышает 3% (регуляторы тембров установлены в среднее положение). Музыканты используют ламповый усилитель чаще всего как инструментальный.

УЗЧ имеет 4 высокоомных входа, то есть по два параллельных: Вх1 и Вх2, соединенные через резисторы R1, R2; ВхЗ и Вх4, соединенные через резисторы R7 и R8. Смешанные сигналы попарно усиливаются отдельными предварительными усилителями на сдвоенном триоде VL1 (ЕСС83) и через регуляторы уровня R10 и R13 подаются на следующий каскад усиления лампу VL2 (ЕСС83), который также выполняет роль смесителя.

При этом частотная характеристика по входам 1 и 2 (на выходе катодного повторителя второго триода VL2) линейна, а по входам 3 и 4 имеет подъем в области высоких частот, что достигается элементами пассивной частотной коррекции С5, С7, R12. Эффект звучания, получаемый в результате такой коррекции, называют “бриллиант”.

Кроме того, в предварительном усилителе имеются три регулятора тембра раздельно по низким, средним и высоким частотам. Низкое выходное сопротивление, которое обеспечивает катодный повторитель, позволяет уменьшить взаимозависимость пассивных регуляторов тембров, собранных по простой схеме с минимальным количеством деталей (переменные резисторы R19, R20, R21; постоянный R18; конденсаторы С9, С11, С12).

Следующий каскад фазоинвертор (VL3) также собран на двойном триоде ЕСС83 и имеет регулируемую частотную коррекцию (переменный резистор R30, конденсатор С14) в цепи отрицательной обратной связи (ООС), позволяющую получить так называемый “эффект присутствия”, т.е. подъем усиления в области средних частот (примерно от 2 до 5 кГц) на 6…8 дБ.

Следует учитывать, что при выбранном способе регулировки за счет ослабления действия ООС возрастают нелинейные искажения, которые при максимальном усилении на частоте 3 кГц могут составить 15%, что является приемлемым для инструментального звучания и даже нравится некоторым музыкантам, создавая определенную тембровую окраску. Если УЗЧ, собранный по данной схеме, предполагается использовать в составе аудиокомплекса для воспроизведения музыки или вокала, указанные элементы лучше вообще не устанавливать.

Двухтактный выходной каскад собран на 4-х лампах VL4…VL7 типа EL34 (аналог 6П27С), включенных по две параллельно в каждом плече. Выбранный вариант схемы на лучевых тетродах является наиболее простым, в связи с чем для надежной работы с минимальным коэффициентом нелинейных искажений требуется подбор ламп с идентичными параметрами. На практике это осуществить сложно. Можно ограничиться выбором ламп из одной партии (по году и месяцу выпуска), если они ранее не были в эксплуатации.

Как уже отмечалось, параметры усилителя во многом зависят от правильного расчета и качественного выполнения выходного трансформатора Т2. Для данной модели усилителя удалось найти лишь краткое описание трансформатора: магнитопровод — пластины Ш32х65: анодная обмотка состоит из 4-х секций, каждая секция содержит по 660 витков, намотанных проводом ПЭЛ диаметром 0,27 мм (лучше использовать ПЭВ диаметром 0,32мм).

Секции 1 и 3, а также 2 и 4 соединены параллельно, а их пары меду собой — последовательно. Вторичная обмотка также состоит из 4-х секций по 160 витков провода ПЭЛ диаметром 0,67 мм. Все секции соединены параллельно. Для тех, кто не имеет опыта самостоятельного изготовления выходных трансформаторов, этих данных может оказаться недостаточно, так как неправильное расположение и соединение какой-либо из обмоток может стать причиной ухудшения параметров и даже самовозбуждения усилителя.

Более подробное описание конструкции выходного трансформатора, рекомендации по выбору материалов и его изготовлению для усилителя фирмы Marchal. который по основным параметрам близок к описанному, даны в [4, 5]. Дроссель L1 выполнен на магнитопроводе Ш20х40 и имеет 200 витков провода ПЭЛ диаметром 0.41 мм. Данные силового трансформатора Т1: магнитопровод Ш40х55; первичная обмотка для напряжения сети 220 В 450 витков провода ПЭЛ диаметром 0.62 мм; вторичная обмотка для питания анодов ламп состоит из двух половин по 410 витков в каждой, намотанных проводом ПЭЛ диаметром 0,41 мм.

Каждая половина при номинальной нагрузке должна обеспечивать переменное напряжение не менее 200 В. Специальная обмотка, предназначенная для получения сеточного смещения (38 В), имеет 78 витков провода ПЭЛ диаметром 0,25 мм. Накальная обмотка содержит 15 витков провода ПЭЛ диаметром 1,8 мм. При номинальном напряжении сети она должна обеспечивать напряжение накала не менее 6,3 В.

Налаживание усилителя наминают с установки напряжения смещения (-38 В) подстроечным резистором R47. Чтобы не вызвать значительный перегрев выходных ламп из-за большого тока покоя, перед началом регулировки движок резистора устанавливают так, чтобы напряжение смещения было максимальным. Подстраивая резистор R45, добиваются минимального уровня фона, при этом входы 1-4 временно соединяют с общим проводом.

Несмотря на мировую популярность ламповых эстрадных усилителей фирмы Marchal, для большинства наших музыкантов они так и остались несбыточной мечтой. По понятным причинам гораздо большее распространение у нас получила эстрадная аппаратура, производимая в странах СЭВ. Большой популярностью в свое время пользовались комплекты эстрадной аппаратуры венгерской фирмы BEAG.

Обычно комплекты состояли из трех ламповых усилителей: двух инструментальных, один из которых предназначался специально для бас-гитары, и одного голосового. Каждый ламповый усилитель комплектовался акустической системой, соответствующей его предназначению.

Выходные каскады усилителей строились по идентичным двухтактным схемам на двух лучевых тетродах EL34 с трансформатором и могли развивать выходную мощность до 60 Вт на активной нагрузке 8 Ом. На рис.2 показана схема оконечной ступени инструментального усилителя “АЕХ25СГ фирмы BEAG.

Она включает в себя:

1. предварительный ламповый усилитель (левая половина двойного триода VL3), на катод которого подается напряжение общей ООС;
2. фазоинвертор (правая половина VL3);
3. двухтактный выходной каскад на лампах VL4, VL5 (EL34) с фиксированным смещением (-42 В).

Резисторы R26 и R27 — антипаразитные, устраняют самовозбуждение выходного каскада в области высоких частот, а делитель R29-R30-R36-R37 способствует выравниванию токов ламп. При эксплуатации фирменных усилителей эти резисторы, а также R34 чаще всего выходили из строя. Поэтому рекомендуется устанавливать резисторы с мощностью, больше указанной. К части вторичной обмотки трансформатора Т2 через резистор R41 подключена индикаторная лампа HL2.

При отключенной акустической системе эта цепочка выполняет роль балластной нагрузки.Для питания анодов ламп усилителя используется выпрямитель (диоды VD1, VD2), собранный по схеме с удвоением напряжения. При этом обмотка силового трансформатора Т1, обеспечивающая анодное напряжение (+480 В), должна быть рассчитана на ток, в несколько раз больший потребляемого при номинальной выходной мощности усилителя.

Обмотка Т1, предназначенная для получения напряжения смещения, должна обеспечивать переменное напряжение около 32В лучше не менее 40. Тогда можно ввести регулировку напряжения смещения, заменив резистор R35 подстроенным с сопротивлением несколько десятков килоом. К накальным обмоткам подключены подстроенные резисторы RP5 и RP6, предназначенные для установки минимального уровня фона.

Конденсаторы

В установке лампового усилителя следует использовать различные типы конденсаторов для самой системы и блока питания. Они, как правило, применяются для регулировки тембра. Если вы хотите получить качественный и естественный звук, следует применять разделительный конденсатор. В этом случае появляется малый ток утечки, который позволяет изменить рабочую точку лампы.

Такой вид конденсаторов подключается к анодной цепи, по которой течет большое напряжение. При этом необходимо подключать конденсатор, который поддерживает напряжение больше 350 вольт. Если вы хотите применять качественные элементы, нужно использовать детали от компании Jensen. Они отличаются от аналогов тем, что их цена превышает 3 000 рублей, а цена самых качественных радиоэлементов доходит до 10 000 рублей. Если применить отечественные элементы, лучше выбирать между моделями К73-16 и К40У-9.

Изготовить трансформатор для лампового усилителя в домашних условиях

Сделать хороший выходной трансформатор в домашних условиях достаточно сложно, а приобрести или заказать выполненный по всем правилам — недешево. В последнее время появились предложения использовать для ламповых УЗЧ в качестве выходных стандартные унифицированные трансформаторы типа ТАН или ТН. И хотя в этом случае не стоит рассчитывать на получение максимально возможных параметров, такой вариант заслуживает внимания благодаря доступности и практичности.

В настоящее время еще сохранились ламповые усилители, используемые музыкантами и выпущенные более 30 лет назад. Эта аппаратура, как правило, “гоняется” до полного физического износа. Многолетний опыт ее эксплуатации свидетельствует о надежности ламповых усилителей. Многие экземпляры, произведенные, например, такими фирмами как BEAG, TESLA, MARC HAL и другие, хорошо сохранились. Их ремонт чаще всего ограничивался заменой ламп и электролитических конденсаторов.

В более сложных случаях приходилось заменять элементы, от которых могли зависеть параметры усилителей. Некоторые элементы, например, резисторы, при неисправности разрушались. При этом их номинал по надписи определить было невозможно. Его подбирали опытным путем, лишь бы ламповый усилитель заработал, так как не все владельцы и ремонтники имели схемы аппаратуры.

По этим причинам, а также в связи с повышенным интересом к ламповой схемотехнике читателей, возможно, заинтересуют схемы наиболее популярных в конце прошлого века эстрадных усилителей. Эти схемы могут служить классическими образцами высококачественных ламповых УЗЧ, которые совместно с хорошей акустикой как раз и обеспечивают то качество звучания, по которому многие аудиофилы и музыканты испытывают ностальгию.

Сборка

Начнем сборку с предварительного усилителя. Монтаж его происходит по довольно простой схеме. Также необходимо предусмотреть регулировку мощности и разделитель на регулировку тембра. Он должен быть настроен на низкие и высокие частоты. Чтобы повысить срок годности, нужно применить многополосный эквалайзер.

В смехе предварительного усилителя можно увидеть сходства с распространенным двойным триодом 6Н3П. Необходимый для нас элемент можно собирать аналогичным способом, но использовать оконечный каскад. Это также повторяется в стереофоническом варианте. Помните, что конструкция должна быть собрана на монтажной плате. Сначала ее необходимо отладить, а потом можно установить на шасси. Если вы все правильно установили, то прибор должен сразу включиться. Дальше следует перейти к настройке. Величина анодного напряжения для разных типов ламп будет отличаться, поэтому нужно будет подбирать ее самостоятельно.

Составляющие

Если вы не хотите использовать качественный конденсатор, то можно применить К73-16. Он подойдет, если рабочее напряжение будет больше 350 вольт. Но качество звука будет заметно хуже. Также для такого напряжения подойдут электролитические конденсаторы. К усилителю нужно подключить осциллограф С1-65 и подать сигнал, который пройдет от генератора звуковой частоты. При начальном подключении нужно установить входной сигнал около 10 мВ. Если вам нужно узнать коэффициент усиления, нужно будет использовать выходное напряжение. Чтобы подобрать среднее соотношение между низкими и высокими частотами, необходимо подобрать емкость конденсатора.

Фото лампового усилителя Hi-End вы можете увидеть ниже. Для этой модели были использованы 2 лампы с октальным цоколем. К входу подключен двойной триод, который включен параллельно. Оконечный каскад для этой модели собран на лучевом тетроде 6П13С. В этом элементе вмонтирован триод, который позволяет получить хорошее звучание.

Чтобы настроить и проверить работоспособность собранного устройства, необходимо использовать мультиметр. Если вы хотите получить более точные значения, то следует применять звуковой генератор с осциллографом. Когда вы взяли соответствующие приборы, можно переходить к настройке. На катоде Л1 указываем напряжение около 1,4 Вольт, это получится сделать, если будете использовать резистор R3. Ток выходной лампы необходимо указывать 60 мА. Чтобы сделать резистор R8, необходимо установить параллельно пару резисторов МЛТ-2. Другие резисторы можете применять разных типов. Следует отметить довольно важный компонент – разделительный конденсатор С3. Он не зря был упомянут, поскольку данный конденсатор оказывает сильное влияние на звук прибора. Поэтому лучше использовать фирменный радиоэлемент. Другие элементы С5 и С6 – пленочные конденсаторы. Они позволяют увеличить качество передачи различных частот.

Блок питания, построенный на кенотроне 5Ц3С, стоит найти. Он соответствует всем правилам построения прибора. Самодельный ламповый усилитель мощности класса Hi-End будет иметь качественный звук, если вы найдете данный элемент. Конечно, в ином случае стоит искать альтернативу. В этом случае вы можете использовать 2 диода.

Для лампового усилителя Hi-End можно использовать соответствующий трансформатор, который применялся в старой ламповой технике.

Итого:

Выполненная работа позволила адаптировать параметры резонансного канала к выбранному динамику и обеспечила звучание АС не ниже ожиданий, нарисованных сознанием. О звуке напишу ниже. Все работы заняли около пяти месяцев (выходные и вечернее время, учитывая наличие запала, время на прослушивание и анализ, на следующие расчеты и т.д.) и потребовали определенных затрат. Уверенно скажу – уровень звучания соответствует акустике ценового диапазона от двух миллионов рублей. Фактические затраты, особенно с учетом имеющегося оборудования несоизмеримо ниже. Пройденный путь был непростым. Созданная АС зазвучала не только благодаря точному или удачному расчету резонансного канала, интуитивно, в какой-то степени, выбранному динамику, своему подходу к моделированию и изготовлению корпуса. Напомню, построенная акустическая система двухполосная, наличие кроссовера обязательно. Работа с кроссовером также позволила внести свою лепту в окончательный звук и получить полезный опыт. Демпфирование в конструкции АС не использовалось. Возможно, предприму попытку оценить влияние демпфирования в конкретном случае. Могу сказать, что наработанный опыт позволил оценить упомянутые в начале два варианта изготовленных АС для динамиков 75ГДШ3-1, увидеть недостатки настройки на басах и внести коррективы.

Сейчас еще нет готового лицевого варианта АС для динамика 15XA38Nd. Есть проект. Выполнен новый расчет АС с динамиком 75ГДШ3-1 с увеличенной отдачей на басах. Новый вариант будет оснащен твитером BC25SC06-04. Учитывая имеющуюся рабочую загрузку и доставку дополнительно заказанных комплектующих, эти проекты будут реализованы не ранее октября-ноября текущего года. Результаты будут представлены. Часть проекта кабинета АС для головки 15XA38Nd показана ниже: