Усилитель мощности звука для домашней студии звукозаписи

Критерии

Усилитель мощности звука для домашней студии звукозаписи, конечно же, должен быть каким-то особенным! Но что же, собственно, он должен? На языке крутятся десятки эпитетов, но как ни парадоксально, гораздо лучше, если их не будет. И всё потому, что правильный усилитель мощности для звука не должен ничего добавлять "от себя".

"Прозрачный" - вот единственный критерий качества, необходимый аудио усилителю для работы в составе домашней студии звукозаписи.

Минимализм для творчества

Загляните в статью "Размышления о создании правильного усилителя мощности для звука". Никакой мистики. Просто не будем понапрасну всё усложнять, и сделаем только необходимое. В музыке тоже всего лишь семь нот, но быть шедевру искусства или не быть - зависит от того, как их сыграть.

Для решения задачи используем принципы минимализма. То есть, не применяем в своей конструкции ничего, не имеющего реального практического значения. По крайней мере для этой конкретной задачи: обеспечение звука в домашней студии звукозаписи.

В самом простом виде технические условия для студийного аудио усилителя сводятся к выбору выходной мощности, и согласования усилителя с акустической системой. Сделать остальные параметры неудовлетворительными ещё надо постараться, для этого тоже талант нужен.

Практика показывает, что мощности от 30W до 60 - 80W для студийного усилителя вполне достаточно.

К эксплуатационным требованиям я бы отнёс отключаемую тонкомпенсацию, регулировку громкости и переключатель входов. Хотя переключатель входов можно исключить, если с этим усилителем и акустической системой не предполагается активно использовать другие источники звука.

Ещё одна важная деталь. Этот усилитель наверняка будет эксплуатироваться только в своей собственной студии звукозаписи. То есть дома, стационарно. Значит, делать качественный, красивый и удобный корпус для этого усилителя мощности нет необходимости. Удобно должно быть лишь громкость регулировать.

Это означает, что количество функциональных узлов может быть на одну позицию меньше. То есть корпус для усилителя можно вовсе не делать, а ограничиться конструктивной жёсткостью таких компонентов как радиатор охлаждения и силовой трансформатор, или использовать готовый корпус от старого усилителя.

Например, мой студийный усилитель много лет назад поселился в корпусе из-под усилителя "Бриг 001", прекрасно работает и будет работать ещё много-много лет, на 100% удовлетворяя мои студийные запросы.

Регулятор громкости

Тонкомпенсированный регулятор громкости

Отключаемый тонкомпенсированный регулятор громкости я позаимствовал из того же усилителя мощности "Бриг 001", слегка модифицировав его.

При подборе номиналов я ориентировался на неизменность тонального баланса при регулировании громкости в конкретных условиях и на свой слух. Поэтому величина R1 и C2 немного отличаются от расчётных.

Блок питания

Блок питания, в принципе, без каких-либо особенностей, поэтому на рисунке не показан: обыкновенный силовой трансформатор мощностью от 100W и два раздельных выпрямителя, отдельно для каждого канала стерео усилителя.

Важный момент: у классических схем усилителей мощности выходной сигнал проходит последовательно через ёмкость выпрямителя. Поэтому, уделить внимание этому фильтру надо.

Проходные характеристики конденсаторов фильтра питания неидеальны. Для разных частот всего звукового диапазона конденсаторы имеют разное сопротивление. Поэтому,

  • во-первых, нежелательно использовать один выпрямитель для двух каналов стерео усилителя, поскольку на этом участке будут складываться токи обеих каналов, которые могут приводить к замутнённости звука,
  • во-вторых, от качества конденсаторов фильтра блока питания во многом зависит качество звука. Поэтому существует общее правило: параллельно конденсаторам большой ёмкости ставятся конденсаторы, имеющие хорошие характеристики в верхней части звукового диапазона. Желательно с лавсановой или полипропиленовой изоляцией, но только не керамические.

То есть, выпрямителя делаем два, для каждого канала свой. В выпрямитель ставим диоды шоттки.

Трансформатор здесь играет меньшую роль, лишь бы мощности хватало. Ориентировочно, в полтора раза больше расчётной суммарной выходной мощности обеих каналов усилителя. Два трансформатора - ещё лучше, но это уже не очень минимализм.

Схема усилителя мощности звука

Схема усилителя мощности звука - вопрос неоднозначный, но решим мы его также прагматично, в стиле минимализма. Для этого есть шикарная микросхема TDA7293 (или TDA7294). По совокупности характеристик она практически такая же, как и усилитель мощности LM386.

Не слушайте скептиков и снобов, считающих, что за такие деньги нельзя получить достаточно качественный звук. Просто сделайте этот аудио усилитель, и поработайте с ним. Вы обнаружите, что на самом деле, правильно собранный усилитель мощности на TDA7293 звучит правильно. Ничего не добавляет "от себя", обладает высокой детальностью и микродинамикой.

На первый взгляд, схема включения TDA7293 мало чем отличается от стандартного включения, рекомендованного изготовителем. Но отличия есть, их несколько, и они важны.

  • Из схемы исключены все керамические конденсаторы. Вместо них вполне нормально работают металлоплёночные конденсаторы типа CL21 или К73-17. Ещё лучше - полипропиленовые CBB21 или К78-2.
  • Исключены все лишние переходные конденсаторы. В цепи прохождения сигнала есть только один конденсатор на входе C1 1m - 4,7m CL21 или CBB21.
  • Исключён конденсатор в цепи ООС (отрицательной обратной связи). Даже в таком включении напряжением смещения можно пренебречь. А вот то, что усилитель перестаёт при этом быть фильтром второго порядка - преимущество очень существенное, претендующее на уровень усилителей High End audio.

Для согласования с акустической системой усилитель Схема усилителя мощности на TDA7293мощности охвачен комбинированной обратной связью R5R6R9R11. Я ориентируюсь на активное сопротивление нагрузки. То есть, акустическая система - 3,5ом, и выходное сопротивление усилителя мощности - 3,5ом.

О согласовании подробнее я писал здесь. В отличие от адаптивного согласования усилителя мощности и акустической системы, при комбинированной обратной связи выходное сопротивление аудио усилителя не изменяется от сопротивления нагрузки. Но в целом, даёт очень хорошие результаты для звука, почти повторяя нагрузочную характеристику лампового усилителя.

Вот, кажется, и всё.

Да, ещё в этом усилителе мощности я сделал управление режимами "Standby" и "Mute" с помощью схемы на транзисторе VT1. Такая схема, в отличии от стандартной, позволяет отключать микросхему аккуратненько, плавно и быстро, не ожидая, пока начнут разряжаться конденсаторы блока питания. Если вам понадобится задержка и при включении, то последовательно с диодом VD1 следует включить резистор, а ёмкость C6 возможно потребуется увеличить.

Конструкция

Правильно собранный усилитель мощности - тема большая, но не такая страшная, как кажется. И самый важный секрет правильно собранного усилителя звука - это провода.

Всё очень просто.

Самое главное - не наделать земляных петель и не создать для входного сигнала усилителя мощности продольную помеху. Это значит, что все земляные выводы схемы должны сходится в одной точке, и не дублироваться через корпус, токопроводящие части деталей и т. д.

И особое внимание следует уделить точке заземления входной цепи. Дело в том, что двуполярное питание усилителя мощности создаёт дополнительные проблемы с определением этой самой точки заземления. Продольная помеха от тока пульсаций фильтра питания и выходного тока усилителя мощности может проявляться буквально на 1мм земляной шины и быть приложена ко входу. При этом интенсивность и асимметрия помехи зависит от уровня выходного сигнала.

Неоптимальность точки "земли" в усилителе с отрицательной обратной связью по току можно наблюдать на экране осциллографа, перемещая точку соединения датчика тока R11 с земляной шиной. Не забывайте только выключать усилитель перед перепайкой резистора в новую точку.

И ещё надо учесть, что участки общей "земли" для двух стереоканалов тоже добавляют мусора в звук.

Такая ситуация может создать грязь и муть в звуке, и способна испортить звучание самой хорошей схемы в мире. Более правильной здесь представляется схема усилителя мощности с однополярным питанием и разделёнными "землями", или в виде двух моноблоков. Но это тема другой статьи.

И так. Осталось соединить всё это.

Если кто не знает - на корпусе микросхемы "-" питания, не "земля". Поэтому я рекомендую поставить микросхемы через изолирующие прокладки. Сами радиаторы - от 500см² - 750см² на одну микросхему.

Всю схему я собирал, используя навесной монтаж, с помощью монтажной планки с лепестками. Это даёт большую гибкость в выборе деталей, при внесении в схему изменений или экспериментов.

Вот теперь всё.

Вот такой вот минимализм.

Сергей Шевгота

Комментарии

( клип детектор работать

( клип детектор работать будет криво, с st-by и mute наворотили не понятно что, с громкостью тоже начудили.)

Всем здравия!

Приношу извинения за отключенные комментарии под этой статьёй. Теперь, если что, можно писать на сайте. Комментарии здесь модерируются, но довольно быстро.

Теперь об усилителе.

Для начала, - чисто эмоция: "непонятно", и "что-то начудили" - это, как раз, аргументы великих "знатоков".  Ну, ладно бы, если человек сделал так, а потом сказал, что не работает, или работает плохо. Ат, нет, "начудили", оказывается.

Клип детектор у меня собран по даташиту. То есть, так, как рекомендовано изготовителем микросхемы. С чего ему работать неправильно, мне непонятно. Но он, как говорится, на скорость не влияет. То есть к звуку никаким боком не касается, и его можно не собирать, оставив ножку микросхемы свободной.

St-by и mute можно сделать и по даташиту. Но тогда усилитель будет выключаться не сразу, а только когда конденсаторы питания разрядятся. То есть, вы выключаете усилитель, а он всё ещё играет. А потом ещё и выключается порой с хрипом. А моя схемка позволяет блокировать усилитель сразу после пропадания переменного напряжения до выпрямителя, то есть сразу после выключения.

Что не так с громкостью? Эта схема прекрасно звучит, не искажая тональный баланс. За основу взят регулятор из усилителя "Бриг 001" с некоторыми изменениями: введена цепочка R2C3 и ёмкость C4 изменён номинал. R2C3 предназначена для коррекции в области ВЧ. Если будете повторять, советую поиграться с номиналами под субъективное восприятие. Я делал так, чтобы на слух тембр звука при регулировании громкости не менялся.

Если Вас терзают смутные сомнения, регулируйте громкость любым другим способом. Главное, чтобы вход микросхемы не отрывался от "земли" (резистор R8 на схеме), и от предусилителя не поступала постоянка (конденсатор C1 на схеме).

Схему с инвертирующим включением (как та, на которую вы ссылаетесь) я собирал. Но у неё есть два недостатка: mute работает только по неинвертирующему входу, и делитель Т-образной ООС должен быть подключен так, чтобы через него не пролезали помехи и фон. В остальном же, звук никак не отличается от классического использования микросхемы.

Но моя схема отличается тем, что, благодаря комбинированной обратной связи, усилитель мощности имеет выходное сопротивление соразмеримое с сопротивлением акустической системы. Это позволяет получить более пологую нагрузочную характеристику, приближая тем самым звучание усилителя к ламповому. Для студии - самое оно: звучание детальное, рельефное, прозрачное. Слышна любая неправильность при сведении. Я использую этот усилитель без темброблока.

В моей студии именно эта конструкция работает уже более 15-ти лет. Ещё для пяти домашних студий я делал именно эту конструкцию на заказ. Людям нравится.

И да, я тоже выбрасывал встроенные усилители из фирменных мониторов и встраивал этот усилитель.

У меня несколько вопросов

У меня несколько вопросов. 1) комбинированая обратноя связь для соразмерности сопративление АС... как она работает, что именно интерисует? АС имеет разное сопротивление на разных частотах... К.О.С. также будет изменять сопротивление? и по поводу самого сопротивление у Вас написанно 3.5 ом у меня к примеру 4 ома или 8 ом... компоненты толжны расчитываться под данное сопротивления? или просто ставить что на схеме указано?  2) БП. какую посоветуете схему и наприжения... цель использовать УНЧ как для свидения так и для синтеза звуков... знания мои посредственные только начинаю во все разбираться =)  написано от 100w а , выходное до +- 40 ? к примеру +- 31 пойдет? транс от радио техники у-101 

3.5Ом - это активное

3.5Ом - это активное сопротивление звуковой катушки в моей аккустической системе. Для другого сопротивления не мешало бы цепь обратной связи пересчитать, но я бы посоветовал, для начала, собрать всё как на схеме, при этом сделать так, чтобы резисторы R5R6R9 можно было бы легко перепаять, если потом захочется что-то изменить. Не все АС хорошо звучат при таком согласовании. Иногда нужно меньшее выходное сопротивление, иногда больше. Самые хорошие резельтаты обычно с широкополосными головками без фильтров, или каоксиальные, с фильтрами первого порядка.

Все изменения сопротивления нагрузки обычно приводят к изменению отдаваемой мощности. При комбинированной обратной связи это свойство смягчается, в какой-то степени стабилизируя выходную мощность. Очень похожими свойствами обладают ламповые усилители.

При +-31в на 4Ом усилитель должен бы отдать по 100W в канале. Но трансформатор от Радиотехники У-101 для этого явно слабенький. Но поставить его можно, сделав два отдельных выпрямительных моста (диоды не менее 10А, желательно шоттки), и поставив по питанию конденсаторы порядка 15000мкф. Пики он будет воспроизвадить хорошо, а средняя мощность при RMS звукового сигнала -12db или даже  -9db окажется не меньше 40W в канале, что вполне приемлемо, по крайней мере, для мониторов ближнего поля.

Добавить комментарий

Filtered HTML

Plain text