audio & DIY - wzmacniacz słuchawkowy V.2

Wzmacniacz słuchawkowy V.2

Historia

Po pierwszych średnio udanych próbach z wzmacniaczami półprzewodnikowymi postanowiłem bliżej przyjrzeć się konstrukcjom lampowym. Nieocenioną pomocą okazały się Internetowe strony Headwize'a i GlassWare oraz polskie strony ecclab.com i Jasia Barczyńskiego. 

Założenia

Przymierzając się do zbudowania układu przyjąłem poniższe założeniajakie układ musi spełniać:
* Układ musi wysterować słuchawki o impedancji 60 Ohm. (co w przypadku wzmacniaczy lampowych wcale nie jest takie proste bo impedancja wyjściowa tych układów jest dosyć wysoka).
* Układ będzie pracował w klasie A.
* Układ będzie typu OTL (Output Transformer Less) czyli bez transformatora wyjściowego.
* Wzmacniacz i zasilacz będą posiadały osobne obudowy.
Zbierając wszystkie założenia razem wybór padł na jeden konkretny układ ze strony Headwize'a.
Spełniał wszystkie powyższe założenia. Był przystosowany do pracy z impedancjami rzędu 60Ohm (ba a nawet 32 Ohm jak deklarował autor), pracował w klasie A i nie miał transformatora wyjściowego. Poza tym był bardzo prosty - całość konstrukcji to około 30 elementów (łącznie z gniazdami i podstawkami).
Początkowym problemem okazało się zakupienie odpowiedniej lampy do stopnia wyjściowego 6AS7G. Po dosyć długich poszukiwaniach udało mi się zakupić jej rosyjski odpowiednik 6N13S (w oryginale to było 6H13C).

Układ wzmacniacza

Początkowo wzmacniacz był oparty dokładnie na schemacie jaki jest dostępny w projekcie na stronach Headwize'a: A Single-Ended OTL Amplifier for Dynamic Headphones by Aren van Waarde. Później w trakcie odsłuchów wprowadziłem pewne modyfikacje.
Technicznie jest to wtórnik katodowy (OA) sterowany przez układ o wspólnej katodzie (OK) ze stałoprądowym sprzężeniem stopni. Jedynym kondensatorem w torze sygnału jest kondensator (a właściwie bateria kondensatorów) wyjściowych.
Po serii próbnych uruchomień na układzie testowym wprowadziłem drobne zmiany do układu.
* zwiększyłem kondensator elektrolityczny w stopniu wyjściowym do 680uF/200V (poprzedni miał tylko 200) i podłączyłem go równolegle z kondensatorem MKP 1uF/250V , pozwoliło to na trochę swobodniejszą pracę słuchawek w zakresie basu.
*do rezystora w obwodzie katody stopnia sterującego dołożyłem równolegle kondensator 1000uF/25V (Panasonic FC) kolejna poprawa w przetwarzaniu najniższych częstotliwości. Planowałem zastosować trochę lepszy kondensator, ale niestety żadnej Elny Cerafine albo BlackGate'a nie udało mi się wtedy zakupić.
Po zmianach układ wygląda mniej więcej tak jak na załączonym schemacie. Całość umieściłem w drewnianej obudowie z aluminiową płytą wierzchnią przedstawioną na poniższym zdjęciu.

Układ zasilacza

W oryginalnym układzie zasilacza wprowadziłem drobne modyfikacje:
* zastosowałem jeden transformator toroidalny o napięciach 120-0-120V (150mA) i 9V(4.5A). Trafo zamówiłem w firmie Telto.
* zastosowałem inny stabilizator napięcia żarzenia - LM338 zamiast LT1084. Układ zamocowałem początkowo na radiatorze od procesora PentiumIII (slotowego) i wspomagałem jego chłodzenie wentylatorem. W późniejszym okresie zmieniłem radiator na dużo większy, który obywa się bez wspomagania.
* dołożyłem przełącznik 'Stand-by' dzięki któremu można włączać najpierw napięcie żarzenia a następnie podać napięcie anodowe, a przy wyłączaniu można wyłączyć najpierw napięcie anodowe, a następnie żarzenia. Dodatkowo po odłączeniu napięcia anodowego rozładowywane są kondensatory filtrujące ww. napięcie.
Całość umieściłem w klasycznej metalowej obudowie jaką można dostać w sklepach z częściami elektronicznymi. Do górnej części obudowy przykręciłem potężny radiator ze stabilizatorem napięcia żarzenia.
o modyfikacjach układ można przedstawić załączonym schematem.

Wersja finalna

Po kilku latach nieustannych zmian i testowania wzmacniacz nieco zmienił szczegóły swojej konstrukcji. Najbardziej istotnymi zmianami w układach były:
Wzmacniacz:
- zbudowany od zera na nowych 'lepszych' elementach;
- zastosowanie 'grid-stopperów' w obwodach siatki lampy wyjściowej;
- przebudowa obwodów zasilania - prawie dual mono;
- zmiana kondensatorów wyjściowych na MKP - do wysterowania HD600 wystarczą.
Aktualna wersja schematu wzmacniacza.
Lista elementów wersji ostatecznej.
Zasilacz:
- zbudowany od początku na nieco lepszych elementach.
- zmiana sposobu żarzenia lamp. Aktualnie napięcie 6,3v nie jest już stabilizowane. Pociągnęło to za sobą zmianę napięcia transformatora w tym zakresie z 9V 4.5A na 6,3V 5A oraz na zastosowaniu innego obwodu żarzenia.
- zmiana w układzie załączania napięcia anodowego. Przekaźnik został przesunięty w inne miejsce - bardziej 'bezpieczne'.
Aktualna wersja schematu zasilacza.
Lista elementów wersji ostatecznej.

Uwagi konstrukcyjne

Całość mieści się w dwóch niezależnych obudowach.
Masy obwodów zasilania wzmacniacza i żarzenia lamp są połączone w jednym punkcie wewnątrz wzmacniacza.
Do połączenia wzmacniacz - zasilacz użyłem kombinowanego kabla - 2 żyły 2,5mm^2 z miedzi beztlenowej dla napięcia żarzenia + warkoczyk 3x2x0,35mm srebrzonej linki miedzianej w izolacji teflonowej dla napięcia anodowego. Przewód zakończony był z jednej strony wtykiem (typ militarno/przemysłowego 5-stykowy, skręcany).
Całe wnętrze wzmacniacza okablowane jest srebrzonym drutem miedzianą (0.35mm) w koszulkach teflonowych.
Elementy zasilania anodowego zostały umieszczone na płytkach drukowanych
Kondensatory elektrolityczne - należy stosować kondensatory o maksymalnej temperaturze pracy 105st.C, całość układu (wzmacniacz i zasilacz) nieźle się nagrzewa.

Komponenty

Możliwe do użycia lampy:
Lampy sterujące:

Możliwe do zastosowania przy odpowiednim podłaczeniu * 2x 6N19P-EV

Wrażenia odsłuchowe

Po zmontowaniu układu przystąpiłem do próbnych odsłuchów. Przy pierwszym podejściu byłem zaskoczony - wzmacniacz po prędce zmontowany na pająku i zajmujący prawie pół stołu zagrał tak, że zbierałem długo szczękę z podłogi. Nigdy wcześniej słuchawki nie grały tak przyjemnie - średnica i wysokie rejestry były szokująco czyste i lekkie. Drobnym mankamentem był trochę przymulony bas. Poza tym układ NIE SZUMIAŁ, co było dla mnie bardzo ważne. Nie dało się też usłyszeć przydźwięku sieci, który lampowym konstrukcjom często towarzyszy (notabene przydźwięk usłyszałem dopiero po zmianie słuchawek na HD600, które potrafią wycisnąć wszystko ze wzmacniacza). Po próbnych odsłuchach i włożeniu wzmacniacza do obudowy nic się na szczęście nie zmieniło. Zmieniło się dopiero (niestety na gorsze) po 'obudowaniu' zasilacza. Wzmacniacz stracił swoją lekkość i przejrzystość. Długo nie mogłem dociec dlaczego, ale na szczęście przypadkiem znalazłem odpowiedź. Podczas przekładania zasilacza do obudowy odwróciłem polaryzację przewodu zasilającego. Na masie układu pojawiał się potencjał rzędu 180V, po odwróceniu polaryzacji przewodu potencjał ten spadł do 0 i ... co najważniejsze układ zaczął grać tak jak dawniej. Późniejsze wrażenia odsłuchowe opisuję przy poszczególnych zmianach komponentów lub lamp.

Zmiany

Zmiana potencjometru głośności z 'no name' na ALPS RK-018 2x100K D - od razu znikła nieliniowość w regulacji głośności, od samego początku do końca zakresu oba kanały idą równo, poza tym w porównaniu do wcześniejszego telpoda jest bardziej łagodny dźwięk.
Zmiana okablowania - przewody miedziane zmieniłem na kupiony od 'Ruskich' na giełdzie przewód srebrno-miedziany w izolacji teflonowej - poprawiła się lekko rozdzielczość wysokich tonów, generalnie brzmienie uległo lekkiemu rozjaśnieniu i nabrało lekkości i 'powietrza'. W wersji ostatniej zastosowałem już tylko srebrzony drut miedziany zapakowany w teflonowe koszulki. Brzmienie uległo dalszemu wyczyszczeniui.
Różne rodzaje lamp - E88CC Tesla, 6n1p-ev, 6n2pev, ecc82, ecc85.
Testy z inną lampą na wyjściu - zamiast jednej 6n13s dwie 6s19s.
Zastosowanie jako lampy sterującej ECC82 - pojawiła się niesamowita stereofonia, można nawet mówić o jej głębi. Detale stały się wyraźniejsze a bas szybszy. Chyba zrezygnuję z E88CC :) Dodatkowo testowałem jeszcze ECC82 Tungsram. Dźwięk dużo lepszy niż z E88CC ale to nie to co wcześniejszy Glotron.
Zmiany w układzie zasilania - przeróbka na 'dual-mono' spowodawały polepszenie przekazywania efektów stereofonicznych. Pojawiło się nieco więcej 'powietrza'. Przy okazji zwiększyła się też pojemność kondensatorów filtrujących w obwodzie zasilania, przez co słyszalny wcześniej w HD600 przydźwięk spadł do poziomu niesłyszalnego.
Zmiana w obwodzie wyjściowym - zamiast kondensatorów elektrolitycznych zastosowałem kondensatory polipropylenowe 100uF/400V Q4 zbocznikowane kondensatorami papierowymi. Problemem było ich zamocowanie 1szt ma 6cm średnicy i tyle samo wysokości. Poprawie uległo odtwarzanie wysokich tonów i średnicy. Bas trochę zeszczuplał i stał się mniej 'rozlazły'. Całe brzmienie nabrało pewnej lekkości i werwy.

Podsumowanie.

I w zasadzie to tyle. Wzmacniacz jest w zasadzie co pewien czas przerabiany i testuję na nim różne rozwiązania, lampy, elementy. Do codziennego słuchania zrobiłem sobie inny, też oparty na opisanej konstrukcji, ale z nieco innymi komponentami i obudową.
Przeczytać o nim można pod tym adresem.

Schematy

Ostatnia modyfikacja:

UWAGA! Autor nie ponosi odpowiedzialności za nieumiejętne wykorzystanie ww. wskazówek. Wszelkie przeróbki we własnym sprzęcie wykonywane są na własne ryzyko.
Przy pracy z napięciem sieciowym zachowuj zawsze najwyższą ostrożność. Wszystkie prace najlepiej wykonywać jedną ręką, a drugą trzymać w kieszeni.

design: Bryan
©1999-2005