Усилитель для наушников Fostex T50RP mk3

Усилитель для наушников Fostex T50RP mk3Как ни крути, а все эпитеты про хорошее звучание, прозрачность и музыкальность крутятся вокруг разнообразного набора искажений.

Мы любим искажения, мы купаемся в искажениях. В студиях, для придания окраски эвуку его искажают самыми разными способами. Добавляют гармоники, призвуки, меняют частотные характеристики, компрессируют, лимитируют и т. д. Очень часто нам нравится звук клиппирующего усилителя, вызывающего ощущение драйва, мощи, яркости.

Но и без радикальных искажений есть достаточно много тонких, нюансовых искажений, влияющих на восприятие звука. И от этого какой-то звук нам нравится больше, какой-то меньше. Какое-то звучание подходит для определённой музыки больше, какое-то совсем неприемлемо.

Много 2-й гармоники - звук летучий, певучий, хорошо звучат вокал, скрипки, сопилки и т. п.

Много 3-й гармоники - звук драйвовее, плотнее, как после магнитофонной ленты.

Длинный хвост гармоник делает звук жёстким, мутным, тяжёлым. В общем, это то, что обычно называют "транзисторным звучанием". Некоррелируемые с исходным сигналом суммарные и разностные гармоники создают шумовую шторку по всему звуковому спектру, делающую звук вязким, безжизненным.

Можно, конечно, собрать усилитель для наушников на лампах. Искажений хоть и относительно много, но хвост короткий. Всего пару - тройку гармоник. А звучание, как правило, откровенно хорошее.

Но ведь надо, как бы, для студии. Надо, чтобы правду слышать, а не краски от усилителя. Чтобы исказить звук при работе в студии правильно, необходимо избавиться от любых искажений в контрольном тракте, чтобы не путать творческую мысль с красивым звучанием усилителя.

И, кстати, честный, чистый тракт без искажений вовсе не означает какой-то скучный некрасивый звук. Наоборот, появляется возможность услышать замысел автора и его мастерскую работу во всей красе без "улучшайзеров".

Известно, что все правильно спроектированные исправные усилители с очень глубокой отрицательной обратной связью, имеющие очень низкий коэффициент искажений, звучат практически одинаково. Кроме того, вся компонентная база, начиная от микшерных пультов, современных преампов, ЦАПов и АЦП, собрана на микросхемах с очень глубокой отрицательной обратной связью. И включать теперь в контрольный тракт нечто этакое, там, ламповое или безОООСное, я лично не вижу смысла.

Поэтому мой выбор - схема, способная обеспечить насколько высокие параметры, чтобы её влияние на звук радикально стремилось к нулю.

Для этого берём достаточно хороший для звука операционный усилитель и цепляем к нему линейный широкополосный повторитель, и для успокоения души делаем его в классе А.

На рисунке ниже, собственно, схема. При указанных номиналах и напряжениях ток покоя около 90мА. Для моих наушников Fostex T50RP mk3 (50Ом) это 9В амплитуды (около 0.8Вт) в чистом классе А. Далее усилитель плавно переходит в АБ. Максимальная амплитуда напряжения на выходе около 12В.

Конкретно для Fostex T50RP mk3 это 1.4Вт. Можно и больше (до 3Вт), но и так звукового давления 123.5дБ в каждое ухо больше чем достаточно.

К усилителю можно подключать практически любые наушники, независимо от их сопротивления. (Даже на акустику 4Ом он способен отдавать до 10 - 12Вт на канал в зависимости от мощности силового трансформатора). Следует только обратить внимание на максимально допустимую мощность, подводимую к наушникам, чтобы их не сжечь.

Усилитель для наушников Fostex T50RP mk3

По схеме. Регулятор громкости я поставил обыкновенный, с логарифмической зависимостью. (Это то, что в советском стандарте была группа В, а в западном стандарте - А). Вместо одного непонятного альпса таких можно купить 20 штук и выбирать или менять сколько душе угодно.

Коррекция считалась на стадии симулирования в микрокапе под разные ОУ. Под один конкретный ОУ возможно стоит попробовать другие номиналы.

Поскольку повторитель собран на 200мГц транзисторах, параметры усилителя практически полностью определяются параметрами микросхемы. Без цепей коррекции и выходной индуктивности полоса при неравномерности на краю диапазона +5 -3дБ порядка 17.5мГц. Цепочка C1 R3 снижает частоту среза до 4мГц. Вместе с конденсатором С6 частота среза усилителя около 1.5мГц. Вместе с включённой индуктивностью L1 на выходе и активной нагрузкой полоса усилителя по уровню -3дБ - 1мГц. Что для звукового усилителя более чем достаточно.

Имеющееся у меня оборудование не позволило обнаружить какие-либо искажения. А симулятор Micro Cap 11 показал 0.000001% нелинейных искажений на 1кГц и быстро спадающий хвост гармоник, уже 6-я, 7-я теряются в шуме. Для 10кГц этот показатель 0.00001% с такой же картиной по хвосту гармоник.

Элементы R11 R12 относятся к схеме задержки включения и защиты от постоянного напряжения на выходе.

Схема задержки включения и защиты от постоянного напряжения:

Схема задержки включения и защиты от постоянного напряжения на выходе

Применение в схеме в качестве пороговых элементов диодов Шоттки (D1 - D4) позволило снизить контролируемый порог ниже плюс-минус 0.2В. Питается схема защиты от отдельного диодного моста.

На схемах обозначения V2 V3 V4 V5 - подключение питания. Сам блок питания обычный, нестабилизированный:

Схема блока питания усилителя для наушников Fostex T50RP mk3

К особенностям схемы и конструкции я бы отнёс некоторую "высокочастотность" применяемых компонентов. Отсюда особое внимание следует уделить монтажу и развязкам. C5 и C2 танталовые для SMD монтажа, припаяны непосредственно у ножек питания микросхемы.

Резисторы R7 R8 R9 R10 - мощностью по 2Вт.

Транзисторы применены в пластмассовых корпусах, что позволило обойтись без изолирующих прокладок, и установлены на теплоотводе из профиля PR128. При комнатной температуре они греются до 52 - 55 градусов.

Мощность силового трансформатора - 25Вт. Диоды и конденсаторы блока питания выбирались не столько из расчёта, сколько из соображений запаса по току и наличия. Если заведомо предполагается использование усилителя только с одним типом головных телефонов, может быть стоит поставить детали попроще.

Звук. Как и следовало ожидать, всё восприятие зависит от того, что слушаем и какие наушники подключаем. Чистый воздух - прозрачен и не несёт определённого запаха или вкуса. Так и с прослушиванием. Усилитель, как тот чистый воздух, не вносит ничего от себя, но плохо сделанная музыка - звучит соответственно плохо, хорошо сделанная музыка - потрясает глубиной, масштабностью и эмоциональностью.

При сравнительном прослушивании с усилителем для наушников Сергея Уральцева был сделан тот же вывод, что и сказанное вначале статьи.

Его усилитель собран на лампе плюс выходной каскад на германиевых транзисторах в классе В с токовым управлением.

Мы принесли для теста 9 различных головных телефонов. В том числе ортодинамика Fostex T50RP mk3, ТДС5, ТДС16, а также динамические наушники Sennheiser 520 300 Om, Sennheiser 600 300 Om, Beyerdynamic DT 770 PRO 250 Om, Beyerdynamic DT 990 PRO 250 Om.

Конечно, каждая модель имеет свои звуковые особенности, и тут уж трудно что-либо объективно изменить. Это то, что каждый должен как-то выбрать для себя. Но мнение относительно характера звука усилителей у нас совпало полностью.

Как и следовало ожидать, в отличие от представленного здесь усилителя, усилитель Сергея Уральцева сделал звук как бы насыщеннее, как добавить цветность в телевизионной картинке. Поэтому и мнение относительно того, какой усилитель больше подходит для контроля в студии, тоже было однозначным.

Сергей Шевгота 24.05.2018 г.

Комментарии

Небольшие уточнения некоторых нюансов!

Спасибо, Сергей! Очень полезная статья!

Если будет время, просил бы уточнить небольшие нюансы:

 

1). Вы пишете "C1 и C2 танталовые для SMD монтажа, припаяны непосредственно у ножек питания микросхемы." Нет ли здесь опечатки? Судя по всему, вы явно имеете в виду конденсаторы С1 и С2 не блока питания, а самого усилителя. Но в схеме усилителя эти конденсаторы не "симметричны". Вероятно, вы имели в виду конденсаторы С2 и С5 в схеме усилителя - по функциональному назначению и по номиналу они больше похожи на танталовые.

 

2). В усилителях для наушников нередко ставят резисторы в несколько Ом последовательно на выходе, чтобы защитить усилитель от короткого замыкания выхода. Можно ли их поставить в этой схеме, или в этом нет необходимости? Разные люди пользуются прибором, и для многих совершенно в порядке вещей воткнуть или вытащить "Джек" от наушников в усилитель прямо во время работы усилителя. А "Джеки", как известно, очень любят замыкать выход во время "втыкания" и "вытыкания".

 

3). Если я правильно понял, "Схема задержки включения и защиты от постоянного напряжения" работает так: Когда усилитель обесточен, реле отключено, и контакты W1 и W2 разомкнуты. После подачи питания на усилитель, контакты W1 и W2 замыкаются не сразу, а через некоторое время - когда конденсатор С10 зарядится до определенного значения напряжения. После этого открывается ключевой транзистор X6, подается питание на обмотку реле и замыкаются контакты W1 и W2.

Усилители X3 и X4 работают как компараторы - сравнивают постоянное напряжение на выходе усилителя с напряжением на диодах Шоттки D2 и D3, и при его превышении, закрывают транзистор X6 и размыкают контакты W1 и W2.

 

Пока это все! Спасибо!

Спасибо за дополнение

1. Спасибо за подсказку. Это действительно опечатка, там действительно С2 и С5. Уже исправил.

2. Не люблю костылей. Да ещё и в аппаратуре такого класса. Если страшно - можно и поставить. С другой стороны, достаточно убрать громкость, чтобы не вызывать большие токи при возможном кратковременном к.з. Впрочем, транзисторы запросто "пережуют" импульс 3 - 4А. Так что 3 - 4Ом последовательно с нагрузкой будет вполне достаточно, и звуку вряд-ли помешают.

3. Да, по схеме задержки включения и защиты от постоянного напряжения всё точно. Спасибо за дополнение.

Спасибо!

Спасибо, Сергей!

Всяческих Успехов и новых интересных проектов!

Добавить комментарий

Filtered HTML

Plain text