Ламповый RIAA фонокорректор на ECL86

Несмотря на компакт-диски и цифровую обработку аудиосигнала, все еще есть люди, которые увлекаются виниловыми пластинками. И им больше всего нравятся их аналоговые сокровища с применением современной ламповой технологии.

Автор: G. Haas

В течение почти столетия виниловые фонографические записи играли важную роль в качестве носителя для голоса и музыки. Хотя в настоящее время компакт-диск взял на себя ведущую роль, аналоговые записи все еще широко распространены. Сотни миллионов записей хранятся в архивах и частных коллекциях. К ним относятся незаменимые документальные записи, предметы коллекционирования и множество обычных записей, которые отражают дух определенной эпохи и технологии, доступные в то время, а также записи, которые технически и художественно превосходны. Для поклонников аналоговых записей все еще существует рынок фонографических записей, на котором можно получить современные переиздания винила. Из-за небольших объемов производства цены довольно высоки.

При прямом сравнении с хорошей стерео системой высококачественная фонографическая запись может легко соответствовать или превосходить качество CD. Единственными недостатками записей являются механический шум от иглы и потрескивание, вызванное пылью и электростатическими разрядами. Следовательно, существует постоянный спрос на хорошие выравнивающие предварительные усилители, в том числе с применением радиоламп. Круг замкнулся. До появления полупроводниковой технологии ламповая технология использовалась для всего. Это наложило свой отпечаток на технологию записи и «звук». Если мы вернемся к использованию ламп для усиления фонографического сигнала, мы приблизимся к звучанию более ранних времен. В этом и есть смысл этого проекта.

Рисунок 1. Принципиальная схема предварительного усилителя RIAA с дополнительным входным трансформатором.

Ламповый операционный усилитель

Выравнивающий предусилитель, использующий лампы, нельзя сравнить с тем, который построен на полупроводниках. Современные операционные усилители имеют очень высокий коэффициент усиления в разомкнутом контуре, поэтому для отрицательной обратной связи имеется большой запас усиления. Достигнуть такого же высокого уровня усиления в разомкнутом контуре с помощью лампового усилителя очень дорого и сложно.

В этих конструкциях обычно используются двойные триоды или пентоды для входного каскада звуковой частоты. Тем не менее, здесь мы снова решили использовать нестандартный подход и использовать ECL86, как видно на принципиальной схеме предварительного усилителя на рисунке 1. Триод с высоким коэффициентом усиления в сочетании с сильноточным выходным пентодом можно рассматривать как ламповый операционный усилитель (высокий коэффициент усиления, высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс). Чтобы лучше понять работу этой схемы, давайте сначала рассмотрим ее функции подробно.

Если цепь отрицательной обратной связи, образованная R11, R12 и C10-C13, отключена, коэффициенты усиления разомкнутой петли ламп определяются их соответствующей схемой. Катодный резистор пентода шунтируется большим электролитическим конденсатором. Это означает, что усиление пентода будет Av = Ra × Gm (см. Вставку «Расчеты усиления»). В триоде рабочая точка постоянного тока определяется R5. Конденсатор С7 представляет собой короткое замыкание для напряжений переменного тока, поэтому резисторы R5 и R6 эффективно подключены параллельно. Из-за отрицательной обратной связи, подаваемой через катодный резистор, триод не достигнет своего полного теоретического уровня усиления. Без этой отрицательной обратной связи, триод будет иметь усиление 77 в этой конфигурации, в то время как пентода будет иметь усиление 90. Совокупное усиление будет 6930, что составляет около 76,5 дБ. Фактический коэффициент усиления триода значительно меньше 77 из-за отрицательной обратной связи. Кроме того, мы должны принимать во внимание диапазон изменения характеристик отдельных памп. Следовательно, базовое усиление установлено на уровне около 35 дБ на частоте 1 кГц. Это не невероятно высоко, но имеет преимущество в том, что вам не нужно использовать подобранную лампу, а вместо этого вы можете использовать любую, какую пожелаете.

Нет необходимости описывать схему более подробно, поскольку функции отдельных компонентов очевидны. Качество компонентов должно соответствовать тому, что указано в списке компонентов. Если вы будете придерживаться этого правила, у вас не будет проблем с достижением показателей, равных приведенным в технических характеристиках.

С этой схемой споры об электролитических конденсаторах на пути прохождения сигнала снова возобновятся. Основным преимуществом электролитических конденсаторов является то, что они обеспечивают очень высокую емкость в очень маленьком пространстве. Это позволяет иметь низкоимпедансную связь сигналов даже на очень низких частотах. Кроме того, за последние несколько лет был достигнут большой технический прогресс в создании электролитических конденсаторов - больше, чем с другими типами пассивных компонентов. Мы предлагаем вам сначала построить схему и посмотреть результаты. После этого вы можете свободно экспериментировать с другими типами конденсаторов.

Технические характеристики
Стабилизированное рабочее напряжение330 В
Номинальное выходное напряжениена 100 кОм 200 мВ
Выходное сопротивлениепри 20 Гц 2 кОм
при 1 кГц 150 Ом
при 20 кГц 25 Ом
Потребляемый токпримерно 20 мА
ММ (импеданс источника 750 Ом) 
THD + NBW = 80 кГц, 1 кГц <0,06%
THD + NA-взвешенный <0,014%
Соотношение сигнал-шум22 Гц – 22 кГц > 65 дБ
Соотношение сигнал-шумA-взвешенный > 76 дБ
Усиление1 кГц, UN = 3.5 мВ, 35 дБ
MC (полное сопротивление источника 25 Ом, с использованием входного трансформатора R-110)
THD+NBW = 80 кГц, 1 кГц < 0.07 %
THD+NA-взвешенный < 0.018 %
Соотношение сигнал-шум22 Гц – 22 кГц > 63 дБ
Соотношение сигнал-шумA-взвешенный > 74 дБ
Усиление1 кГц, UIN = 0.37 мВ, 55 дБ

Расчет усиления

Коэффициент усиления триода определяется его крутизной, его внутренним сопротивлением и значением используемого анодного резистора. Формула усиления Av = Ra × gm, где gm - динамическая крутизна. Значения статической крутизны и внутреннего сопротивления можно получить из справочных данных по лампе. Значение динамической крутизны, которая в конечном итоге определяет усиление схемы триода, должно быть рассчитано по формуле:

где gm - динамическая крутизна, Gm - статическая крутизна, Ri - внутреннее сопротивление, Ra - сопротивление анода.

Для пентодов формула имеет вид Av = Ra × Gm. Допуск 5% для анодного резистора считается очень точным, поскольку многие параметры активных компонентов часто демонстрируют широкий диапазон вариаций. Например, если справочник дает значение 1,6 мА / В для крутизны ECC83, изменение на 30% вполне допустимо. Внутреннее сопротивление составляет 62,5 кОм. Вы можете легко рассчитать, насколько фактическое усиление может варьироваться для данного значения анодного резистора. ECL86 состоит из половины ECC83 вместе с выходным пентодом, который имеет крутизну 10 мА / В.

Графики

На рисунке A показано отклонение от кривой RIAA. Относительное отклонение остается в пределах +0,8 дБ / –0,5 дБ при нагрузке 47 кОм. Из-за высокого выходного сопротивления отклонения от этих результатов могут возникать при других нагрузках, особенно на низких частотах.

На рисунке B показан частотный спектр для сигнала 200 мВ, 1 кГц с нагрузкой 100 кОм. Можно видеть, что значение THD + N состоит почти исключительно из шумовой составляющей. Пики при 25 кГц и выше генерируются импульсным источником питания. На уровне –90 дБ, они не только настолько низки, что не влияют на измерение, но и находятся далеко за пределами человеческого слуха.

ММ или МС?

Теперь мы подошли к интересному моменту. Если используется обычный картридж MM (с подвижным магнитом), он подключается непосредственно к C3. Резистор R3 обеспечивает стандартный нагрузочный импеданс 47 кОм. Резистор R2 функционирует только в качестве резистора для прокачки напряжений постоянного тока, и C2 может использоваться при необходимости. Конкретная емкостная нагрузка предварительно рассчитана для каждого типа картриджа MM, чтобы получить линейную частотную характеристику. Обычно соединительный кабель проигрывателя имеет размеры, обеспечивающие правильную нагрузку в сочетании с емкостью паразитной цепи. Если этого недостаточно, C2 должен использоваться для обеспечения компенсации. Здесь обычно используется керамический конденсатор со значением в диапазоне от 10 пФ до нескольких сотен пикофарад.

Если необходимо использовать картридж MC (с подвижной катушкой), полезно и целесообразно использовать входной трансформатор. Из-за принципа действия МС имеют значительно лучшие характеристики воспроизведения, чем картриджи с подвижным магнитом. Их недостаток в том, что выходное напряжение примерно в десять раз ниже. Это можно компенсировать с помощью входного трансформатора R-110, который представляет собой трансформатор с тороидальным сердечником, заключенный в металлический экран. Он повышает низкое напряжение сигнала в 10 раз (20 дБ), практически без шума и небольшими искажениями. Этот тип трансформатора может вносить только нечетные гармоники. Коэффициент искажения зависит от уровня первичного напряжения и частоты. Чем ниже частота и чем выше напряжение, тем выше коэффициент искажения. Характеристики трансформатора R-110 измеряются при 1 мВ, что является хорошим стандартным значением для картриджей MC.

Корпус из Mu-металла для трансформатора является относительно дорогим, но это абсолютно необходимо. Без него все магнитные наводкия были бы соответственно усилены вместе с сигналом и ухудшали бы отношение сигнал / шум. Использование трансформатора позволяет нам избегать попыток получить максимальную отдачу от технологии усилителя со всеми вытекающими отсюда недостатками. Чтобы входной трансформатор работал идеально, необходимо учитывать некоторые основные соображения. Используемый здесь трансформатор изменяет напряжение с коэффициентом t = 10. Напряжение преобразуется в сторону увеличения с коэффициентом 10, но полное сопротивление преобразуется с коэффициентом, равным t2. Если трансформатор подключен к 47 кОм, например, импеданс R, видимый картриджем с подвижной катушкой, равен (R3 / t2) = (47 кОм / 102) = 470 Ом.

Чтобы этот низкий импеданс имел влияние на вход усилителя, C3 должен иметь высокую емкость. В этом случае угловая частота 3 дБ находится на уровне около 0,07 Гц. Кроме того, на входе усилителя виден низкий импеданс источника, что благотворно влияет на шумовые характеристики. Трансформатор имеет экран между первичной и вторичной обмотками, который подавляет помехи.

Для правильного использования картриджа с подвижной катушкой необходимо соблюдать спецификации, приведенные в его техническом паспорте. Например, если задано сопротивление 1 кОм, значение R3 должно быть увеличено до 100 кОм. Таким образом, картридж видит требуемое согласующее сопротивление, в то время как сопротивление источника, видимое предварительным усилителем, является внутренним сопротивлением картриджа с подвижной катушкой. R2 можно уменьшить, если используется входной трансформатор, поскольку обмотка трансформатора обеспечивает путь постоянного тока. Частотная характеристика может быть скорректирована с использованием C2, C1 и R1. C2 представляет собой необходимую емкостную нагрузку, которая зависит от используемого картриджа и емкости паразитной цепи. В зависимости от конфигурации в звуковом диапазоне может быть резонансный пик. Это можно подавить, используя R1 и C1, чтобы сделать частотную характеристику линейной. Если необходимы C1 и R1, их значения будут находиться в диапазоне от 22 пФ до 1 нФ и от 5 кОм до 20 кОм.


Рисунок 2. Печатная плата для одного канала.
Список компонентов
Резисторы
(металлическая пленка, 0,7 Вт, допуск 1%, МО = 5%, допуск)
R1 = см. текст
R2 = 1 MОм (см. текст)
R3 = 47 кОм
R4 = 220 кОм, MO, 2Вт
R5, R6 = 1,5 кОм
R7 = 4,7 кОм
R8 = 680 кОм
R9 = 220 кОм, МО, 2 Вт
R10 = 560 Ом
R11 = 1,2 МОм
R12 = 68 кОм

R13, R14 = 18 кОм, MO, 4,5 Вт
R15 = 270 Ом, MO, 2 Вт
R16 = 8,2 кОм

R17 = 10 кОм
Конденсаторы
C1, C2 = см. текст
C3 = 47 мкФ, 35 В
C4 = 47 мкФ, 450 В, аксиальный
C5 = 2 мкФ, 400 В, шаг вывода 5 мм
C6 = 47 мкФ, 450 В, аксиальный
C7, C8 = 220 мкФ, 25 В, шаг вывода 5 мм
C9 = 47 мкФ, 450 В, аксиальный
C10, C11 = 3,3 нФ, 2,5% полипропилен, мин. 100 В
C12 = 1,5 нФ, 2,5%, полипропилен, мин. 100В
C13 = 1 нФ, 2,5%, полипропилен, мин. 100В

Разное
V1 = ECL86
1 стандартное (9-контактное) гнездо, керамическое, для монтажа на плате
1 печатная плата, усиленная эпоксидной смолой, медный слой 70 мкм
1 трансформатор с подвижной катушкой, тип R-110, см. текст

Особенности конструкции

Картридж MC должен быть подключен максимально симметрично с применением разъемов XLR. Это единственный способ передачи очень слабого сигнала на вход усилителя без помех. Подсоедините оплетку экрана к контакту 1 разъема XLR. Следующая небольшая таблица показывает, как все устроено:

Если вы не используете входной трансформатор с подвижной катушкой, вы должны использовать квазисимметричное расположение выводов с разъемами Cinch вместо обычного асимметричного расположения. Соедините экран и синий или зеленый провод внутри каждого разъема Cinch. Это также защищает экран от силовой земли.

Схема усилителя относительно проста, но имеет очень хорошие базовые характеристики. Очень качественное исполнение абсолютно необходимо, если есть желание их достичь. Схема усилителя спроектирована монофонической, поэтому для двух каналов необходимы отдельные печатные платы (как показано на рисунке 2). Установите две монтажные платы в экранированном корпусе большого размера, хорошо защищенном от источников помех. Высокая степень разделения каналов может поддерживаться путем широкого разнесения двух плат или размещения экрана из листового металла между двумя досками, если пространство ограничено. Это имеет большое значение для звука. Стандарт требует> 26 дБ при 1 кГц, что находится в пределах возможного.


Блок питания расположен вне корпуса усилителя. Только платы усилителя установлены в немагнитном металлическом корпусе, в то время как источник питания расположен снаружи и размещен на достаточном расстоянии от усилителя. Хорошо отфильтрованное напряжение питания (накал и анодное) подаются в усилитель через отдельные кабели. Это позволяет избежать влияния накальных и анодных токов, которые могут увеличить базовый уровень шума. Входные и выходные разъемы усилителя установлены изолированно от земли. Отрицательные полюсы источников высокого напряжения и накала соединены вместе, вместе с корпусом и сигнальным заземлением, в одной точке. Это приводит к незаземленному источнику питания и позволяет избежать земляных петель. Если сигнальные провода в проигрывателе изолированы от шасси, шасси проигрывателя должно быть подключено к корпусу усилителя через провод, предусмотренный для этой цели (черный).

ECL86 имеет напряжение накала 6,3 В при 0,66 А. Нити накала должны быть соединены последовательно, чтобы соответствовать напряжению накала 12,6 В.

После того, как вы тщательно собрали этот предусилитель, вы можете наслаждаться прослушиванием. Даже старые монофонические записи будут звучать отчетливо лучше, так как стереофонические картриджи обладают значительно лучшими характеристиками трекинга, чем монофонический картридж. Ценность вашего набора записей будет заметно увеличена этим малошумящим усилителем с низким уровнем искажений.

Источник
Следующий пост

Посмотреть

Другие статьи

Комментарии0

Оставить комментарий