Ламповый фонокорректор из поднебесной. Винил корректор, проверенные простые схемы Примеры готовых конструкций

Предусилитель корректор для винила на сверхмалошумящих микросхемах

Я хотел сделать предусилитель корректор для винила, который заведомо обеспечил бы максимально высокие параметры и гарантированно качественный звук. Для возможности повторения заинтересованными, я предусмотрел такие режимы работы каскадов, которые устанавливались бы автоматически при применении разнообразной элементной базы и по возможности не требовали бы настройки.

Технические характеристики:

• Коэффициент усиления на частоте 1 кГц для головки ММ - 40 дБ;
• Коэффициент усиления на частоте 1 кГц для головки МС - 60 дБ;
• Входное сопротивление для головки ММ - 47 кОм;
• Входное сопротивление для головки МС - 200 Ом;
• Отношение Сигнал / взвешенный шум - 78 дБ;
• Номинальное выходное напряжение сигнала частотой 1 кГц, - 1,5 В;
• Общий коэффициент гармоник - 0,00257 %.

Номинальное выходное напряжение предусилителя корректора для винила проверялось с измерительной пластинки магнитной головкой ГЗМ-003. Выходное напряжение соответствующее уровню 0 дБ близко к выходному уровню CD проигрывателя. Схема предусилителя-корректора для магнитных головок приведена на рис. 1, а его практическая реализация «в железе» на рис. 2 - 6.

Схемотехника

В литературе нашел несколько описаний включения малошумящего операционного усилителя LM833. В качестве образца для построения цепей коррекции применил принципы сочетания пассивной и активной звеньев из статьи . Первый каскад моего предусилителя корректора для винила собран на микросхеме SSM-2019, предназначенной для построения микрофонных усилителей. Эта микросхема обладает сверхнизкой плотностью шума 0.5-1 нВ/Гц и высоким коэффициентом усиления с разомкнутой петлей обратной связи. Ее коэффициент усиления устанавливается в пределах от 1 до 1000 изменением номинала резистора между 1 и 8 ножками (R5 - 4,32 кОм.). соответствующим образом скоммутировав входные цепи этой микросхемы, можно перевести предусилитель корректор для винила в дифференциальный (балансный режим). На схеме это соответствует правому положению тумблера SA1. Дифференциальное включение намного выгоднее обычного несимметричного по уровню подавления синфазных помех и уменьшению фона.

В моем виниловом проигрывателе Dual 701 через трубку тонарма проходит пять тонких проводов: по два провода от двух выводов головки звукоснимателя и один — от трубки самого тонарма. Так что реализовать симметричное (балансное) подключение головки звукоснимателя к предусилителю корректору в моем случае проблемой не было. Вывод от трубки тонарма в балансном подключении является «землей» и дополнительным экраном для проводов, идущих от головки звукоснимателя.

Шумовые характеристики микросхемы этого специализированного операционника очень хороши и поэтому, мой предусилитель корректор для винила великолепно работает с головкой звукоснимателя МС (с подвижной катушкой). Прекрасное соотношение сигнал/шум в нем получается без применения сложных в изготовлении повышающих входных трансформаторов. Для работы с головкой МС (с подвижной катушкой) нужно закоротить контакты S4 (и S3 во втором канале) перемычками. Входное сопротивление в МС режиме уменьшается до 200 Ом от стандартных для ММ режима - 47 кОм. Коэффициент усиления первого каскада при этом возрастает в 10 раз. Обычно величина входной емкости отдельного предусилителя корректора для винила около 100 пФ, что в сумме с емкостью входного кабеля и проводов, проходящих в тонарме, составляет около 300 пФ. Для коррекции одного из полюсов головки звукоснимателя эта емкость близка к оптимальной. Перемычками S1 и S2 на входе, можно увеличивать входную емкость в пределах 60—160 пФ, что пригодится при точной настройке предусилителя корректора для винила.

Нужная частотная характеристика предусилителя корректора для винила формируется пассивной цепью коррекции R7R8C3C4 и активным звеном на операционном усилителе DA3. Дополнительный полюс на частоте 21 - 22 Гц формируется цепью R7R8C3 с постоянной времени: 75 мкС. Спад частотной характеристики на НЧ определяется цепью R7R8C4 (с нижней частотой среза по уровню 3 дБ). Стандартные для головки звукоснимателя постоянные времени 3180 мкС и 318 мкС устанавливаются активным звеном предусилителя корректора на микросхеме DA3.

Емкость конденсаторов С4 и С5 выбраны немного ниже рекомендованных RIAA, результате чего АЧХ предусилителя корректора для винила на низких частотах несколько отличается от RIAA к рекомендациям IEC. Это существенно ослабило рокот двигателя винилового проигрывателя.

Выходной каскад предусилителя корректора для винила построен на операционном усилителе ОР279 (DA4). Операционный усилитель этого типа устойчиво работает на емкостную нагрузку до 0,01 мкФ или на наушники с сопротивлением от 32 до 600 Ом. Резистор R12 защищает выход операционного усилителя DA4 от КЗ. Для уменьшения уровня фона в предусилителе корректоре для винила применены стабилизаторы напряжения DA7, DA8 с выходным напряжением +/- 6 В. Блок питания рис. 2 особенностей не имеет и выполнен в виде внешнего адаптера, совмещенного с сетевой вилкой.

Детали и конструкция

При разбросе номиналов деталей в частотозадающих цепях не более ± 1 % максимальное отклонение АЧХ предусилителя корректора для винила не превышает 0,1 дБ. Разница номиналов частотозадающих цепей в обоих каналах девайса должна быть минимальной.

Резисторы R4 и R12 типов ОМЛТ-0,25. Все остальные с допуском 0,25... 1 % (прецизионные металлоокисные: С2-14 С2-ЗЗМ, С2-29В, но не проволочные). Прецизионные резисторы имеют очень шумы и высокую температурную стабильность. Конденсаторы С1, С2 типов К10-17 или импортные, на качество звучания они влияют не сильно.

Конденсаторы С3, С4, С6. допустимо применять только пленочные, причем пленка должна быть неполярной, т. е. из пропилена или полистирола. Кстати, поликарбонатные конденсаторы типа К77 сделаны на основе пленки с поляризацией и сюда не подойдут. В качестве конденсатора С4 можно применить импортный полипропиленовый (используется в фильтрах подавления сетевых помех). Советские конденсаторы К78-2 имеют значительные габариты и из-за большего разброса по емкости их труднее подобрать в пару.

Конденсаторы С3 и С6 типа К71-7 с диэлектриком из полистирола. В предусилителе корректоре для винила можно применить и полистирольные конденсаторы зарубежного производства. Номинал резистора R8 должен быть около 50 кОм, а резистора R7 = 3 - 10 кОм. Уменьшение сопротивление R7 вызывает рост нелинейных искажений микросхемы DA1 на высоких частотах, а увеличение - уменьшает коэффициент передачи пассивной цепи и увеличивает влияние шумов DA3. Допустимое значение емкости конденсатора С3: 0,009 - 0,0265 мкФ. Вместо одного точного резистора нестандартного номинала можно применить два обычных, включенных последовательно или параллельно.

Общее усиление предусилителя корректора для винила на частоте 1 кГц около 40 дБ при работе с головками ММ (с подвижным магнитом). Усиление желательно распределить поровну между первым и вторым каскадами. Резистор R9 должен иметь номинал 500 - 600 Ом. При его увеличении свыше 700 Ом, возрастает шум каскада на микросхеме DA3, при уменьшении - увеличивается нагрузка на выходной каскад.

Конденсатор С5 оксидный биполярный. Такие конденсаторы отличаются от неполярных, меньшими потерями на высоких частотах и при отсутствии напряжения смещения, намного лучшими характеристиками. Они предназначенные для работы в пассивных фильтрах акустических систем и выпускаются фирмами: Elna — серия RBP2, Nichicon — серия ES и др.

В источнике питания применен малогабаритный трансформатор ТПГ-2- с напряжением вторичных обмоток 2х18 В. В предусилитель корректор для винила подойдет любой трансформатор с двумя обмотками напряжением 14 - 18 В и током 50 мА.

Печатная плата и расположение элементов приведены на рис. 3 и 4. В отверстия, отмеченные крестиком, впаяны перемычки. Выводы деталей, отмеченные крестиком - так же припаяны с обеих сторон платы. Конструкция предусилителя корректора для винила представлена на фото.

На рис. 5 приведен спектр искажений девайса, измерения проведены с помощью программы Spectra Lab на компьютере с 24-битной PCMCIA аудио картой Indigo io ECHO. Для повышения точности во время измерений, ноутбук питался от аккумулятора при отключенном сетевом БП.

Звучание

Для сравнения звучания записей у меня были: проигрыватель CD дисков Denon DCD-655, виниловая вертушка Dual 701 с описываемым здесь предусилителем корректором, AV-тюнер/предусилитель NAD Т163 и активные трехполосные колонки "Кливер-1".

При прикладывании уха к колонке шум предусилителя корректора для винила едва заметен и намного ниже шума грампластинки на чистых дорожках (при установке громкости на максимум).

На CD дисках и грампластинках с записями Валентины Пономаревой полностью совпадали как песни, так и их последовательность (очевидно, что они были сделаны с одной мастер ленты). При прослушивании и CD диска и пластинки музыка сильно увлекала, и было трудно переключиться на анализ звучания.

Разница в звучании вокала с CD и винила по моему мнению - минимальна. И там и там слышны все нюансы, но на пластинке немного заметнее свистящие фонемы. В звучании гитары на CD диске лучше передается атака гитарных аккордов, лучше прозрачность и разрешение, а на "виниле" они создают более мягкую, обволакивающую атмосферу. Локализация по ширине и глубине сцены и там, и там - примерно одинаковая. При воспроизведении с пластинки на виртуальной сцене певица расположена немного выше и ближе к слушателю.

Единственный звуки, жестко привязанные к колонкам - потрескивание от пылинок на виниловой пластинке. При воспроизведении с CD диска на проигрывателе DVD Pioneer DV-585A и подключении к Т-163 через оптический кабель, звучание стало более жестким.

Однозначного выбора в пользу CD диска или пластинки мне сделать не удалось, но возможность послушать "винил", в очередной раз сняв пылинки фетром с любимого диска, появилась).

P. S. Предусилитель корректор для винила собранный по схеме и рекомендациям автора имеется в наличие. Вы можете либо послушать его звучание в демонстрационном зале, либо взять экземпляр на прослушивание к себе.

Если при подключении Вашего проигрывателя грампластинок-приставки к усилителю или звуковой карте ПК вместо музыки слышно лишь её тихое, искажённое подобие, Вам не хватает предварительного усилителя-корректора (УК, фонокорректора). В некоторых усилительных комплексах есть вход «PHONO», «МАГНИТНЫЙ ЗВУКОСНИМАТЕЛЬ», «Q МАГ.», или «ММ». Это встроенный фонокорректор. Однако при отсутствии в Вашем усилителе входа «PHONO» и/или возможности приобрести нормальную Радиотехнику-101 или подобный высококлассный агрегат, можно собрать УК-приставку самостоятельно.

На сборку данного девайса меня сподвигло появление в моём «арсенале» винилового проигрывателя первого класса «Ария-102» и наличие лежащего без дела ADSL модема D-Link DSL-2300U от давно отключённого интернета «Стрим». Поиск схем сразу вывел на схему встроенного усилителя-корректора от электропроигрывателя высшего класса «Арктур-006» на микросхеме К157УД2. В отличии от других схем, данный фонокорректор работает от сравнительно распространённого двухполярного напряжения 15 вольт, также разводка печатной платы в нём достаточно простая. Данная схема не отличается «аудиофильскими» «улучшайзингами» выходного сигнала, однако параметры этого корректора укладываются в высший («нулевой») класс сложности по ГОСТ 24470-80, т.е. это уже не последний хлам (мягко говоря). Схема и разводка платы УК сразу же были скопированы полностью без изменений (кроме изменённой разводки гнёзд входа, выхода, питания).

Так, как данное устройство предполагается устанавливать в корпус от ADSL модема, не грех использовать и адаптер питания от него. У данного модема адаптер выдаёт 15 вольт переменного напряжения (выпрямленное значение 21В). Поскольку у трансформатора нет отвода от середины пятнадцативольтовой обмотки, использовать двухполупериодный выпрямитель для получения двухполярного напряжения оказалось невозможным. Тут единственный выход — уподобиться китайцам, и применить однополупериодные выпрямители.

Чтобы сгладить очень большие пульсации, возникающие в результате работы однополуп. выпрямителя, а также уменьшить выходные напряжения блока питания с 21…23 вольт (15 · √2) до требуемых 15V ± 20%, использованы симметричные стабилизаторы из двух электролитических конденсаторов и микросхем серии 7х15 (L7815CV, L7915CV) в типовом включении. Конденсаторы применены трофейные (от модема), 680μF x 25V. Данной фильтрации оказалось вполне достаточно для обеспечения работоспособности УК.

Схема фонокорректора взята с минимальными изменениям: из схемы исключены R15, R16 и применены другие типы разъёмов.

Необходимо:

1.) Корпус от ADSL модема D-Link. Если используется корпус, отличный от корпуса DSL-2300U (такой же корпус у некоторых других модемов D-Link), необходимо доработать печатную плату.
2.) Адаптер переменного тока на 11…15 вольт (подходит родной от модема).
3.) Микросхемы К157УД2, 7815, 7915 (1 шт.) и другие детали в соответствии со схемой. Стабилизаторы можно применить любые имеющиеся в наличии, ток потребления схемы незначительный.
4.) Фольгированный текстолит и материалы для изготовления платы.
5.) Гнездо питания от модема (1 шт.), светодиод от модема (1 шт.) и гнёзда Jack 3,5мм стерео (2 шт.)

Порядок сборки и настройки

Сначала собирается схема полностью, кроме самой микросхемы К157УД2. На место микросхем-стабилизаторов ставятся перемычки и замеряются напряжения питания при имеющемся адаптере питания (от 10 до 15В). Напряжения должны быть равны напряжению адаптера, умноженному на корень из двух (или немного больше). Если напряжения соответствуют указанной формуле, но превышают 17В, необходимо установить стабилизаторы 7815 и 7915. Если напряжения получились меньше высчитанных по формуле, необходимо увеличить ёмкость фильтрующих конденсаторов т.к. имеется недостаточное «затягивание» промежутков между полупериодами. Затем устанавливается микросхема и проверяется уровень фона на выходе при замкнутом на массу входе. Если фон прослушивается, необходимо экранировать корпус и, если потребуется, добавить ёмкости фильтрующими конденсаторам.

Конструкторская документация 🙂

На задней панели можно увидеть разъём типа DIN-5 (СГ-5). Я оставил его как задел на будущее, точно не зная, как именно смогу его использовать. В этом году наконец наступила ясность — я задействовал его для подключения самодельного фонокорректора, вынесенного в отдельный блок.

Порой фонокорректор путают с темброблоком — узлом, позволяющим менять баланс высоких и низких частот для придания звуку желаемой окраски. У фонокорректора совсем другое назначение: без него не обойтись при воспроизведении музыки с виниловых пластинок, если используется магнитная головка звукоснимателя. Дело в том, что сигнал записывается на пластинки с изменением спектра: амплитуда низкочастотных колебаний существенно уменьшается, а высокочастотных — увеличивается. Это делается для снижения потерь; АЧХ такого преобразования называется кривой RIAA (Recording Industry Association of America) и выглядит следующим образом:

Чтобы восстановить сигнал в исходном виде, звуковую дорожку нужно «распаковать», а затем усилить сигнал до уровня, достаточного для подачи в схему основного усилителя. Этим и занимается фонокорректор. По сути, он представляет собой небольшой предусилитель со встроенным набором фильтров.

В большинстве заводских усилителей есть встроенный фонокорректор, но в моей самоделке его по понятным причинам не было. Фонокорректор можно было бы расположить в имеющемся корпусе, но тогда пришлось бы либо радикально уплотнять внутреннюю компоновку, чтобы разместить лампы в «подвале», либо отказываться от красивых зелёных индикаторов спереди. Эти варианты меня не устраивали, поэтому я решил сделать фонокорректор в виде отдельного устройства. А когда я взялся продумывать его конструкцию, то понял, что можно обойтись без отдельного блока питания, если использовать тот, что встроен в усилитель. Запас по мощности вполне позволял это сделать, а техническая реализация такого финта не представляла сложности. Таким образом, было решено делать фонокорректор в формате приставки к основному устройству. Лично я таких девайсов не встречал — хотя, быть может, они мне просто не попадались на глаза.

Я подвёл к разъёму DIN-5 накальное и анодное напряжения, а также провод «земли». Контакты я назначил так, чтобы в случае ошибочного подключения какой-либо другой аудиотехники замкнутых цепей не образовалось бы и ничего бы не сгорело.

В качестве корпуса для фонокорректора был выбран алюминиевый бокс фирмы Gainta (из той же серии, что и кожухи для трансформаторов усилителя). Я прикинул, что в нём можно разместить вот такую несложную, но проверенную временем схему на советских лампах 6Н2П:

Я нашёл её в интернете и немного модифицировал, почитав обсуждения на форумах. Затем я перерисовал схему в программе sPlan 7.0, создав свой шаблон оформления по мотивам иллюстраций в старых книгах по радиоэлектронике.

Рабочий макет фонокорректора я собрал на том же стенде, на котором три года назад собирал усилитель. Я закрепил ламповые панельки на том же расстоянии, на каком собирался их расположить в корпусе, и благодаря этому в дальнейшем смог просто переставить готовую схему с макета, ничего не перепаивая.

Классический «ламповый» навесной монтаж с максимальным использованием выводов самих радиодеталей не только упрощает сборку, но и позволяет снизить уровень наводок.

На схеме выше показан только один канал фонокорректора; для стереозвука их нужно два. Лампа 6Н2П представляет собой двойной триод, то есть можно было бы собрать каждый канал на своей лампе, но по многим причинам лучше использовать половинки разных ламп, как я и сделал.

Чтобы не ошибиться с разметкой корпуса, я сделал упрощённую модель будущего устройства в Inventor:

Я взял советские керамические панельки типа ПЛК-9 с пояском, позволяющим устанавливать экранирующие колпачки. Фонокорректор добавляет два каскада к цепи усиления, так что дополнительная защита от наводок не будет лишней. Полностью панельки не помещались по высоте, так что их пришлось немного вынести наружу. Чтобы пояски смотрелись лучше, я запланировал отполировать их. Ну а пока размечаем отверстия для ламп...

И сверлим много-много дырочек по контуру. Наверное, можно было использовать ступенчатое сверло большого диаметра, но я решил перестраховаться, чтобы не испортить заготовку.

Выровнять отверстия мне помогли точно подобранные по диаметру отрезные круги для дремеля.

Один из наиболее ответственных этапов работы — проделывание отверстий под стойки, к которым будет крепиться начинка. Нельзя ошибиться даже на 0,5 мм, иначе панельки просто не совпадут с окнами в крышке, а переделать что-либо будет очень сложно. Но всё получилось с первого раза.

Стойки не образуют в плане прямоугольник — так было сделано, чтобы внутренняя схема получилась более симметричной, а лампы смотрели «лицом» на меня.

После добавления фильтрующих конденсаторов по питанию получилась вот такая плотно упакованная начинка:

На снимке, увы, монтаж смотрится довольно беспорядочным, хотя я старался выполнить его как можно аккуратнее. Возможно, дело в том, что фотография плохо передаёт объём, и элементы с разных уровней накладываются друг на друга. На самом деле они разнесены на достаточное расстояние, а кое-где для безопасности на их выводы надеты изолирующие трубки.

В задней части крышки я пропилил арки диаметром чуть меньше, чем у кабелей. Вместе с бортиком, идущим по краю основания корпуса, это обеспечивает надёжную фиксацию кабелей, а крышка остаётся легко снимаемой.

На следующей фотографии левый кабель служит для подключения к блоку питания усилителя, средний передаёт выходной сигнал, а правый является входом для проигрывателя пластинок.

Доставшийся мне в наследство проигрыватель Radiotehnika «Ария-102-стерео» имеет выходной разъём того же типа DIN-5. Конечно, его можно заменить на современные «тюльпаны», но я решил оставить вещь в её оригинальном виде. Если у меня появится другой проигрыватель, проще будет перепаять разъём на кабеле фонокорректора.

Снизу к корпусу приклеены четыре ножки, вырезанные из листовой резины с хорошей «хваткостью».

Вот так система выглядит в сборе:

Фонокорректор работает чисто, практически не добавляет шума, так что можно даже не ставить на лампы экранирующие колпачки.

Меня нельзя назвать виниломаном, да и «Ария-102» — прямо скажем, не тот проигрыватель, от которого стоит ждать небывалых глубин звука. Свой фонокорректор я делал не с целью превзойти серийные решения. Скорее мне было интересно создать ламповое устройство в необычном форм-факторе — ну и получить возможность слушать грампластинки через свой усилитель, конечно же. В этом плане затея удалась на все сто.