Лучший самодельный усилитель мощности hi fi. Самодельный ламповый усилитель

Вступление

И это реально! Усилитель, несмотря на относительную простоту, обеспечивает довольно высокие параметры. Вообще-то, по правде говоря, у "микросхемных" усилителей есть ряд ограничений, поэтому усилители на "рассыпухе" могут обеспечить более высокие показатели. В защиту микросхемы (а иначе почему я и сам ее использую, и другим рекомендую?) можно сказать:

схема очень простая
и очень дешевая
и практически не нуждается в наладке
и собрать ее можно за один вечер
а качество превосходит многие усилители 70-х... 80-х годов, и вполне достаточно для большинства применений (да и современные системы до 300 долларов могут ей уступить)
таким образом, усилитель подойдет и начинающему, и опытному радиолюбителю (мне, например, как-то понадобился многоканальный усилитель проверить одну идейку. Угадайте, как я поступил?).

В любом случае, плохо сделаный и неправильно настроенный усилитель на "рассыпухе" будет звучать хуже микросхемного. А наша задача - сделать очень хороший усилитель. Надо отметить, что звучание усилителя очень хорошее (если его правильно сделать и правильно питать), есть информация, что какая-то фирма выпускала Hi-End усилители на микросхеме TDA7294 ! И наш усилитель ничуть не хуже!!!

Основные параметры

Я специально проведу замеры параметров микросхемы и опубликую отдельно. Здесь же скажу, что микросхема устойчиво работала на активную нагрузку 2...24 ома, на активное сопротивление 4 ома плюс либо емкость ~15 мкФ, либо индуктивность ~1,5 мГн. Причем на емкостной и индуктивной нагрузках (не таких сильных, как описано выше) искажения оставались малыми. Нужно отметить, что величина искажений сильно зависит от источника питания, особенно на емкостной нагрузке.

Схема

Схема этого усилителя - это практически повторение схемы включения, предлагаемой производителем. И это неслучайно - уж кто лучше знает, как ее включать. И наверняка не будет никаких неожиданностей из-за нестандартного включения или режима работы. Вот она, схема:

Признаюсь сразу - никаких 80-ти ватт (и тем более 100 Вт) от нее не получишь. Реально 40-60, но зато это будут честные долговременные ваты. В кратковременном импульсе можно получить гораздо больше, но это уже будет РМРО мощность, кстати, тоже честная (80-120 Вт). В "китайских" ватах это будет несколько тысяч, если кого интересует. Тысяч пять. Тут все сильно зависит от источника питания, и позже, я напишу, как увеличить мощность, при этом улучшив еще и качество звучания. Следите за рекламой!

Описание схемы

Входная цепочка R1C1 представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), обрезающий все выше 90 кГц. Без него нельзя - ХХI век - это в первую очередь век высокочастотных помех. Частота среза этого фильтра довольно высока. Но это специально - я ведь не знаю, к чему будет подключаться этот усилитель. Если на входе будет стоять регулятор громкости, то в самый раз - его сопротивление добавится к R1, и частота среза снизится (оптимальное значение сопротивления регулятора громкости ~10 кОм, больше - лучше, но нарушится закон регулирования).

Далее цепочка R2C2 выполняет прямо противоположную функцию - не пропускает на вход частоты ниже 7 Гц. Если для вас это слишком низко, емкость С2 можно уменьшить. Если сильно увлечься снижением емкости, можно остаться совсем без низких. Для полного звукового диапазона С2 должно быть не менее 0,33 мкф. И помните, что у конденсаторов разброс емкостей довольно большой, поэтому если написано 0,47 мкф, то запросто может оказаться, что там 0,3! И еще. На нижней границе диапазона выходная мощность снижается в 2 раза, поэтому ее лучше выбирать пониже:

С2[мкФ] = 1000 / (6,28 * Fmin[Гц] * R2[кОм])

Резистор R2 задает входное сопротивление усилителя. Его величина несколько больше, чем по даташиту, но это и лучше - слишком низкое входное сопротивление может "не понравиться" источнику сигнала. Учтите, что если перед усилителем включен регулятор громкости, то его сопротивление должно быть раза в 4 меньше, чем R2, иначе изменится закон регулирования громкости (величина громкости от угла поворота регулятора). Оптимальное значение R2 лежит в диапазоне 33...68 кОм (большее сопротивление снизит помехоустойчивость).

Схема включения усилителя - неинвертирующая. Резисторы R3 и R4 создают цепь отрицательной обратной связи (ООС). Коэффициент усиления равен:

Ку = R4 / R3 + 1 = 28,5 раза = 29 дБ

Это почти равно оптимальному значению 30 дБ. Менять коэффициент усиления можно, изменяя резистор R3. Учтите, что делать Ку меньше 20 нельзя - микросхема может самовозбуждаться. Больше 60 его также делать не стОит - глубина ООС уменьшится, а искажения возрастут. При значениях сопротивлений, указанных на схеме, при входном напряжении 0,5 вольт выходная мощность на нагрузке 4 ома равна 50 Вт. Если чувствительности усилителя не хватает, то лучше использовать предварительный усилитель.

Значения сопротивлений несколько больше, чем рекомендовано производителем. Это во-первых, увеличивает входное сопротивление, что приятно для источника сигнала (для получения максимального баланса по постоянному току нужно чтобы R4 было равно R2). Во-вторых, улучшает условия работы электролитического конденсатора С3. И в-третьих, усиливает благотворное влияние С4. Об этом поподробнее. Конденсатор С3 последовательно с R3 создает 100%-ю ООС по постоянному току (так как сопротивление постоянному току у него бесконечность, и Ку получается равным единице). Чтобы влияние С3 на усиление низких частот было минимально, его емкость должна быть довольно большой. Частота, на которой влияние С3 становится заметной равна:

f [Гц] = 1000 / (6,28 * R3 [кОм] * С3 [мкФ]) = 1,3 Гц

Эта частота и должна быть очень низкая. Дело в том, что С3 - электролитический полярный, а на него подается переменное напряжение и ток, что для него очень плохо. Поэтому чем меньше значение этого напряжения, тем меньше искажения, вносимые С3. С этой же целью его максимально допустимое напряжение выбирается довольно большим (50В), хотя напряжение на нем не превышает 100 милливольт. Очень важно, чтобы частота среза цепи R3С3 была намного ниже, чем входной цепи R2С2. Ведь когда проявляется влияние С3 из-за роста его сопротивления, то и напряжеине на нем увеличивается (выходное напряжение услителя перераспределяется между R4, R3 и С3 пропорционально их сопротивлениям). Если же на этих частотах выходное напряжение падает (из-за падения входного напряжения), то и напряжение на С3 не растет. В принципе, в качестве С3 можно использовать неполярный конденсатор, но я не могу однозначно сказать, улучшится от этого звук, или ухудшится: неполярный конденсатор это "два в одном" полярных, включенных встречно.

Конденсатор С4 шунтирует С3 на высоких частотах: у электролитов есть еще один недостаток (на самом деле недостатков много, это расплата за высокую удельную емкость) - они плохо работают на частотах выше 5-7 кГц (дорогие лучше, например Black Gate, ценой 7-12 евро за штуку неплохо работает и на 20 кГц). Пленочный конденсатор С4 "берет высокие частоты на себя", тем самым снижая искажения, вносимые на них конденсатором С3. Чем больше емкость С4 - тем лучше. А его максимальное рабочее напряжение может быть сравнительно небольшим.

Цепь С7R9 увеличивает устойчивость усилителя. В принципе усилитель очень устойчив, и без нее можно обойтись, но мне попадались экземпляры микросхем, которые без этой цепи работали хуже. Конденсатор С7 должен быть рассчитан на напряжение не ниже, чем напряжение питания.

Конденсаторы С8 и С9 осуществляют так называемую вольтодобавку. Через них часть выходного напряжения поступает обратно в предоконечный каскад и складывается в напряжением питания. В результате напряжение питания внутри микросхемы оказывается выше, чем напряжение источника питания. Это нужно потому, что выходные транзисторы обеспечивают выходное напряжение вольт на 5 меньше, чем напряжение на их входах. Таким образом, чтобы получить на выходе 25 вольт, нужно подать на затворы транзисторов напряжение 30 вольт, а где его взять? Вот и берем его с выхода. Без цепи вольтодобавки выходное напряжение микросхемы было бы вольт на 10 меньше, чем напряжение питания, а с этой цепью всего на 2-4. Пленочный конденсатор С9 берет работу на себя на высоких частотах, где С8 работает хуже. Оба конденсатора должны выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5 напряжения питания.

Резисторы R5-R8, конденсаторы С5, С6 и диод D1 управляют режимами Mute и StdBy при включении и выключении питания. Они обеспечивают правильную последовательность включения/выключения этих режимов. Правда все отлично работает и при "неправильной" их последовательности , так что такое управление нужно больше для собственного удовольствия.

Конденсаторы С10-С13 фильтруют питание. Их использование обязательно - даже с самым наилучшим источником питания сопротивления и индуктивности соединительных проводов могут повлиять на работу усилителя. При наличии этих конденсаторов никакие провода не страшны (в разумных пределах)! Уменьшать емкости не стОит. Минимум 470 мкФ для электролитов и 1 мкФ для пленочных. При установке на плату необходимо, чтобы выводы были максимально короткими и хорошо пропаяны - не жалейте припоя. Все эти конденсаторы должны выдерживать напряжение не ниже, чем 1,5 напряжения питания.

И, наконец, резистор R10. Он служит для разделения входной и выходной земли. "На пальцах" его назначение можно объяснить так. С выхода усилителя через нагрузку на землю протекает большой ток. Может так случиться, что этот ток, протекая по "земляному" проводнику, протечет и через тот участок, по которому течет входной ток (от источника сигнала, через вход усилителя, и далее обратно к источнику по "земле"). Если бы сопротивление проводников было нулевым, то и ничего страшного. Но сопротивление хоть и маленькое, но не нулевое, поэтому на сопротивлении "земляного" провода будет появляться напряжение (закон Ома: U=I*R), которое сложится со входным. Таким образом выходной сигнал усилителя попадет на вход, причем эта обратная связь ничего хорошего не принесет, только всякую гадость. Сопротивление резистора R10 хоть и мало (оптимальное значение 1...5 Ом), но намного больше, чем сопротивление земляного проводника, и через него (резистор) во входную цепь попадет в сотни раз меньший ток, чем без него.

В принципе, при хорошей разводке платы (а она у меня хорошая) этого не произойдет, но с другой стороны, что-то подобное может случиться в "макромасштабе" по цепи источник_сигнала-усилитель-нагрузка. Резистор поможет и в этом случае. Впрочем, его можно вполне заменить перемычкой - он использован исходя из принципа "лучше перебдеть, чем недобдеть".

Источник питания

Усилитель питается двухполярным напряжением (т.е. это два одинаковых источника, соединенных последовательно, а их общая точка подключена к земле).

Минимальное напряжение питания по даташиту +- 10 вольт. Я лично пробовал питать от +-14 вольт - микросхема работает, но стОит ли так делать? Ведь выходная мощность получается мизерной! Максимальное напряжение питания зависит от сопротивления нагрузки (это напряжение каждого плеча источника):

Сопротивление нагрузки, Ом	Максимальное напряжение питания, В

Эта зависимость вызвана допустимым нагревом микросхемы. Если микросхема установлена на маленьком радиаторе, напряжение питания лучше снизить. Максимальная выходная мощность, получаемая от усилителя приблизительно описывается формулой:

где единицы: В, Ом, Вт (я отдельно исследую этот вопрос и опишу), а Uип - напряжения одного плеча источника питания в режиме молчания.

Мощность блока питания должна быть ватт на 20 больше, чем выходная мощность. Диоды выпрямителя рассчитаны на ток не менее 10 Ампер. Емкость конденсаторов фильтра не менее 10 000 мкФ на плечо (можно и меньше, но максимальная мощность снизится а искажения возрастут).

Нужно помнить, что напряжение выпрямителя на холостом ходу в 1,4 раза выше, чем напряжение на втоичной обмотке трансформатора, поэтому не спалите микросхему! Простая, но довольно точная программа для расчета блока питания . И не забывайте, что для стереоусилителя нужен вдвое более мощный блок питания (при расчете по поредлагаемой программе все учитывается автоматически).

Эта статья о том, как за 3000 рублей собрать усилитель, который сочетает в себе лучшие качества этих двух красавчиков на фото ниже…

Вы конечно же их узнали…
Ещё совсем недавно у меня были два самых ярких представителя советского усилителестроения - Одиссей У-010 стерео Hi-Fi 1987 года и Бриг-001 1983 года.

А ещё два менее ярких, но более распространённых - Амфитон 202 и Электроника 50У-017, которые также представлены на картинках ниже.

Плюс ко всему были Одиссей 001, Ростов МК-105С, TDA 2004, TDA2030А, TDA2050, TDA7294 всё в типовом включении.

Теперь ничего этого у меня уже нет…
Зато есть эта статья, в которой я расскажу почему. Обо всём по порядку, самое интересное, как правило, в конце.

На протяжении года у себя в городе я занимался тем, что покупал более менее работающие советские усилители, восстанавливал их и слушал, надеясь найти тот, который удовлетворил бы меня качеством звучания, сборкой, дизайном, да и просто нравился, и результаты своих поисков я описываю в данной статье.

Итак...
- старенький, 75 год выпуска, однако этот дедушка так выбивает 30ГД из корзины как будто там не 30 Ватт / 4 Ома в по паспорту а все 100, серьёзно, я обалдел от того что он творит с низкочастотником, и это пожалуй единственное что мне в нём понравилось, а нет, есть ещё кое-что – ему 37 лет и он работает!!! Коэффициент искажений 1% и он заметен, хотя звук не мыльный - высоких столько, что можно ВЧ динамики вытаскивать с таким усилком, а бас довольно своеобразный может за счёт германиевых транзисторов. В паре с S30B играет однозначно лучше бюджетных “свенов”, к тому же он настоящее ретро в дереве и с хорошей сборкой. Понравился.

Ростов МК-105 С - это магнитофон, мощность для S90 самое то, как раз с ними он и поставлялся, звук очень даже неплохой, причём именно с этими колонками, мякгий бас, хороший дизайн, красивые стрелочные индикаторы, однако даже при замене всех конденсаторов остаётся шипение, это связано с долгим путём звукового сигнала до усилителя мощности (через входной усилитель, темброблок, усилитель воспроизведения), к тому же сигнальные цепи не экранированы, но если прибавить громкости этот недостаток уже не слышно. Понравился.

Амфитон 50У-202 - наверное как и любой амфитон подобного модельного ряда (25У, 35У) не пригоден для качественного звуковоспроизведения, хоть что с ним делай, высоких нет, либо если выкрутить – искажённые, вместо баса гул, а если включить тонкомпенсацию, то активный фильтр сабвуфера готов)). Аппарат отличается своей простотой и надёжностью, даже излишней, наверное у многих пользователей данного усилка когда-либо мелькала в голове мысль о замене одного резистора в защите, чтобы снизить чувствительность. Представляет интерес только как корпус с хорошими радиаторами для установки TDAшки к примеру. Не понравился.

Электроника 50У-017 . Электроника как флагман советской электроники любила делать часы и калькуляторы, вот и делали бы дальше…Такой навороченной схемотехники я ещё не видел, такое ощущение, что туда натолкали всего чего могли, как ещё процессор не поставили)), однако как-то положительно на звуке это не сказалось, шумный, неверное за счёт электронного коммутатора и таких же неэкранированных длинных сигнальных шлейфов как в Ростове 105, регулировки тембров слишком резкие, при увеличении мощности слишком растут искажения, зато тонкомпенсация необычная, как бы давящая, глубокая ну и симпатичный индикатор, однако главное звук, а он не очень. Не понравился.

TDA 2004 – лишь бы было…

TDA2030А – ну так себе, зато на её радиаторе можно что-нибудь или кого-нибудь пожарить)).

TDA2050 – уже что то, разгонял её до 50 Ватт/4 Ома, выдержала, по звуку довольно неплохая если не вслушиваться, т.к. детализация типичная микросхемная, т.е. мыло, но мне понравилась её мягкая тональность баса и надёжность. По-моему оптимальный выбор для того чтобы не заморачиваясь слушать музыку без особых затрат. Была идея сделать с ней активные S30, думаю сработались бы. Понравилась.

TDA7294 – не буду много писать, все всё знают, микросхема очень популярная. Понравилась из-за соотношения цена/качество, наверное по звуку лучше только LM3886, но она по крайней мере у нас в два раза дороже. Детализация выше чем у TDA2050 и по сравнению с ней же звук более холодный и резкий, возможно из-за более выраженных высоких частот. Хотя если не придираться, то TDA7294 вполне сойдёт для S90 в качестве усилка для прослушивания попсы на мощности RMS до 50 Ватт, выше уже не hi-fi…Пока не купил Одиссей-010 была вроде ничего, сейчас не могу воспринимать её хорошо.

Перед тем как перейти к самым лучшим, пара слов о том, как слушал. Для прослушивания использовал звуковую карту HD Audio, битрейт от 320 и музыку разной стилистики, вот лишь некоторые композиции:
Dj Matisse & Lounge Paradise - This Love (Maroon 5 Cover);
Dj Shah feat. Nadja Nooijen – Over and Over (Original Vesrion);
Lesopoval – Ya kuplu tebe dom;
Wicked DJs - Disco Rocker (Picker Remix);
Stas Mihaylov – Koroleva;
Tritonal Ft. Cristina Soto - Forgive Me, Forget You (Triple Mash Intro);
Eva Polna – Luby menya po francuzski (Fonzarelli Chill Out Acoustic Mix);
Dire Straits - Money For Nothing (Album Version).

Колонки - свои любимые S90, которые естественно доработал, суть доработки, наверное, уже надо заносить как стандарт в реестр ГОСТ, но я ещё раз перечислю основные методы лечения:

Промазывание швов герметиком
Обработка внутренней поверхности резинобитумной мастикой
Обклейка внутренней поверхности синтепоном (в идеале конечно войлоком, но я просто не смог ни где в городе его найти, а валенки резать не хочу, да и одной парой не обойтись)
Демпфирование среднечастотного динамика или замена его на 6гдш - его я, кстати, тоже не нашёл, поэтому заделал окошки корзины 15гдс поролоном
Заменил провода на более толстые
Покрасил решёточки глянцевой чёрной эмалью и обклеил самоклейкой под дерево
Заложил пару мешков с ватой
Хочу поставить на шипы, но всё нет времени выточить, и думаю это будет окончательным пунктом доработки, большего из них не выжать.

И вот теперь они действительно звучат!!!
А теперь о лучших.

Одиссей У-010 стерео Hi-Fi – брутал, довольно солидная вещь, 16 килограмм цветмета.
Помимо привлекательной внешности у него два достоинства – мощность и бас. Если измерить среднеквадратичную мощность по стандарту RMS, то на 4 Ома я выжал 183 Ватта, на 8 Ом 120 Ватт, зверь)). Наверное, у всех было такое ощущение, когда вы едете на нашей отечественной и разгоняетесь до сотни и потом сбавляете, т.к. кажется, что она сейчас развалится, а потом садитесь в иномарку, чуть даёте газу, а она уже 60, ещё немного 100, но всё комфортно и скорости не заметно, примерно также и здесь, выкручиваю на полную, так, что звуковая волна басом шевелит футболку, но звук не искажён, он почти такой же, как и когда ручка громкости на двоечке, хотя мощность для динамиков уже опасная, музыка не превращается в слитный набор звуков, ну разве что на самом максимуме, это очень нравится.

По сборке про него, кстати, тоже можно сказать “ведро с гайками”. Детали – какие попало, провода блока питания и выходных транзисторов тонкие, экранировки нет, пайка и текстолит, мягко говоря, не лучшие, пока перепаивал конденсаторы несколько дорожек слезло, пришлось прокладывать провода.

Предусилитель для аппарата такого уровня ужасен, когда все ручки на нуле мы уже слышим немного другой звук и только подключая сигнал напрямую в заглушку УМ можно говорить о качестве, хотя данный пред интересен такой уникальной штукой как “баланс АЧХ”, дискретными регуляторами и множеством функциональных кнопочек.

Блок питания – класс! Трансформатор хоть и жужжит, заливал его парафином – не помогло, но зато какой мощный и крепко собранный. Отличительная особенность этого усилителя – наличие стабилизатора напряжения, вообще штука в советских усилках уникальная как и баланс АЧХ. Стабилизатор позволяет даже на большой громкости держать постоянный уровень напряжения на усилителе мощности +/ - 37 Вольт. Просадка напряжения по моим замерам составила всего 0,6 Вольта! Во многом этим и объясняется хорошее качество звука на больших мощностях.

Защита позволяет работать не только с 8-ми омной нагрузкой, но с 4-х омной, однако на громкости более половины надо быть аккуратным, при замыкании выхода защита не спасает, И НЕ НУЖНО ПРОВЕРЯТЬ ЗА МНОЙ!, хотя с другой стороны вылетают почему-то транзисторы типа КТ502 в стабилизаторе, а парочка выходников КТ818/819 в УМ остаются не пробитыми, странно.

Несмотря на недостатки исполнения, конечно, стоит отметить звук, он хорош, а точнее бас – он чёткий, даже немного грубый, но достаточно глубокий. Я люблю progressive house, tech, electro – для таких стилей он прекрасен, чего не сказать о попсе и классике, высоких по умолчанию у него мало (изначальная проблема в темброблоке), приходится выкручивать их ручкой на полную, тогда тарелочки слышно хорошо, средние так себе и в этом он явно проиграет следующему.

Бриг 001 – экземпляр 1983 года, вторая версия схемотехники с одним операционником в усилителе мощности. Где-то читал, что первые экземпляры устанавливались по личным заказам в кабинеты чиновников ЦК КПСС, которые любили хороший звук и которые тогда слушали исключительно японские Маранцы и Техниксы, естественно не доступные обычным гражданам. Впрочем и бриг был доступен далеко не каждому, так как цена его по тем временам была около 600 рублей, тогда как то же Одиссей -010 позже стоил 350.

Конечно бриг лучший, лучший из советских того времени, вокруг него много споров и обсуждений, но мало доработок, это значит что для некоторых он и так неплох, но не для меня. Он бесспорно очень надёжен и стабилен, к тому же хорошо собран, у меня был экземпляр с деталями военной приёмки. Вообще не особо ремонтопригоден из-за того, что все основные узлы соединяются не с помощью штекеров и вилок, а проводами и пайкой, однако открутить какую-либо плату не составляет особого труда, но чтобы снять – придётся паять. Качество текстолита и пайки на высоте. Количество электролитических конденсаторов наверное даже меньшее, чем во всех усилителях описанных ранее.

О звуке. Это усилитель для шансона. И ресторанную музыку, которую я тоже люблю, слушать на нём большое удовольствие, вообщем всё то, что с вокалом и живыми инструментами, классика, джаз. Искрящие высокие, хорошие средние, вокал и неплохие низкие, судя из этой последовательности легко сделать вывод, что это противоположность Одиссея 010, плюсом к этому утверждению добавил бы, что слушая бриг через заглушку, минуя предусилитель, я бы не сказал, что он меня впечатлил, скорее наоборот, та красота звучания, исходящая из брига во многом заслуга его темброблока.

Многим нравится его мягкий бас, лично мне нет, потому что при прослушивании электронной или более тяжёлой музыки при номинальной мощности весь этот мягкий бас становится кашей.

Получается, что каждый усилитель хорош по-своему, универсального нет…

Конечно, пересмотрев все варианты остаются лишь два последних, но они не похожи, небо и земля, контрабас или тарелочки, низ или верх, выбирай кому что нравиться. Все мы разные и техника разная, у кого то есть слух, у кого то нет, кто-то может не парясь слушать на даче китайский приёмник, а кого-то не устраивает домашняя hi-fi система за круглую сумму и хочется чего-то большего, люди начинают переходить к лампам…или тратить большие деньги на брендовую звукотехнику. И наверное для среднестатистического слушателя счастье в балансе цены и качества, так вот что касается звука советских усилителей, то он неплох, после замены конденсаторов, правильной разводки земли и экранировки, настройки тока покоя, замены некоторых деталей импортными, повышения мощности питающих трансформаторов или замена их тороидальными…и т.п., как много всего!

Хочется бас одиссея и вокал брига, совмещения лучших качеств в одном устройстве. Неужели нужно взять и припаять один к другому? Что же делать человеку, желающему погрузиться в мир хорошего звука без особых хлопот и затрат?

Я отвечу – накопить такую же коллекцию, довести их до ума, переслушать, убедиться, что из советских усилителей идеальных не бывает, так же как и не бывает идеальных женщин, разочароваться и всё продать!

И собрать самому!

А в магазине техники всегда проходить с улыбкой мимо людей, которые выбирают красивый китайский бестолковый ящичек с немыслимым количеством тюльпанов на задней панели и ценой в свою зарплату…когда как дома стоит обалденный по звуку, простоте и себестоимости усилитель, способный как по характеристикам так и по звуку заставить курить китайский ресивер! Предлагаю усилитель, в котором есть и высокие и низкие, в котором каждый обязательно найдёт для себя часть брига и одиссея и услышит для себя то, что он хочет, как это сделал я!

Что же это за усилок такой?

Это Радиотехника У-101?!

Вообще Радиотехника наверное просто создана для того, чтобы однажды её “изнасиловали”…она красивая, даже сейчас её эргономика и дизайн возбуждают пытливые умы радиолюбителей, у которых чешутся руки и в ней всего 20 Ватт – этого слишком мало, чтобы сопротивляться. Её то мы и возьмём в качестве очень удобной платформы для реализации собственных идей в области хорошего звука для дома.

Из множества различных схем, я выбрал те, что в данный момент, по моему личному мнению, являются оптимальными по соотношению цена/качество, скажу сразу, что никаких изменений кроме описанных в оригинальные схемы не вносил, всё сделано так, как оно есть. По поводу самих блоков долго рассказывать не буду, я не радиоинженер, чтобы объяснять где чего происходит, я обычный радиолюбитель, поэтому подробную информацию читайте по указанным ссылкам. Я не в коем случае копированием схем, не покушаюсь на авторские права людей – радиоинженеров, потративших время и деньги на создание данных схем. Это сборка, сборка, которая вполне потянет на то, чтобы удовлетворить среднестатистического слушателя, не желающего платить бешенные бабки не известно за что. Этот усилитель действительно играет!

Итак, начнём.

Когда я всё-таки залез ей под крышку…ужаснулся, провода от транса были обугленные, в усилителе мощности детали впаяны непонятно как, некоторые впаяны только одной ножкой, при включении сильно грелись диоды выпрямителя и воняло копчёными резисторами)). Индикатор не горел. Зато внешне хорошо сохранилась. Прекрасный экземпляр – то, что я хотел для переделки.

Начался полный демонтаж, в результате которого я оставил трансформатор, темброблок, индикатор, входной коммутатор.

Фото внутренностей (это не мой экземпляр, здесь ещё всё хорошо).

Нужен нам для того, чтобы не было дыры на задней панели и чтобы было гнездо для входа. То гнездо, над которым написано “запись” свободно и на плате дорожки к нему не идут, припаиваем к этому гнезду экранированный акустический провод, ведущий к предусилителю. Это будет линейный вход. Массу сразу замыкаем проводком на корпус усилителя, для этого на раме предусмотрены специальные лепестки, если этого не сделать - будут шумы.

Также плата коммутатора может служить как площадка для монтирования платы защиты, для этого вытаскиваем коробочку фонокорректора, тем самым освобождая пространство и садим на жидкие гвозди реле отключения акустических систем, входящее в схему защиты, рядом монтируем саму плату.

У меня например получилось зажать радиатор выходного транзистора схемы защиты между лепестками гнезда под предохранитель.

Меняем электролитические конденсаторы. Приводим в порядок провода.

Т.к. я всё выдернул мне пришлось разбираться какой провод куда идёт.

Если посмотреть на розетку ХР7, ту, что вставляется на плату индикации, то контакты 10,11,12 идут на накал и припаиваются к соответствующим выводам на трансформаторе.

Контакты 5-плюс питания, 6-минус питания, 4-общий подключаются к блоку питания предусилителя до стабилизаторов, далее будет показано как.

Контакты 2 и 3 подключаются к выходам усилителей мощности правого и левого каналов.

Для питания усилителя мощности я взял тороидальный трансформатор с двумя одинаковыми вторичными обмотками по 20 Вольт мощностью около 100 Ватт и прикрутил его болтом к металлической подложке на дне корпуса усилителя, предварительно просверлив в ней отверстие нужного диаметра. Рядом с этим трансом располагаем выпрямитель усилителя мощности. В качестве диодного моста берём импортный КВРС 5010. Собираем блок из 6 конденсаторов по 4700 мкФ х 50В, по 3 в плечо и шунтируем двумя плёночными конденсаторами по 1 мкФ. Схема стандартна и не нуждается в объяснениях.

Предусилитель, индикатор, защита и коммутация будут работать от родного транса.
На родном трансформаторе контакт 6 – это средняя точка, а с контактов 5 и 5” выходит напряжение 16,3 В, эти контакты проводами соединяем со схемой стабилизатора (контакты 5-6-5).
И с них же берётся питание для индикатора.

Для питания схемы защиты делаем отдельный выпрямитель, т.к. при подключении к уже имеющемуся блоку питания предусилителя возникают шумы и низкочастотный гул, который я не смог побороть даже конденсатором в 10 000 мкФ. Но тут возникла другая проблема – схема защиты работает с напряжением около 24 Вольт, значит до выпрямителя с трансформатора необходимо снять около 16 Вольт, однако делая замеры напряжений оставшихся обмоток родного трансформатора самое минимальное что я нашёл это 37 Вольт между выводами 4 и 4’, пришлось их и задействовать, потому что третий трансформатор это было бы уже слишком. После выпрямителя напряжение было снижено цепочкой из 5-и Ваттного резистора на 1 Ком и 3-х последовательно соединённых стабилитронов Д814. Конечно можно было сделать всё более профессионально и подобрать подходящий стабилизатор, однако и так всё работает.

Данная схема защиты довольно популярна, поэтому я затрудняюсь указать первоисточник, похожая схема есть в усилителе бриг001 ещё самой первой редакции. Одно могу сказать, что до этого собрал ещё две подобных схемы, но рассчитанных на двуполярное питание и был недоволен их работой, проблема была в том, что как бы я не настраивал и подбирал номиналы деталей - напряжение на контактах катушки реле не падало до того уровня при котором произошло бы размыкание контактов, связанных с АС, здесь же всё просто и надёжно. Задержка включения около 2 секунд. В ходе предварительной проверки между общим проводом и резистором R1 подключал две пальчиковые батарейке, тем самым убедился, что даже при трёх вольтах постоянного напряжения схема срабатывает, щёлкает реле и отключает акустику. Выключатель S1 выносим на переднюю панель (у меня справа от индикатора), им также можно управлять отключением колонок. Транзистор VT3 любой, который помощнее из серии КТ 815, КТ 940 и т.к. он греется, ставим его на радиатор. Плата создана не для .

Предусилитель

Хотел оставить родной, он у меня с версией на трёх микросхемах, но резистор СП-3 с тонкомпенсацией вымотал все нервы неравномерностью регулирования и шуршанием, хотя после заливки его машинным маслом ситуация улучшилась, надо понимать, что это всё же экстренная мера, а найти такой новый наверное нельзя уже даже на самом заводе изготовителе, как впрочем и сам завод…

К тому же уровень шума и искажений родного темброблока был велик, подключал, как многие советуют, минуя первую микросхему и всё равно, выкинул. Хотя что касается звука, то мне этот пред понравился, бас глубокий, высокие есть и вообще звучит как-то приятно. Однако мы собираем настоящий Hi-Fi и поэтому никаких искусственно-создаваемых приятностей нам не надо, нужен темброблок, по умолчанию не вносящий собой слышимых изменений в звучание.

Когда-то собирал на TDA1524 – ужас, коэффициент искажений около 0,3 %, это много, как не центрировал резисторы, подбирал конденсаторы - всё равно микросхема вносит изменения в звучание, пойдёт только как активный фильтр для саба.

Читал про пред Солнцева, который имеет помимо неплохих характеристик такие же хорошие отзывы, но собирать не стал, т.к. там есть потребность в применении резистора с тонкомпенсацией, которого в нормальном состоянии не найти, к тому же предусилитель построен на всё той же советской элементной базе, от которой я уже отошёл к импорту.

Собирал на LM1036 – все те же проблемы, что и с TDA, но коэффициент искажений по некоторым данным около 0,05 %, это уже лучше, да и звучит она намного лучше, хотя дешевле чем TDA и всё равно не то, не Hi-Fi.

И тут я собрал предусилитель на трёх операционниках NE5532 – класс, когда ручки по центру, то как будто темброблока и нет вовсе - это то, что я хотел и искал! Есть режим линейности АЧХ, коэффициента гармоник на данные опреционники в даташите я почему то не нашёл, но есть данные что 0,007 %. Плохо, что нет тонкомпенсации и её реализация возможна опять же со специальным резистором. Как раз этот темброблок и пойдёт в состав моего полного усилителя. Эта схема взята с иностранного сайта по этой ссылке .

Думаю объяснять тут особо нечего

Плату в сети не нашёл, пришлось разрабатывать самому. Плата создана не для лазерно-утюжной технологии, я делаю платы по старинке маркером и травлю в хлорном железе.

Усилитель мощности

А вот собственно он, виновник торжества, покоривший меня своим звучанием и себестоимостью, усилитель мощности

Здесь я не буду ничего писать, наверное никто не сможет рассказать о нём лучше, чем его создатель, статью которого можно почитать

От себя лишь добавлю, что при напряжении +/- 27 Вольт среднеквадратичная мощность при подаче синусоиды частотой 1 кГц при 4-х омной нагрузке составила 104 Ватта и ещё - ничего лучше я пока ещё не слышал…

О сборке

В усилителе Радиотехника резисторы темброблока были впаяны в саму плату предусилителя и гайками крепились к планке, которая в свою очередь была связана с корпусом. Для установки в эти же отверстия импортных резисторов в этой планке нужно просверлить отверстия под выступ резистора диаметром 3 мм как на рисунках. Это обеспечит гарантию от проворота, к тому же данный выступ – это формально середина подковы резистора, поэтому сверлить отверстия необходимо как можно ровнее по горизонтали. С обратной стороны закрепляем резисторы гайками.

Отключение блока тембров в предусилителе у меня осуществляется с помощью реле, которое я запитал там же где и плату защиты, кнопка включения / выключения тембров выносится на переднюю панель (у меня слева).

После удаления основных внутренностей, я также удалил гнёзда “копирования входов” и наушников, остались отверстия на передней панели, что не очень красиво. В этом случае мне пригодились советские неполярные конденсаторы типа К50-6, обмотанные скотчем в один слой, которые очень хорошо вписались в эти отверстия, теперь это больше похоже на кнопки.

Самое сложное в монтировании усилителей мощности было – установка их на радиаторы. Необходимо было не сгибая сильно ножки транзисторов прикрепить их к радиатору, естественно через слой термопасты и слюду или терморезину как в моём случае. Для этого сверлим между рёбрами отверстия в заранее размеченных местах. Т.к. точно по середине я не попал – пришлось стачивать шляпки болтов, перпендикулярно пазу под отвёртку, что в конечном итоге стало ещё и лучшим вариантом, т.к. упираясь в ребро при закручивании гайки с обратной стороны болт не проворачивается.

Общий провод блока питания усилителя мощности с рамой корпуса непосредственно как предусилитель не соединять! Появляется низкочастотный гул, как раз поэтому проблема с питанием защиты так и осталась нерешённой, т.к. при присоединении общего провода защиты с общим проводом усилителя мощности также появляется небольшой гул. Поэтому схема защиты на данный момент функционирует только как схема задержки включения включения, в таком режиме никаких лишних шумов нет.

В качестве катушки в усилителе мощности прекрасно подошла катушка от Холтона - родного мощника Радиотехники.
При сборке не жалейте изоленты, флюса и припоя

Экономика

Радиотехника дохлая 150 р
Трансформатор 2х18 Вольт для УМ, что особо приятно производства нашего завода TopTransform г.Рыбинск 700 р
Диодный мост и конденсаторы усилителя мощности 410 р
Предусилитель на NE5532 530 р
Плата защиты и реле 130 р
УМ стоунколд 300 р один канал, т.е. стерео 600 р
Изготовление плат - текстолит, припой, флюс, хлорное железо, свёрла, фломастеры 165 р
Кнопки, провода, штекеры, конденсаторы в индикатор и прочее 125 р

Получается 2810 р

Впечатления

Первое, что бросается в уши – это детализация звука! Хорошая стереопанорама, но как и описано создателем стоунколда не в пространство, а для слушателя. Многие жалуются на S90 из-за неудачного среднечастотника, так вот играя с этим усилителем, этот недостаток компенсируется более выраженной серединкой и отличным воспроизведением вокала, высоких тоже вполне достаточно. Что касается баса – тут тоже всё в порядке, он чёткий, но не жёсткий.

Вот вам и Одиссей и Бриг, всё в Радиотехнике. Радиаторы предвыходных транзисторов тёплые, выходных – холодные, так и должно быть!

Мощность, как я уже сказал 100 Ватт на 4 Ома, замерить коэффициент искажений возможности нет, однако думаю он небольшой и если сравнивать относительно советских, то 0,01 % а то и меньше, по крайней мере на большой мощности он играет ещё чище чем Одиссей 010.

Очень доволен во-первых звуком, во-вторых тем, что сделал сам, в третьих соотношением цены и качества.

Финализируя всё выше написанное скажу, что с большим энтузиазмом на протяжении года я скупал советскую технику в поисках того, что будет стоять у меня на подоконнике и радовать своим звучанием, но время не стоит на месте и если когда-то эти вещи стоили приличные по тем меркам деньги и вполне устраивали своим качеством, сейчас нужно признать, что наша гражданская электроника осталась где-то там в 91 году и похоже как это не печально осталась там навсегда…Надо отдать должное всем советским вещам, мы пользуемся и разворовываем их до сих пор! Сейчас приходя в магазин радиодеталей можно купить КТ3102 года 87 (свежее просто нет) либо аналог ВС546, который новее дешевле и качественнее, естественно я выберу второе. И скажу честно, что не хотел продавать бриг, он мне нравился, там и детали военной приёмки, качество сборки и звука довольно высокое, однако когда я собрал стоунколд я окончательно убедился – моральное устаревание техники не пустые слова. Я слушаю его с отключённым предусилителем, мне не нужно выкручивать басы до дребезга стёкол, мне всего хватает и так. И что самое главное - присутствие странного чувства того, что любая песня звучит возможно именно так, как она и должна звучать, наверное это и есть High Fidelity!

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Мой блокнот
	Предусилитель
OP1-OP3	Операционный усилитель	NE5532	3	В блокнот
C101, C201	Конденсатор	47нФ	2	В блокнот
C102, C202	Конденсатор	1 нФ	2	В блокнот
C103, C203	Конденсатор	2.2 мкФ	2	В блокнот
R101, R201, R116, R216, R119, R219	Резистор	100 кОм	6	В блокнот
R102, R202, R112, R212	Резистор	1 кОм	4	В блокнот
R103, R203, R104, R204, R107-R109, R207-R209	Резистор	10 кОм	10	В блокнот
R105, R205, R106, R206	Резистор	22 кОм	4	В блокнот
R110, R210, R115, R215	Резистор	100 Ом	4	В блокнот
R111, R211	Резистор	10 Ом	2	В блокнот
R113, R213	Резистор	15 кОм	2	В блокнот
R114, R214	Резистор	33 кОм	2	В блокнот
R117, R217, R118, R218	Резистор	4.7 кОм	4	В блокнот
VR1A, VR1B, VR2A, VR2B, VR4A, VR4B	Подстроечный резистор	100 кОм	6	В блокнот
VR3	Подстроечный резистор	50 кОм	1	В блокнот
	Усилитель мощности 1 канал
OP1	Операционный усилитель	TL071	1	В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	BC546	1	В блокнот
VT2	Биполярный транзистор	BC556	1	В блокнот
VT3	Биполярный транзистор	TIP32C	1	В блокнот
VT4	Биполярный транзистор	TIP31C	1	В блокнот
VT5	Биполярный транзистор	TIP142	1	В блокнот
VT6	Биполярный транзистор	TIP147	1	В блокнот
VD1, VD2	Выпрямительный диод	1N4148	2	В блокнот
VD3, VD4, VD6, VD7	Выпрямительный диод	1N4007	4	В блокнот
VD11, VD12	Стабилитрон	1N4742	2	В блокнот
L1	Катушка индуктивности	2 мкГн	1	В блокнот
C1, C4, C6	Конденсатор	1 мкФ	3	В блокнот
C2	Конденсатор	500...5600 пФ	1	В блокнот
C3	Конденсатор	24 пФ	1	В блокнот
C5, C7		100 мкФ	2	В блокнот
C8, C10	Конденсатор	0.33 мкФ	2	В блокнот
C9, C11	Электролитический конденсатор	220 мкФ	2	В блокнот
C12	Конденсатор	150 пФ	1	В блокнот
R1	Резистор	47 кОм	1	В блокнот
R3	Резистор	200 Ом	1	В блокнот
R5, R6	Резистор	2 кОм	2	В блокнот
R7, R8	Резистор	180 Ом	2	В блокнот
R9	Резистор	39 Ом	1	В блокнот
R10	Резистор	22 Ом	1	В блокнот
R11	Резистор	3.9 кОм	1	В блокнот
R14	Резистор	4.7 кОм	1

История эта началась довольно давно, уже и не помню когда точно, думаю лет 6-8 назад. Приобрел я в местных «культтоварах» за $140 ресивер BBK AV321T. Приобрел с одной единственной целью - использование его в качестве усилителя мощности. Прочитал на него сервис-мануал и даже не поверил, что он имеет такую начинку. Ни разу он у меня не работал в той среде, которой задумал китайский создатель - в домашнем кинотеатре. Однако за эти деньги я получил довольно многое: тороидальный трансформатор, неплохой по конструкции блок питания с шунтированными диодами и двумя конденсаторами по 15 т.мкФ, классическая схема усилителя мощности. Заявленная мощность - 80 Вт на канал в стерео, самые что ни есть настоящие. Он у меня так и трудился в качестве контрольного усилителя от внешней звуковой карты с ПК, потом одно время появился ламповый пред. Однако в силу жизненных обстоятельств востребован он был где-то всего пару лет и потом остался не у дел.

Прошло время, и я смог собрать себе проигрыватель винила на базе Унитры 602 первой модификации. Совершенно случайно смог ее купить за символические деньги практически в первозданном виде - пролежала более 30 лет на антресоли. Вот теперь я и стал подыскивать усиление для этого проигрывателя и решил перевести старенький ресивер на новый уровень и собрать полноценный усилитель с фонокорректором.

В результате чего от ВВК остался корпус и трансформатор с платами блока питания и усилителя мощности. Все остальное было удалено, больше всего мне не нравилась зеркальная лицевая панель:)

"Останки" BBK

Если бы пришлось покупать все это по отдельности, то сумма оказалось бы намного больше $200.

Еще ранее, сразу после покупки, платы блоков питания и усилителя мощности были подвергнуты модернизации. На этих платах были продублированы акустическим проводом земля и силовые дорожки от блока питания до выводов оконечных транзисторов и от транзисторов к реле защиты, и далее на акустические терминалы, которые тоже были заменены. На транзисторы, стоящие перед оконечными, установлены дополнительно радиаторы.

Была сделана новая лицевая панель из искусственного камня, очень уж нравится этот материал. От старенького усилителя «Одиссей 010» позаимствованы наборный регулятор громкости, селектор входов и блок фонокорректора.

Больше всего пришлось повозиться именно с фонокорректором. Произведена полная ревизия, некоторые транзисторы были заменены. Фонокорректор выполнен на двух моно платах без единого конденсатора. В итоге, на пути сигнала от головки звукоснимателя до терминала АС находится всего один конденсатор, я поставил первоначально отечественный К73-17. Конечно, можно было выбрать что-то более интересное и подороже, но я и ранее их использовал, поэтому результат был ожидаем. Разводка сигнала произведена микрофонным кабелем из меди, хорошая экранировка, цена всего 40р/м. Я, правда, убедился, что кабель этот ни чего плохого собой не представляет, на слух он ни чем не хуже кабеля, который я ставил в проигрыватель, тоже медный, недорогой. Хотя, опять же, можно вложится и в более дорогой вариант. В итоге получился полноценный стереоусилитель в духе минимализма.

Не удержался и поставил MKP Jantzen Standart Z-Cap вместо к73-17

Крупным планом регулятор громкости и трансформатор

Сейчас усилитель в режиме тестирования работает именно с проигрывателем для пластинок. Звучание достоверное, больше похоже на мониторное, возможно немного не хватает деликатности, на поверхность выводятся все недостатки записи, сложно предъявить претензии к звучанию, учитывая его небольшую стоимость. Если будет время, постараюсь сравнить его с чем-нибудь. Но сейчас просто хочется слушать винил. Усилитель работает с самодельными двухполосными АС. Если будет интересно, расскажу об этом проекте, правда не уверен, что его смогут повторить - масса тонкостей на этом пути поджидает желающего повторить их.

Уже в процессе написания статьи не удержался и поставил MKP Jantzen Standart Z-Cap вместо к73-17. Результат сразу стал слышен - повысилось разрешение, сцена стала более рельефная.

А вообще - это ведь очень интересно. И самое главное, все вносимые изменения слышны и представляют огромный простор для творчества.

В итоге затраты составили менее $200, но получился очень добротный усилитель. Самое достойное в нем, на мой взгляд - это дискретный регулятор громкости. А самое дорогое по внесенному добавлению - Jantzen Z-Cap.

С удовольствием отвечу на вопросы.

– Сосед запарил по батарее стучать. Сделал музыку громче, чтобы его не слышать.
(Из фольклора аудиофилов).

Эпиграф иронический, но аудиофил совсем не обязательно «больной на всю голову» с физиономией Джоша Эрнеста на брифинге по вопросам отношений с РФ, которого «прёт» оттого, что соседи «счастливы». Кто-то хочет слушать серьезную музыку дома как в зале. Качество аппаратуры для этого нужно такое, какое у любителей децибел громкости как таковых просто не помещается там, где у здравомыслящих людей ум, но у последних оный за разум заходит от цен на подходящие усилители (УМЗЧ, усилитель мощности звуковой частоты). А у кого-то попутно возникает желание приобщиться к полезным и увлекательным сферам деятельности – технике воспроизведения звука и вообще электронике. Которые в век цифровых технологий неразрывно связаны и могут стать высокодоходной и престижной профессией. Оптимальный во всех отношениях первый шаг в этом деле – сделать усилитель своими руками: именно УМЗЧ позволяет с начальной подготовкой на базе школьной физики на одном и том же столе пройти путь от простейших конструкций на полвечера (которые, тем не менее, неплохо «поют») до сложнейших агрегатов, через которые с удовольствием сыграет и хорошая рок-группа. Цель данной публикации – осветить первые этапы этого пути для начинающих и, возможно, сообщить кое-что новое опытным.

Простейшие

Итак, для начала попробуем сделать усилитель звука, который просто работает. Чтобы основательно вникнуть в звукотехнику, придется постепенно освоить довольно много теоретического материала и не забывать по мере продвижения обогащать багаж знаний. Но любая «умность» усваивается легче, когда видишь и щупаешь, как она работает «в железе». В этой статье далее тоже без теории не обойдется – в том, что нужно знать поначалу и что возможно пояснить без формул и графиков. А пока достаточно будет умения и пользоваться мультитестером.

Примечание: если вы до сих пор не паяли электронику, учтите – ее компоненты нельзя перегревать! Паяльник – до 40 Вт (лучше 25 Вт), максимально допустимое время пайки без перерыва – 10 с. Паяемый вывод для теплоотвода удерживается в 0,5-3 см от места пайки со стороны корпуса прибора медицинским пинцетом. Кислотные и др. активные флюсы применять нельзя! Припой – ПОС-61.

Слева на рис. – простейший УМЗЧ, «который просто работает». Его можно собрать как на германиевых, так и на кремниевых транзисторах.

На этой крошке удобно осваивать азы наладки УМЗЧ с непосредственными связями между каскадами, дающими наиболее чистый звук:

Перед первым включением питания нагрузку (динамик) отключаем;
Вместо R1 впаиваем цепочку из постоянного резистора на 33 кОм и переменного (потенциометра) на 270 кОм, т.е. первый прим. вчетверо меньшего, а второй прим. вдвое большего номинала против исходного по схеме;
Подаем питание и, вращая движок потенциометра, в точке, обозначенной крестиком, выставляем указанный ток коллектора VT1;
Снимаем питание, выпаиваем временные резисторы и замеряем их общее сопротивление;
В качестве R1 ставим резистор номинала из стандартного ряда, ближайшего к измеренному;
Заменяем R3 на цепочку постоянный 470 Ом + потенциометр 3,3 кОм;
Так же, как по пп. 3-5, в т. а выставляем напряжение, равное половине напряжения питания.

Точка а, откуда снимается сигнал в нагрузку это т. наз. средняя точка усилителя. В УМЗЧ с однополярным питанием в ней выставляют половину его значения, а в УМЗЧ в двухполярным питанием – ноль относительно общего провода. Это называется регулировкой баланса усилителя. В однополярных УМЗЧ с емкостной развязкой нагрузки отключать ее на время наладки не обязательно, но лучше привыкать делать это рефлекторно: разбалансированный 2-полярный усилитель с подключенной нагрузкой способен сжечь свои же мощные и дорогие выходные транзисторы, а то и «новый, хороший» и очень дорогой мощный динамик.

Примечание: компоненты, требующие подбора при наладке устройства в макете, на схемах обозначаются или звездочкой (*), или штрихом-апострофом (‘).

В центре на том же рис. – простой УМЗЧ на транзисторах, развивающий уже мощность до 4-6 Вт на нагрузке 4 Ом. Хотя и работает он, как и предыдущий, в т. наз. классе AB1, не предназначенном для Hi-Fi озвучивания, но, если заменить парой таких усилитель класса D (см. далее) в дешевых китайских компьютерных колонках, их звучание заметно улучшается. Здесь узнаем еще одну хитрость: мощные выходные транзисторы нужно ставить на радиаторы. Компоненты, требующие дополнительного охлаждения, на схемах обводятся пунктиром; правда, далеко не всегда; иногда – с указанием необходимой рассеивающей площади теплоотвода. Наладка этого УМЗЧ – балансировка с помощью R2.

Справа на рис. – еще не монстр на 350 Вт (как был показан в начале статьи), но уже вполне солидный зверюга: простой усилитель на транзисторах мощностью 100 Вт. Музыку через него слушать можно, но не Hi-Fi, класс работы – AB2. Однако для озвучивания площадки для пикника или собрания на открытом воздухе, школьного актового или небольшого торгового зала он вполне пригоден. Любительская рок-группа, имея по такому УМЗЧ на инструмент, может успешно выступать.

В этом УМЗЧ проявляются еще 2 хитрости: во-первых, в очень мощных усилителях каскад раскачки мощного выхода тоже нужно охлаждать, поэтому VT3 ставят на радиатор от 100 кв. см. Для выходных VT4 и VT5 нужны радиаторы от 400 кв. см. Во-вторых, УМЗЧ с двухполярным питанием совсем без нагрузки не балансируются. То один, то другой выходной транзистор уходит в отсечку, а сопряженный в насыщение. Затем, на полном напряжении питания скачки тока при балансировке способны вывести из строя выходные транзисторы. Поэтому для балансировки (R6, догадались?) усилитель запитывают от +/–24 В, а вместо нагрузки включают проволочный резистор 100…200 Ом. Кстати, закорючки в некоторых резисторах на схеме – римские цифры, обозначающие их необходимую мощность рассеяния тепла.

Примечание: источник питания для этого УМЗЧ нужен мощностью от 600 Вт. Конденсаторы сглаживающего фильтра – от 6800 мкФ на 160 В. Параллельно электролитическим конденсаторам ИП включаются керамические по 0,01 мкФ для предотвращения самовозбуждения на ультразвуковых частотах, способного мгновенно сжечь выходные транзисторы.

На полевиках

На след. рис. – еще один вариант достаточно мощного УМЗЧ (30 Вт, а при напряжении питания 35 В – 60 Вт) на мощных полевых транзисторах:

Звук от него уже тянет на требования к Hi-Fi начального уровня (если, разумеется, УМЗЧ работает на соотв. акустические системы, АС). Мощные полевики не требуют большой мощности для раскачки, поэтому и предмощного каскада нет. Еще мощные полевые транзисторы ни при каких неисправностях не сжигают динамики – сами быстрее сгорают. Тоже неприятно, но все-таки дешевле, чем менять дорогую басовую головку громкоговорителя (ГГ). Балансировка и вообще наладка данному УМЗЧ не требуются. Недостаток у него, как у конструкции для начинающих, всего один: мощные полевые транзисторы много дороже биполярных для усилителя с такими же параметрами. Требования к ИП – аналогичные пред. случаю, но мощность его нужна от 450 Вт. Радиаторы – от 200 кв. см.

Примечание: не надо строить мощные УМЗЧ на полевых транзисторах для импульсных источников питания, напр. компьютерных. При попытках «загнать» их в активный режим, необходимый для УМЗЧ, они или просто сгорают, или звук дают слабый, а по качеству «никакой». То же касается мощных высоковольтных биполярных транзисторов, напр. из строчной развертки старых телевизоров.

Сразу вверх

Если вы уже сделали первые шаги, то вполне естественным будет желание построить УМЗЧ класса Hi-Fi, не вдаваясь слишком глубоко в теоретические дебри. Для этого придется расширить приборный парк – нужен осциллограф, генератор звуковых частот (ГЗЧ) и милливольтметр переменного тока с возможностью измерения постоянной составляющей. Прототипом для повторения лучше взять УМЗЧ Е. Гумели, подробно описанный в «Радио» №1 за 1989 г. Для его постройки понадобится немного недорогих доступных компонент, но качество удовлетворяет весьма высоким требованиям: мощность до 60 Вт, полоса 20-20 000 Гц, неравномерность АЧХ 2 дБ, коэффициент нелинейных искажений (КНИ) 0,01%, уровень собственных шумов –86 дБ. Однако наладить усилитель Гумели достаточно сложно; если вы с ним справитесь, можете браться за любой другой. Впрочем, кое-какие из известных ныне обстоятельств намного упрощают налаживание данного УМЗЧ, см. ниже. Имея в виду это и то, что в архивы «Радио» пробраться не всем удается, уместно будет повторить основные моменты.

Схемы простого высококачественного УМЗЧ

Схемы УМЗЧ Гумели и спецификация к ним даны на иллюстрации. Радиаторы выходных транзисторов – от 250 кв. см. для УМЗЧ по рис. 1 и от 150 кв. см. для варианта по рис. 3 (нумерация оригинальная). Транзисторы предвыходного каскада (КТ814/КТ815) устанавливаются на радиаторы, согнутые из алюминиевых пластин 75х35 мм толщиной 3 мм. Заменять КТ814/КТ815 на КТ626/КТ961 не стоит, звук заметно не улучшается, но налаживание серьезно затрудняется.

Этот УМЗЧ очень критичен к электропитанию, топологии монтажа и общей, поэтому налаживать его нужно в конструктивно законченном виде и только со штатным источником питания. При попытке запитать от стабилизированного ИП выходные транзисторы сгорают сразу. Поэтому на рис. даны чертежи оригинальных печатных плат и указания по наладке. К ним можно добавить что, во-первых, если при первом включении заметен «возбуд», с ним борются, меняя индуктивность L1. Во-вторых, выводы устанавливаемых на платы деталей должны быть не длиннее 10 мм. В-третьих, менять топологию монтажа крайне нежелательно, но, если очень надо, на стороне проводников обязательно должен быть рамочный экран (земляная петля, выделена цветом на рис.), а дорожки электропитания должны проходить вне ее.

Примечание: разрывы в дорожках, к которым подключаются базы мощных транзисторов – технологические, для налаживания, после чего запаиваются каплями припоя.

Налаживание данного УМЗЧ много упрощается, а риск столкнуться с «возбудом» в процессе пользования сводится к нулю, если:

Минимизировать межблочный монтаж, поместив платы на радиаторах мощных транзисторов.
Полностью отказаться от разъемов внутри, выполнив весь монтаж только пайкой. Тогда не нужны будут R12, R13 в мощном варианте или R10 R11 в менее мощном (на схемах они пунктирные).
Использовать для внутреннего монтажа аудиопровода из бескислородной меди минимальной длины.

При выполнении этих условий с возбуждением проблем не бывает, а налаживание УМЗЧ сводится к рутинной процедуре, описанной на рис.

Провода для звука

Аудиопровода не досужая выдумка. Необходимость их применения в настоящее время несомненна. В меди с примесью кислорода на гранях кристаллитов металла образуется тончайшая пленочка окисла. Оксиды металлов полупроводники и, если ток в проводе слабый без постоянной составляющей, его форма искажается. По идее, искажения на мириадах кристаллитов должны компенсировать друг друга, но самая малость (похоже, обусловленная квантовыми неопределенностями) остается. Достаточная, чтобы быть замеченной взыскательными слушателями на фоне чистейшего звука современных УМЗЧ.

Производители и торговцы без зазрения совести подсовывают вместо бескислородной обычную электротехническую медь – отличить одну от другой на глаз невозможно. Однако есть сфера применения, где подделка не проходит однозначно: кабель витая пара для компьютерных сетей. Положить сетку с длинными сегментами «леварем», она или вовсе не запустится, или будет постоянно глючить. Дисперсия импульсов, понимаешь ли.

Автор, когда только еще пошли разговоры об аудиопроводах, понял, что, в принципе, это не пустая болтовня, тем более, что бескислородные провода к тому времени уже давно использовались в технике спецназначения, с которой он по роду деятельности был хорошо знаком. Взял тогда и заменил штатный шнур своих наушников ТДС-7 самодельным из «витухи» с гибкими многожильными проводами. Звук, на слух, стабильно улучшился для сквозных аналоговых треков, т.е. на пути от студийного микрофона до диска нигде не подвергавшихся оцифровке. Особенно ярко зазвучали записи на виниле, сделанные по технологии DMM (Direct Meta lMastering, непосредственное нанесение металла). После этого межблочный монтаж всего домашнего аудио был переделан на «витушный». Тогда улучшение звучания стали отмечать и совершенно случайные люди, к музыке равнодушные и заранее не предуведомленные.

Как сделать межблочные провода из витой пары, см. след. видео.

Видео: межблочные провода из витой пары своими руками

К сожалению, гибкая «витуха» скоро исчезла из продажи – плохо держалась в обжимаемых разъемах. Однако, к сведению читателей, только из бескислородной меди делается гибкий «военный» провод МГТФ и МГТФЭ (экранированный). Подделка невозможна, т.к. на обычной меди ленточная фторопластовая изоляция довольно быстро расползается. МГТФ сейчас есть в широкой продаже и стоит много дешевле фирменных, с гарантией, аудиопроводов. Недостаток у него один: его невозможно выполнить расцвеченным, но это можно исправить бирками. Есть также и бескислородные обмоточные провода, см. далее.

Теоретическая интермедия

Как видим, уже на первых порах освоения звукотехники нам пришлось столкнуться с понятием Hi-Fi (High Fidelity), высокая верность воспроизведения звука. Hi-Fi бывают разных уровней, которые ранжируются по след. основным параметрам:

Полосе воспроизводимых частот.
Динамическому диапазону – отношению в децибелах (дБ) максимальной (пиковой) выходной мощности к уровню собственных шумов.
Уровню собственных шумов в дБ.
Коэффициенту нелинейных искажений (КНИ) на номинальной (долговременной) выходной мощности. КНИ на пиковой мощности принимается 1% или 2% в зависимости от методики измерений.
Неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосе воспроизводимых частот. Для АС – отдельно на низких (НЧ, 20-300 Гц), средних (СЧ, 300-5000 Гц) и высоких (ВЧ, 5000-20 000 Гц) звуковых частотах.

Примечание: отношение абсолютных уровней каких-либо величин I в (дБ) определяется как P(дБ) = 20lg(I1/I2). Если I1

Все тонкости и нюансы Hi-Fi нужно знать, занимаясь проектированием и постройкой АС, а что касается самодельного Hi-Fi УМЗЧ для дома, то, прежде чем переходить к таким, нужно четко уяснить себе требования к их мощности, необходимой для озвучивания данного помещения, динамическому диапазону (динамике), уровню собственных шумов и КНИ. Добиться от УМЗЧ полосы частот 20-20 000 Гц с завалом на краях по 3 дБ и неравномерностью АЧХ на СЧ в 2 дБ на современной элементной базе не составляет больших сложностей.

Громкость

Мощность УМЗЧ не самоцель, она должна обеспечивать оптимальную громкость воспроизведения звука в данном помещении. Определить ее можно по кривым равной громкости, см. рис. Естественных шумов в жилых помещениях тише 20 дБ не бывает; 20 дБ это лесная глушь в полный штиль. Уровень громкости в 20 дБ относительно порога слышимости это порог внятности – шепот разобрать еще можно, но музыка воспринимается только как факт ее наличия. Опытный музыкант может определить, какой инструмент играет, но что именно – нет.

40 дБ – нормальный шум хорошо изолированной городской квартиры в тихом районе или загородного дома – представляет порог разборчивости. Музыку от порога внятности до порога разборчивости можно слушать при наличии глубокой коррекции АЧХ, прежде всего по басам. Для этого в современные УМЗЧ вводят функцию MUTE (приглушка, мутирование, не мутация!), включающую соотв. корректирующие цепи в УМЗЧ.

90 дБ – уровень громкости симфонического оркестра в очень хорошем концертном зале. 110 дБ может выдать оркестр расширенного состава в зале с уникальной акустикой, каких в мире не более 10, это порог восприятия: звуки громче воспринимаются еще как различимый по смыслу с усилием воли, но уже раздражающий шум. Зона громкости в жилых помещениях 20-110 дБ составляет зону полной слышимости, а 40-90 дБ – зону наилучшей слышимости, в которой неподготовленные и неискушенные слушатели вполне воспринимают смысл звука. Если, конечно, он в нем есть.

Мощность

Расчет мощности аппаратуры по заданной громкости в зоне прослушивания едва ли не основная и самая трудная задача электроакустики. Для себя в условиях лучше идти от акустических систем (АС): рассчитать их мощность по упрощенной методике, и принять номинальную (долговременную) мощность УМЗЧ равной пиковой (музыкальной) АС. В таком случае УМЗЧ не добавит заметно своих искажений к таковым АС, они и так основной источник нелинейности в звуковом тракте. Но и делать УМЗЧ слишком мощным не следует: в таком случае уровень его собственных шумов может оказаться выше порога слышимости, т.к. считается он от уровня напряжения выходного сигнала на максимальной мощности. Если считать совсем уж просто, то для комнаты обычной квартиры или дома и АС с нормальной характеристической чувствительностью (звуковой отдачей) можно принять след. значения оптимальной мощности УМЗЧ:

До 8 кв. м – 15-20 Вт.
8-12 кв. м – 20-30 Вт.
12-26 кв. м – 30-50 Вт.
26-50 кв. м – 50-60 Вт.
50-70 кв. м – 60-100 Вт.
70-100 кв. м – 100-150 Вт.
100-120 кв. м – 150-200 Вт.
Более 120 кв. м – определяется расчетом по данным акустических измерений на месте.

Динамика

Динамический диапазон УМЗЧ определяется по кривым равной громкости и пороговым значениям для разных степеней восприятия:

Симфоническая музыка и джаз с симфоническим сопровождением – 90 дБ (110 дБ – 20 дБ) идеал, 70 дБ (90 дБ – 20 дБ) приемлемо. Звук с динамикой 80-85 дБ в городской квартире не отличит от идеального никакой эксперт.
Прочие серьезные музыкальные жанры – 75 дБ отлично, 80 дБ «выше крыши».
Попса любого рода и саундтреки к фильмам – 66 дБ за глаза хватит, т.к. данные опусы уже при записи сжимаются по уровням до 66 дБ и даже до 40 дБ, чтобы можно было слушать на чем угодно.

Динамический диапазон УМЗЧ, правильно выбранного для данного помещения, считают равным его уровню собственных шумов, взятому со знаком +, это т. наз. отношение сигнал/шум.

КНИ

Нелинейные искажения (НИ) УМЗЧ это составляющие спектра выходного сигнала, которых не было во входном. Теоретически НИ лучше всего «затолкать» под уровень собственных шумов, но технически это очень трудно реализуемо. На практике берут в расчет т. наз. эффект маскировки: на уровнях громкости ниже прим. 30 дБ диапазон воспринимаемых человеческим ухом частот сужается, как и способность различать звуки по частоте. Музыканты слышат ноты, но оценить тембр звука затрудняются. У людей без музыкального слуха эффект маскировки наблюдается уже на 45-40 дБ громкости. Поэтому УМЗЧ с КНИ 0,1% (–60 дБ от уровня громкости в 110 дБ) оценит как Hi-Fi рядовой слушатель, а с КНИ 0,01% (–80 дБ) можно считать не искажающим звук.

Лампы

Последнее утверждение, возможно, вызовет неприятие, вплоть до яростного, у адептов ламповой схемотехники: мол, настоящий звук дают только лампы, причем не просто какие-то, а отдельные типы октальных. Успокойтесь, господа – особенный ламповый звук не фикция. Причина – принципиально различные спектры искажений у электронных ламп и транзисторов. Которые, в свою очередь, обусловлены тем, что в лампе поток электронов движется в вакууме и квантовые эффекты в ней не проявляются. Транзистор же прибор квантовый, там неосновные носители заряда (электроны и дырки) движутся в кристалле, что без квантовых эффектов вообще невозможно. Поэтому спектр ламповых искажений короткий и чистый: в нем четко прослеживаются только гармоники до 3-й – 4-й, а комбинационных составляющих (сумм и разностей частот входного сигнала и их гармоник) очень мало. Поэтому во времена вакуумной схемотехники КНИ называли коэффициентом гармоник (КГ). У транзисторов же спектр искажений (если они измеримы, оговорка случайная, см. ниже) прослеживается вплоть до 15-й и более высоких компонент, и комбинационных частот в нем хоть отбавляй.

На первых порах твердотельной электроники конструкторы транзисторных УМЗЧ брали для них привычный «ламповый» КНИ в 1-2%; звук с ламповым спектром искажений такой величины рядовыми слушателями воспринимается как чистый. Между прочим, и самого понятия Hi-Fiтогда еще не было. Оказалось – звучат тускло и глухо. В процессе развития транзисторной техники и выработалось понимание, что такое Hi-Fi и что для него нужно.

В настоящее время болезни роста транзисторной техники успешно преодолены и побочные частоты на выходе хорошего УМЗЧ с трудом улавливаются специальными методами измерений. А ламповую схемотехнику можно считать перешедшей в разряд искусства. Его основа может быть любой, почему же электронике туда нельзя? Тут уместна будет аналогия с фотографией. Никто не сможет отрицать, что современная цифрозеркалка дает картинку неизмеримо более четкую, подробную, глубокую по диапазону яркостей и цвета, чем фанерный ящичек с гармошкой. Но кто-то крутейшим Никоном «клацает фотки» типа «это мой жирный кошак нажрался как гад и дрыхнет раскинув лапы», а кто-то Сменой-8М на свемовскую ч/б пленку делает снимок, перед которым на престижной выставке толпится народ.

Примечание: и еще раз успокойтесь – не все так плохо. На сегодня у ламповых УМЗЧ малой мощности осталось по крайней мере одно применение, и не последней важности, для которого они технически необходимы.

Опытный стенд

Многие любители аудио, едва научившись паять, тут же «уходят в лампы». Это ни в коем случае не заслуживает порицания, наоборот. Интерес к истокам всегда оправдан и полезен, а электроника стала таковой на лампах. Первые ЭВМ были ламповыми, и бортовая электронная аппаратура первых космических аппаратов была тоже ламповой: транзисторы тогда уже были, но не выдерживали внеземной радиации. Между прочим, тогда под строжайшим секретом создавались и ламповые… микросхемы! На микролампах с холодным катодом. Единственное известное упоминание о них в открытых источниках есть в редкой книге Митрофанова и Пикерсгиля «Современные приемно-усилительные лампы».

Но хватит лирики, к делу. Для любителей повозиться с лампами на рис. – схема стендового лампового УМЗЧ, предназначенного именно для экспериментов: SA1 переключается режим работы выходной лампы, а SA2 – напряжение питания. Схема хорошо известна в РФ, небольшая доработка коснулась только выходного трансформатора: теперь можно не только «гонять» в разных режимах родную 6П7С, но и подбирать для других ламп коэффициент включения экранной сетки в ульралинейном режиме; для подавляющего большинства выходных пентодов и лучевых тетродов он или 0,22-0,25, или 0,42-0,45. Об изготовлении выходного трансформатора см. ниже.

Гитаристам и рокерам

Это тот самый случай, когда без ламп не обойтись. Как известно, электрогитара стала полноценным солирующим инструментом после того, как предварительно усиленный сигнал со звукоснимателя стали пропускать через специальную приставку – фьюзер – преднамеренно искажающую его спектр. Без этого звук струны был слишком резким и коротким, т.к. электромагнитный звукосниматель реагирует только на моды ее механических колебаний в плоскости деки инструмента.

Вскоре выявилось неприятное обстоятельство: звучание электрогитары с фьюзером обретает полную силу и яркость только на больших громкостях. Особенно это проявляется для гитар со звукоснимателем типа хамбакер, дающим самый «злой» звук. А как быть начинающему, вынужденному репетировать дома? Не идти же в зал выступать, не зная точно, как там зазвучит инструмент. И просто любителям рока хочется слушать любимые вещи в полном соку, а рокеры народ в общем-то приличный и неконфликтный. По крайней мере те, кого интересует именно рок-музыка, а не антураж с эпатажем.

Так вот, оказалось, что роковый звук появляется на уровнях громкости, приемлемых для жилых помещений, если УМЗЧ ламповый. Причина – специфическое взаимодействие спектра сигнала с фьюзера с чистым и коротким спектром ламповых гармоник. Тут снова уместна аналогия: ч/б фото может быть намного выразительнее цветного, т.к. оставляет для просмотра только контур и свет.

Тем, кому ламповый усилитель нужен не для экспериментов, а в силу технической необходимости, долго осваивать тонкости ламповой электроники недосуг, они другим увлечены. УМЗЧ в таком случае лучше делать бестрансформаторный. Точнее – с однотактным согласующим выходным трансформатором, работающим без постоянного подмагничивания. Такой подход намного упрощает и ускоряет изготовление самого сложного и ответственного узла лампового УМЗЧ.

“Бестрансформаторный” ламповый выходной каскад УМЗЧ и предварительные усилители к нему

Справа на рис. дана схема бестрансформаторного выходного каскада лампового УМЗЧ, а слева – варианты предварительного усилителя для него. Вверху – с регулятором тембра по классической схеме Баксандала, обеспечивающей достаточно глубокую регулировку, но вносящей небольшие фазовые искажения в сигнал, что может быть существенно при работе УМЗЧ на 2-полосную АС. Внизу – предусилитель с регулировкой тембра попроще, не искажающей сигнал.

Но вернемся к «оконечнику». В ряде зарубежных источников данная схема считается откровением, однако идентичная ей, за исключением емкости электролитических конденсаторов, обнаруживается в советском «Справочнике радиолюбителя» 1966 г. Толстенная книжища на 1060 страниц. Не было тогда интернета и баз данных на дисках.

Там же, справа на рис., коротко, но ясно описаны недостатки этой схемы. Усовершенствованная, из того же источника, дана на след. рис. справа. В ней экранная сетка Л2 запитана от средней точки анодного выпрямителя (анодная обмотка силового трансформатора симметричная), а экранная сетка Л1 через нагрузку. Если вместо высокоомных динамиков включить согласующий трансформатор с обычным динамиков, как в пред. схеме, выходная мощность составить ок. 12 Вт, т.к. активное сопротивление первичной обмотки трансформатора много меньше 800 Ом. КНИ этого оконечного каскада с трансформаторным выходом – прим. 0,5%

Как сделать трансформатор?

Главные враги качества мощного сигнального НЧ (звукового) трансформатора – магнитное поле рассеяния, силовые линии которого замыкаются, обходя магнитопровод (сердечник), вихревые токи в магнитопроводе (токи Фуко) и, в меньшей степени – магнитострикция в сердечнике. Из-за этого явления небрежно собранный трансформатор «поет», гудит или пищит. С токами Фуко борются, уменьшая толщину пластин магнитопровода и дополнительно изолируя их лаком при сборке. Для выходных трансформаторов оптимальная толщина пластин – 0,15 мм, максимально допустимая – 0,25 мм. Брать для выходного трансформатора пластины тоньше не следует: коэффициент заполнения керна (центрального стержня магнитопровода) сталью упадет, сечение магнитопровода для получения заданной мощности придется увеличить, отчего искажения и потери в нем только возрастут.

В сердечнике звукового трансформатора, работающего с постоянным подмагничиванием (напр., анодным током однотактного выходного каскада) должен быть небольшой (определяется расчетом) немагнитный зазор. Наличие немагнитного зазора, с одной стороны, уменьшает искажения сигнала от постоянного подмагничивания; с другой – в магнитопроводе обычного типа увеличивает поле рассеяния и требует сердечника большего сечения. Поэтому немагнитный зазор нужно рассчитывать на оптимум и выполнять как можно точнее.

Для трансформаторов, работающих с подмагничиванием, оптимальный тип сердечника – из пластин Шп (просеченных), поз. 1 на рис. В них немагнитный зазор образуется при просечке керна и потому стабилен; его величина указывается в паспорте на пластины или замеряется набором щупов. Поле рассеяния минимально, т.к. боковые ветви, через которые замыкается магнитный поток, цельные. Из пластин Шп часто собирают и сердечники трансформаторов без подмагничивания, т.к. пластины Шп делают из высококачественной трансформаторной стали. В таком случае сердечник собирают вперекрышку (пластины кладут просечкой то в одну, то в другую сторону), а его сечение увеличивают на 10% против расчетного.

Трансформаторы без подмагничивания лучше мотать на сердечниках УШ (уменьшенной высоты с уширенными окнами), поз. 2. В них уменьшение поля рассеяния достигается за счет уменьшения длины магнитного пути. Поскольку пластины УШ доступнее Шп, из них часто набирают и сердечники трансформаторов с подмагничиванием. Тогда сборку сердечника ведут внакрой: собирают пакет из Ш-пластин, кладут полоску непроводящего немагнитного материала толщиной в величину немагнитного зазора, накрывают ярмом из пакета перемычек и стягивают все вместе обоймой.

Примечание: «звуковые» сигнальные магнитопроводы типа ШЛМ для выходных трансформаторов высококачественных ламповых усилителей мало пригодны, у них большое поле рассеяния.

На поз. 3 дана схема размеров сердечника для расчета трансформатора, на поз. 4 конструкция каркаса обмоток, а на поз. 5 – выкройки его деталей. Что до трансформатора для «бестрансформаторного» выходного каскада, то его лучше делать на ШЛМме вперекрышку, т.к. подмагничивание ничтожно мало (ток подмагничивания равен току экранной сетки). Главная задача тут – сделать обмотки как можно компактнее с целью уменьшения поля рассеяния; их активное сопротивление все равно получится много меньше 800 Ом. Чем больше свободного места останется в окнах, тем лучше получился трансформатор. Поэтому обмотки мотают виток к витку (если нет намоточного станка, это маета ужасная) из как можно более тонкого провода, коэффициент укладки анодной обмотки для механического расчета трансформатора берут 0,6. Обмоточный провод – марок ПЭТВ или ПЭММ, у них жила бескислородная. ПЭТВ-2 или ПЭММ-2 брать не надо, у них от двойной лакировки увеличенный наружный диаметр и поле рассеяния будет больше. Первичную обмотку мотают первой, т.к. именно ее поле рассеяния больше всего влияет на звук.

Железо для этого трансформатора нужно искать с отверстиями в углах пластин и стяжными скобами (см. рис. справа), т.к. «для полного счастья» сборка магнитопровода производится в след. порядке (разумеется, обмотки с выводами и наружной изоляцией должны быть уже на каркасе):

Готовят разбавленный вдвое акриловый лак или, по старинке, шеллак;
Пластины с перемычками быстро покрывают лаком с одной стороны и как можно быстрее, не придавливая сильно, вкладывают в каркас. Первую пластину кладут лакированной стороной внутрь, следующую – нелакированной стороной к лакированной первой и т.д;
Когда окно каркаса заполнится, накладывают скобы и туго стягивают болтами;
Через 1-3 мин, когда выдавливание лака из зазоров видимо прекратится, добавляют пластин снова до заполнения окна;
Повторяют пп. 2-4, пока окно не будет туго набито сталью;
Снова туго стягивают сердечник и сушат на батарее и т.п. 3-5 суток.

Собранный по такой технологии сердечник имеет очень хорошие изоляцию пластин и заполнение сталью. Потерь на магнитострикцию вообще не обнаруживается. Но учтите – для сердечников их пермаллоя данная методика неприменима, т.к. от сильных механических воздействий магнитные свойства пермаллоя необратимо ухудшаются!

На микросхемах

УМЗЧ на интегральных микросхемах (ИМС) делают чаще всего те, кого устраивает качество звука до среднего Hi-Fi, но более привлекает дешевизна, быстрота, простота сборки и полное отсутствие каких-либо наладочных процедур, требующих специальных знаний. Попросту, усилитель на микросхемах – оптимальный вариант для «чайников». Классика жанра здесь – УМЗЧ на ИМС TDA2004, стоящей на серии, дай бог памяти, уже лет 20, слева на рис. Мощность – до 12 Вт на канал, напряжение питания – 3-18 В однополярное. Площадь радиатора – от 200 кв. см. для максимальной мощности. Достоинство – способность работать на очень низкоомную, до 1,6 Ом, нагрузку, что позволяет снимать полную мощность при питании от бортовой сети 12 В, а 7-8 Вт – при 6-вольтовом питании, напр., на мотоцикле. Однако выход TDA2004 в классе В некомплементарный (на транзисторах одинаковой проводимости), поэтому звучок точно не Hi-Fi: КНИ 1%, динамика 45 дБ.

Более современная TDA7261 звук дает не лучше, но мощнее, до 25 Вт, т.к. верхний предел напряжения питания увеличен до 25 В. Нижний, 4,5 В, все еще позволяет запитываться от 6 В бортсети, т.е. TDA7261 можно запускать практически от всех бортсетей, кроме самолетной 27 В. С помощью навесных компонент (обвязки, справа на рис.) TDA7261 может работать в режиме мутирования и с функцией St-By (Stand By, ждать), переводящей УМЗЧ в режим минимального энергопотребления при отсутствии входного сигнала в течение определенного времени. Удобства стоят денег, поэтому для стерео нужна будет пара TDA7261 с радиаторами от 250 кв. см. для каждой.

Примечание: если вас чем-то привлекают усилители с функцией St-By, учтите – ждать от них динамики шире 66 дБ не стоит.

«Сверхэкономична» по питанию TDA7482, слева на рис., работающая в т. наз. классе D. Такие УМЗЧ иногда называют цифровыми усилителями, что неверно. Для настоящей оцифровки с аналогового сигнала снимают отсчеты уровня с частотой квантования, не мене чем вдвое большей наивысшей из воспроизводимых частот, величина каждого отсчета записывается помехоустойчивым кодом и сохраняется для дальнейшего использования. УМЗЧ класса D – импульсные. В них аналог непосредственно преобразуется в последовательность широтно-модулированных импульсов (ШИМ) высокой частоты, которая и подается на динамик через фильтр низких частот (ФНЧ).

Звук класса D с Hi-Fi не имеет ничего общего: КНИ в 2% и динамика в 55 дБ для УМЗЧ класса D считаются очень хорошими показателями. И TDA7482 здесь, надо сказать, выбор не оптимальный: другие фирмы, специализирующиеся на классе D, выпускают ИМС УМЗЧ дешевле и требующие меньшей обвязки, напр., D-УМЗЧ серии Paxx, справа на рис.

Из TDAшек следует отметить 4-канальную TDA7385, см. рис., на которой можно собрать хороший усилитель для колонок до среднего Hi-Fi включительно, с разделением частот на 2 полосы или для системы с сабвуфером. Расфильтровка НЧ и СЧ-ВЧ в том и другом случае делается по входу на слабом сигнале, что упрощает конструкцию фильтров и позволяет глубже разделить полосы. А если акустика сабвуферная, то 2 канала TDA7385 можно выделить под суб-УНЧ мостовой схемы (см. ниже), а остальные 2 задействовать для СЧ-ВЧ.

УМЗЧ для сабвуфера

Сабвуфер, что можно перевести как «подбасовик» или, дословно, «подгавкиватель» воспроизводит частоты до 150-200 Гц, в этом диапазоне человеческие уши практически не способны определить направление на источник звука. В АС с сабвуфером «подбасовый» динамик ставят в отельное акустическое оформление, это и есть сабвуфер как таковой. Сабвуфер размещают, в принципе, как удобнее, а стереоэффект обеспечивается отдельными СЧ-ВЧ каналами со своими малогабаритными АС, к акустическому оформлению которых особо серьезных требований не предъявляется. Знатоки сходятся на том, что стерео лучше все же слушать с полным разделением каналов, но сабвуферные системы существенно экономят средства или труд на басовый тракт и облегчают размещение акустики в малогабаритных помещениях, почему и пользуются популярностью у потребителей с обычным слухом и не особо взыскательных.

«Просачивание» СЧ-ВЧ в сабвуфер, а из него в воздух, сильно портит стерео, но, если резко «обрубить» подбасы, что, кстати, очень сложно и дорого, то возникнет очень неприятный на слух эффект перескока звука. Поэтому расфильтровка каналов в сабвуферных системах производится дважды. На входе электрическими фильтрами выделяются СЧ-ВЧ с басовыми «хвостиками», не перегружающими СЧ-ВЧ тракт, но обеспечивающими плавный переход на подбас. Басы с СЧ «хвостиками» объединяются и подаются на отдельный УМЗЧ для сабвуфера. Дофильтровываются СЧ, чтобы не портилось стерео, в сабвуфере уже акустически: подбасовый динамик, ставят, напр., в перегородку между резонаторными камерами сабвуфера, не выпускающими СЧ наружу, см. справа на рис.

К УМЗЧ для сабвуфера предъявляется ряд специфических требований, из которых «чайники» главным считают возможно большую мощность. Это совершенно неправильно, если, скажем, расчет акустики под комнату дал для одной колонки пиковую мощность W, то мощность сабвуфера нужна 0,8(2W) или 1,6W. Напр., если для комнаты подходят АС S-30, то сабвуфер нужен 1,6х30=48 Вт.

Гораздо важнее обеспечить отсутствие фазовых и переходных искажений: пойдут они – перескок звука обязательно будет. Что касается КНИ, то он допустим до 1% Собственные искажения басов такого уровня не слышны (см. кривые равной громкости), а «хвосты» их спектра в лучше всего слышимой СЧ области не выберутся из сабвуфера наружу.

Во избежание фазовых и переходных искажений усилитель для сабвуфера строят по т. наз. мостовой схеме: выходы 2-х идентичных УМЗЧ включают встречно через динамик; сигналы на входы подаются в противофазе. Отсутствие фазовых и переходных искажений в мостовой схеме обусловлено полной электрической симметрией путей выходного сигнала. Идентичность усилителей, образующих плечи моста, обеспечивается применением спаренных УМЗЧ на ИМС, выполненных на одном кристалле; это, пожалуй, единственный случай, когда усилитель на микросхемах лучше дискретного.

Примечание: мощность мостового УМЗЧ не удваивается, как думают некоторые, она определяется напряжением питания.

Пример схемы мостового УМЗЧ для сабвуфера в комнату до 20 кв. м (без входных фильтров) на ИМС TDA2030 дан на рис. слева. Дополнительная отфильтровка СЧ осуществляется цепями R5C3 и R’5C’3. Площадь радиатора TDA2030 – от 400 кв. см. У мостовых УМЗЧ с открытым выходом есть неприятная особенность: при разбалансе моста в токе нагрузки появляется постоянная составляющая, способная вывести из строя динамик, а схемы защиты на подбасах часто глючат, отключая динамик, когда не надо. Поэтому лучше защитить дорогую НЧ головку «дубово», неполярными батареями электролитических конденсаторов (выделено цветом, а схема одной батареи дана на врезке.

Немного об акустике

Акустическое оформление сабвуфера – особая тема, но раз уж здесь дан чертеж, то нужны и пояснения. Материал корпуса – МДФ 24 мм. Трубы резонаторов – из достаточно прочного не звенящего пластика, напр., полиэтилена. Внутренний диаметр труб – 60 мм, выступы внутрь 113 мм в большой камере и 61 в малой. Под конкретную головку громкоговорителя сабвуфер придется перенастроить по наилучшему басу и, одновременно, по наименьшему влиянию на стереоэффект. Для настройки трубы берут заведомо большей длины и, задвигая-выдвигая, добиваются требуемого звучания. Выступы труб наружу на звук не влияют, их потом отрезают. Настройка труб взаимозависима, так что повозиться придется.

Усилитель для наушников

Усилитель для наушников делают своими руками чаще всего по 2-м причинам. Первая – для слушания «на ходу», т.е. вне дома, когда мощности аудиовыхода плеера или смартфона не хватает для раскачки «пуговок» или «лопухов». Вторая – для высококлассных домашних наушников. Hi-Fi УМЗЧ для обычной жилой комнаты нужен с динамикой до 70-75 дБ, но динамический диапазон лучших современных стереонаушников превышает 100 дБ. Усилитель с такой динамикой стоит дороже некоторых автомобилей, а его мощность будет от 200 Вт в канале, что для обычной квартиры слишком много: прослушивание на сильно заниженной против номинальной мощности портит звук, см. выше. Поэтому имеет смысл сделать маломощный, но с хорошей динамикой отдельный усилитель именно для наушников: цены на бытовые УМЗЧ с таким довеском завышены явно несуразно.

Схема простейшего усилителя для наушников на транзисторах дана на поз. 1 рис. Звук – разве что для китайских «пуговок», работает в классе B. Экономичностью тоже не отличается – 13-мм литиевых батареек хватает на 3-4 часа при полной громкости. На поз. 2 – TDAшная классика для наушников «на ход». Звук, впрочем, дает вполне приличный, до среднего Hi-Fi смотря по параметрам оцифровки трека. Любительским усовершенствованиям обвязки TDA7050 несть числа, но перехода звука на следующий уровень классности пока не добился никто: сама «микруха» не позволяет. TDA7057 (поз. 3) просто функциональнее, можно подключать регулятор громкости на обычном, не сдвоенном, потенциометре.

УМЗЧ для наушников на TDA7350 (поз. 4) рассчитан уже на раскачку хорошей индивидуальной акустики. Именно на этой ИМС собраны усилители для наушников в большинстве бытовых УМЗЧ среднего и высокого класса. УМЗЧ для наушников на KA2206B (поз. 5) считается уже профессиональным: его максимальной мощности в 2,3 Вт хватает и для раскачки таких серьезных изодинамических «лопухов», как ТДС-7 и ТДС-15.

На Хабре уже были публикации о DIY-ламповых усилителях, которые было очень интересно читать. Спору нет, звук у них чудесный, но для повседневного использования проще использовать устройство на транзисторах. Транзисторы удобнее, поскольку не требуют прогрева перед работой и долговечнее. Да и не каждый рискнёт начинать ламповую сагу с анодными потенциалами под 400 В, а трансформаторы под транзисторные пару десятков вольт намного безопаснее и просто доступнее.

В качестве схемы для воспроизведения я выбрал схему от John Linsley Hood 1969 года, взяв авторские параметры в расчёте на импеданс своих колонок 8 Ом.

Классическая схема от британского инженера, опубликованная почти 50 лет назад, до сих пор является одной из самых воспроизводимых и собирает о себе исключительно положительные отзывы. Этому есть множество объяснений:
- минимальное количество элементов упрощает монтаж. Также считается, что чем проще конструкция, тем лучше звук;
- несмотря на то, что выходных транзисторов два, их не надо перебирать в комплементарные пары;
- выходных 10 Ватт с запасом хватает для обычных человеческих жилищ, а входная чувствительность 0.5-1 Вольт очень хорошо согласуется с выходом большинства звуковых карт или проигрывателей;
- класс А - он и в Африке класс А, если мы говорим о хорошем звучании. О сравнении с другими классами будет чуть ниже.

Внутренний дизайн

Усилитель начинается с питания. Разделение двух каналов для стерео правильнее всего вести уже с двух разных трансформаторов, но я ограничился одним трансформатором с двумя вторичными обмотками. После этих обмоток каждый канал существует сам по себе, поэтому надо не забывать умножать на два всё упомянутое снизу. На макетке делаем мосты на диодах Шоттки для выпрямителя.

Можно и на обычных диодах или даже готовых мостах, но тогда их необходимо шунтировать конденсаторами, да и падение напряжения на них больше. После мостов идут CRC-фильтры из двух конденсаторов по 33000 мкф и между ними резистор 0.75 Ом. Если взять меньше и ёмкость, и резистор, то CRC-фильтр станет дешевле и меньше греться, но увеличатся пульсации, что не комильфо. Данные параметры, имхо, являются разумными с точки зрения цена-эффект. Резистор в фильтр нужен мощный цементный, при токе покоя до 2А он будет рассеивать 3 Вт тепла, поэтому лучше взять с запасом на 5-10 Вт. Остальным резисторам в схеме мощности 2 Вт будет вполне достаточно.

Далее переходим к самой плате усилителя. В интернет-магазинах продаётся куча готовых китов, однако не меньше и жалоб на качество китайских компонентов или безграмотных разводок на платах. Поэтому лучше самому, под свою же «рассыпуху». Я сделал оба канала на единой макетке, чтобы потом прикрепить её ко дну корпуса. Запуск с тестовыми элементами:

Всё, кроме выходных транзисторов Tr1/Tr2, находится на самой плате. Выходные транзисторы монтируются на радиаторах, об этом чуть ниже. К авторской схеме из оригинальной статьи нужно сделать такие ремарки:

Не всё нужно сразу впаивать намертво. Резисторы R1, R2 и R6 лучше сначала поставить подстроечными, после всех регулировок выпаять, измерить их сопротивление и припаять окончательные постоянные резисторы с аналогичным сопротивлением. Настройка сводится к следующим операциям. Сначала с помощью R6 выставляется, чтобы напряжение между X и нулём было ровно половиной от напряжения +V и нулём. В одном из каналов мне не хватило 100 кОм, так что лучше брать эти подстроечники с запасом. Затем с помощью R1 и R2 (сохраняя их примерное соотношение!) выставляется ток покоя – ставим тестер на измерение постоянного тока и измеряем этот самый ток в точке входа плюса питания. Мне пришлось ощутимо снизить сопротивление обоих резисторов для получения нужного тока покоя. Ток покоя усилителя в классе А максимальный и по сути, в отсутствие входного сигнала, весь уходит в тепловую энергию. Для 8-омных колонок этот ток, по рекомендации автора, должен быть 1.2 А при напряжении 27 Вольт, что означает 32.4 Ватта тепла на каждый канал. Поскольку выставление тока может занять несколько минут, то выходные транзисторы должны быть уже на охлаждающих радиаторах, иначе они быстро перегреются и умрут. Ибо греются в основном они.

Не исключено, что в порядке эксперимента захочется сравнить звучание разных транзисторов, поэтому для них тоже можно оставить возможность удобной замены. Я попробовал на входе 2N3906, КТ361 и BC557C, была небольшая разница в пользу последнего. В предвыходных пробовались КТ630, BD139 и КТ801, остановился на импортных. Хотя все вышеперечисленные транзисторы очень хороши, и разница может быть скорее субъективной. На выходе я поставил сразу 2N3055 (ST Microelectronics), поскольку они нравятся многим.

При регулировке и занижении сопротивления усилителя может вырасти частота среза НЧ, поэтому для конденсатора на входе лучше использовать не 0.5 мкф, а 1 или даже 2 мкф в полимерной плёнке. По Сети ещё гуляет русская картинка-схема «Ультралинейный усилитель класса А», где этот конденсатор вообще предложен как 0.1 мкф, что чревато срезом всех басов под 90 Гц:

Пишут, что эта схема не склонна к самовозбуждению, но на всякий случай между точкой Х и землёй ставится цепь Цобеля: R 10 Ом + С 0.1 мкф.
- предохранители, их можно и нужно ставить как на трансформатор, так и на силовой вход схемы.
- очень уместным будет использование термопасты для максимального контакта между транзистором и радиатором.

Слесарно-столярное

Теперь о традиционно самой сложной части в DIY - корпусе. Габариты корпуса задаются радиаторами, а они в классе А должны быть большими, помним про 30 Ватт тепла с каждой стороны. Сначала я недоучёл эту мощность и сделал корпус со средненькими радиаторами 800см² на канал. Однако при выставленном токе покоя 1.2А они нагрелись до 100°С уже за 5 минут, и стало ясно, что нужно нечто помощнее. То есть нужно либо ставить радиаторы побольше, либо использовать кулеры. Делать квадрокоптер мне не хотелось, поэтому были куплены гигантские красавцы HS 135-250 площадью 2500 см² на каждый транзистор. Как показала практика, такая мера оказалась немного избыточной, зато теперь усилитель спокойно можно трогать руками – температура равна лишь 40°С даже в режиме покоя. Некоторой проблемой стало сверление отверстий в радиаторах под крепления и транзисторы – изначально купленные китайские свёрла по металлу сверлили крайне медленно, на каждую дырку уходило бы не менее получаса. На помощь пришли кобальтовые свёрла с углом заточки 135° от известного немецкого производителя - каждое отверстие проходится за несколько секунд!

Сам корпус я сделал из оргстекла. Заказываем у стекольщиков сразу нарезанные прямоугольники, выполняем в них необходимые отверстия для креплений и красим с обратной стороны чёрной краской.

Покрашенное с обратной стороны оргстекло смотрится очень красиво. Теперь остаётся только всё собрать и наслаждаться музы… ах да, при окончательной сборке ещё важно для минимизации фона правильно развести землю. Как было выяснено за десятилетия до нас, C3 нужно присоединять к сигнальной земле, т.е. к минусу входа-входа, а все остальные минуса можно отправить на «звезду» возле конденсаторов фильтра. Если всё сделано правильно, то никакого фона не расслышать, даже если на максимальной громкости поднести ухо к колонке. Ещё одна «земляная» особенность, которая характерна для звуковых карт, не развязанных с компьютером гальванически – это помехи с материнки, которые могут пролезть через USB и RCA. Судя по интернету, проблема встречается часто: в колонках можно услышать звуки работы HDD, принтера, мышки и фон БП системника. В таком случае проще всего разорвать земляную петлю, заклеив изолентой заземление на вилке усилителя. Опасаться тут нечего, т.к. останется второй контур заземления через компьютер.

Регулятор громкости на усилителе я не стал делать, поскольку достать какой-нибудь качественный ALPS не удалось, а шуршание китайских потенциометров мне не понравилось. Вместо него был установлен обычный резистор 47 кОм между «землёй» и «сигналом» входа. Тем более регулятор у внешней звуковой карты всегда под рукой, да и в каждой программе тоже есть ползунок. Регулятора громкости нет только у винилового проигрывателя, поэтому для его прослушивания я приделал внешний потенциометр к соединительному кабелю.

Я угадаю этот контейнер за 5 секунд...

Наконец, можно приступать к прослушиванию. В качестве источника звука используется Foobar2000 → ASIO → внешняя Asus Xonar U7. Колонки Microlab Pro3. Главное достоинство этих колонок - это отдельный блок собственного усилителя на микросхеме LM4766, который можно сразу убрать куда-то подальше. Намного интереснее с этой акустикой звучали усилок от мини-системы Panasonic с гордой надписью Hi-Fi или усилитель советского проигрывателя Вега-109. Оба вышеупомянутых аппарата работают в классе АВ. Представленный в статье JLH переиграл всех вышеперечисленных товарищей в одну калитку, по результатам слепого теста для 3 человек. Хотя разницу было слышно невооружённым ухом и без всяких тестов – звук явно детальнее и прозрачнее. Весьма легко, например, услышать различие между MP3 256kbps и FLAC. Раньше я думал, что эффект lossless больше как плацебо, но теперь мнение изменилось. Аналогичным образом гораздо приятнее стало слушать нескомпрессованые от loudness war файлы - dynamic range меньше 5 Дб вообще не айс. Линсли-Худ стоит затрат времени и денег, ибо аналогичный брендовый усилок будет стоить намного дороже.

Материальные затраты

Трансформатор 2200 р.
Выходные транзисторы (6 шт. с запасом) 900 р.
Конденсаторы фильтра (4 шт) 2700 р.
«Рассыпуха» (резисторы, мелкие конденсаторы и транзисторы, диоды) ~ 2000 р.
Радиаторы 1800 р.
Оргстекло 650 р.
Краска 250 р.
Разъёмы 600 р.
Платы, провода, серебряный припой и пр. ~1000 р.
ИТОГО ~12100 р.

Статьи по теме