Лампово-полевой буферный усилитель для CD-проигрывателя

А.Г. Зызюк, г. Луцк

Модернизация CD-проигрывателя — это дале­ко не самая легкая и простая задача.

Замена штатного ЦАП новым, более совершен­ным, — занятие довольно хлопотное во всех отноше­ниях. Требуются не только знания и материальные затраты, но и немало свободного времени.

Замена элементов «обвязки» штатного ЦАП (например, операционных усилителей), действи­тельно, в ряде случаев дает ощутимый прирост в качестве звука. Но солидные фирменные ОУ доро­гостоящи. При их замене нужно разбираться со схемотехникой работающего CD-проигрывателя. Поэтому в данной статье предлагается хоть и ме­нее радикальный (в плане улучшения качества зву­ка), но более простой в реализации способ улучшения качества звука CD-проигрывателя.

Его достоинство состоит в том, что не обяза­тельно внедряться во внутреннее устройство самого аппарата. Он не требует применения де­фицитных и дорогостоящих комплектующих.

Результат в выигрыше качества звука будет скромнее, нежели с солидной модернизацией. И все же, звучание CD-проигрывателя существенно улучшается. Звук становится «просто другим».

Следует подчеркнуть, что большинство CD-проигрывателей средней ценовой категории поч­ти всегда оснащены буферными (выходными) каскадами весьма посредственного качества. Факт остается фактом: из-за примененных деше­вых операционных усилителей и сопутствующих элементов этих буферов выходной сигнал значи­тельно теряет в качестве звука.

Дополнительно на качество звука оказывает влияние и ряд иных факторов. В том числе и тип кабеля, и входное сопротивление усилителя мощ­ности (УМ) или предварительного усилителя (ПУ), который подключен к выходу CD-проигрывателя.

Как правило, в недорогих моделях CD-проигры­вателей производители не обращают никакого внимания на «деликатность» их же кабелей (из комплекта). Зато о соединительных кабелях очень много пишут в рекламных журналах. Им нужно ра­скручивать дорогостоящие «бренды». В любом случае, плохое качество кабеля не может не ока­зывать влияния на звуковые сигналы. Тем более, если через тонкие кабели малого сечения про­ходят и достаточно широкополосные сигналы (20 Гц…20 кГц), да еще и с небольшим уровнем на­пряжения (от единиц мВ до нескольких В). Понять рекламных агентов можно, но тратить немалые средства на золотые кабели тоже бессмысленно.

Совершенно ясно одно: если УМ и CD-проигры­ватель достаточно качественные, то они позволя­ют четко зафиксировать разницу в ухудшении зву­ка при замене хорошего кабеля посредственным.

На качество звука влияют также буферные уси­лители. Неспроста в дорогостоящих моделях CD-проигрывателей производители используют высококачественные ОУ.

В итоге, в современных «цифровых» аппаратах применяются, в том числе, и ламповые выходные каскады!

Речь в данном случае не идет о каких-то экзо­тических моделях проигрывателей с заоблачными ценами (вроде часов с бриллиантами). Имеются в виду вполне доступные ценовые категории. В на­ше время все чаще электровакуумные приборы производители используют даже в своих кон­струкциях в составе плат ЦАП.

В дальнем зарубежье производители бытовой техники вообще могут использовать электроваку­умные приборы (ЭВП), полевые транзисторы (ПТ), биполярные транзисторы (БТ) и ОУ в одном уси­лительном блоке какого-либо «ширпотребовско-го» устройства. Причем такой бытовой аппарат работать будет весьма прилично.

Лампово-полевой выходной усилитель для CD

Работа БУ

Схема одной из авторских конструкций усилителя для CD-проигрывателя, которая выполнена на ЭВП, ПТ, БТ и одном микросхемном стабилизаторе напряжения, показана на рис. Данный буферный усилитель (БУ) длительное время эксплуатировался совместно с CD-проигрывателем Technics SL-PG 570А.

Вне сомнений, ЭВП — это лидеры по линейно­сти (изначально) передаточных характеристик. То есть, не применяя нескольких каскадов и глубоких отрицательных обратных связей, получается вели­колепный результат. А благодаря повышенному питающему напряжению ЭВП легко решается и во­прос проблем с перегрузочной способностью. И при работе с сигналами в единицы вольт (выход CD-проигрывателей) ЭВП, вне сомнений, выдают чистейший звук. К тому же, по теории однокаскад­ный усилитель максимально устойчив в работе, если сравнивать его с многокаскадными структу­рами, теми же ОУ.

Основная задача: при монтаже не создать усло­вий для режимов самовозбуждения или «подвоз-буждения», граничащих с явной ВЧ генерацией каскада. Иначе резко теряем в качестве звука.

В схеме  для защиты от самовозбуждения для ЭВП-триода достаточно резистора R2 , образующего простейший входной ФНЧ, а также резистора R4, включенного последовательно в цепь нагрузки триода. Антивозбудной цели служит и резистор R9. Ведь не менее важно обеспечение устойчивой работы и генератора стабильного тока (ГСТ). Здесь ГСТ двухтранзисторный, наVТ1 и VT2.

На первый взгляд схема выглядит усложненной. На самом же деле ничего лишнего в ней нет. Оба канала БУ выполнены на одном баллоне ЭВП типа 6Н23П-ЕВ. Последние две буквы означают следующее: Е — долговечность, В — повышенная механическая прочность. Во времена СССР соче­тание букв ЕВ означало, что изделия (элементы, детали) изготовлены, отобраны и предназначены для военно-промышленного комплекса (ВПК). От­сутствие таковых на баллонах 6Н23П означает обычный ширпотреб. Но и на них БУ работает весь­ма пристойно. Все зависит от параметров кон­кретного ЭВП и, естественно, от схемы БУ.

На схеме рис.1 показан один канал БУ. Одна­ко многие элементы и узлы в схеме являются об­щими для обоих каналов стереоварианта. Так, двухполярный стабилизатор напряжения (СН), выполненный на полевых транзисторах VT3 и VT4, общий для двух каналов БУ. Данный стабилизатор напряжения рассчитан на выходное напряжение +48 В и -48 В. Таким образом, через резисторы R8 и R7 на аноды триодов обоих каналов БУ поступа­ет стабилизированное напряжение +48 В.

На ГСТ обоих каналов БУ отрицательное напря­жение около 48 В подается через резисторы R14 и R15. Узел формирования накального напряжения здесь несколько усложнен. Но «игра стоит свеч».

Во-первых, накальное напряжение ЭВП ста­билизировано, что исключает его изменение от «чудес» с колебаниями напряжения в наших элек­тросетях. Это решение одной проблемы.

Во-вторых, напряжение накала со временем требуется несколько увеличивать, чтобы макси­мально продлить ресурс возможного использова­ния ЭВП. Как известно, самой первой причиной, приводящей ЭВП в негодность, являются экстра­токи. Причем больше всего сокращают срок служ­бы ЭВП экстратоки (броски токов) в нитях накалов ламп. Производителям аппаратуры, как правило, до всего этого нет дела. Аппарат все равно купят. А покупатели будут заниматься проблемами заме­ной и подбором ЭВП. Срок службы всех ЭВП (при условии организации грамотного «щадящего» пи­тания) увеличивается в среднем в 1,5-2 раза.

Система СНП

ЭВП, оснащенные системой плавного накала (СПН), эксплуатируются 15…20 лет и больше. Вна-шем случае с 6Н23П, при номинальном токе нака­ла (при U_H=6,3B) всего-то 0,3 А, бросок тока может быть семикратным! Такое обстоятельство не может не разрушать ЭВП, приводя ее в негодность. Именно поэтому в схеме рис.1 имеется СПН. Она изготовлена на ПТ типа IRL540. Работа СПН про­стая. При включении конструкции в электросеть на­пряжение не поступает на анодные и катодные цепи. РелеК1 выключено. Контакты К1.1-К1.4 рас­соединены. Напряжение с диодного моста VD10 подается на сток ПТ — VT6. В это время напряже­ние на выходе ИМС-СН DA1 отсутствует. Нить на­кала обесточена. По мере того, как через резистор R20 заряжается конденсатор С13, напряжение на нем увеличивается. Плавно возрастает напря­жение и на затворе ПТ — VT6. Следовательно, по­степенно повышается входное напряжение стаби­лизатора DA1. (Отказ от использования «удобных», с регулировкой напряжения, ИМС типов LM317 и КР142ЕН12 для получения напряжения 6,3 В в поль­зу ИМС 7806 + германиевый диод продиктован только их невысокой надежностью.)

Медленно, без каких-либо скачков, начинает увеличиваться и накальное напряжение ЭВП.

Так обеспечен плавный разогрев триода, и он подготавливается к подаче анодного напряжения. И пока накальное напряжение не превысит зна­чения напряжения включения порогового устрой­ства, выполненного на элементах HL1, R21, R22,VT5, К1, VD9, то анодные напряжения на триоды не поступят. На это же время будут обесто­чены и схемы ГСТ. Транзисторный (а не ламповый) ГСТ позволил построить стереовариант усилите­ля всего на одном баллоне 6Н23П. Отметим, что триоды одного баллона более сходны по параме­трам, чем триоды, взятые из разных баллонов. Кроме того, триоды из одного баллона, как прави­ло, и «садятся» (ухудшаются их параметры) более одинаково. Выбор именно 6Н23П обусловлен ее превосходными параметрами. Вспомним, что ее применяли в селекторах каналов метрового ди­апазона, т.е. она работоспособна на сотнях мега­герц! Использовать, с целью упрощения схемы, вместо ГСТ резистор ущербно для качества уси­лителя. Хотя радиолюбители зачастую вместо ГСТ применяют катодный резистор. Наглядный пример что это плохо — осциллографы.

Замена катодного резистора на ГСТ дает сразу несколько преимуществ:

Прежде всего, ГСТ обеспечивает практиче­ское равенство (если применяется двухполярное питание ЭВП) обеих полуволн сигнала на катоде ЭВП. С катодным резистором отрицательная по­луволна срезается преждевременно. Естественно, возрастают все виды искажений. При этом массо­во, в том числе и за рубежом, в катодных повтори- телях вместо ГСТ устанавливают резисторы. При этом триод, в большей степени, работает больше на низкоомный резистор (вместо нагрузки). Поэ­тому ошибочно мнение, когда устанавливают лам­пу в катодном повторителе и считают такой каскад совершенным. С применением ГСТ ситуация меняется кардинально. Крутизна характеристики лампы теперь не зависит от напряжения анод-ка­тод. Стабилизируется и выходное сопротивление нашего катодного повторителя. Существует мне­ние, что ГСТ, выполненный на биполярных транзи­сторах, может «испортить» ламповый звук.

Поэтому в данной схеме использован ПТ. А би­полярный транзистор применен как вспомогатель­ный элемент, стабилизирующий ток ПТ в ГСТ.

Ток ГСТ определяется положением движка ре­зистора R12. Ограничительные резисторы R18 и R19 исключают броски токов как через оксидные конденсаторы С8 и СЮ, так и через диоды моста VD11. Кроме того, обеспечивается отсутствие громких щелчков в акустике (если УМ не оснащен защитой АС с задержкой ее подключения).

О деталях

В конструкции усилителя использованы одни из самых недефицитных и недорогих в приобретении зарубежных ПТ. Вместо IRF610 допустимо ис­пользовать IRF510, а вместо IRF9610 — IRF9510. В позиции VT6 использован ПТ с пониженным зна­чением порогового напряжения (индекс L). Каскад на транзисторе VT6 при желании можно выполнить и на трех биполярных транзисторах, по схеме Дар­лингтона, использовав, например, КТ819Б, КТ815Б и КТ3102Б, или же на КТ827 или КТ829, и КТ3102. Более простым в реализации, как видим, ока­зывается данный вариант на IRL540 (меньше деталей).

Надо учитывать, что очень часто ПТ с практиче­ски одинаковыми параметрами разительно отлича­ются по цене. Более того, нередко ПТ со скромными параметрами стоят вдвое-втрое дороже.

В качестве VT2 можно пробовать использовать и более ВЧ транзисторы. Но нужно проверять, не начинает ли ГСТ самовозбуждаться. Даже не­большой «самовозбуд» способен свести на нет все потенциальные возможности ЭВП.

Диодный мост VD10 заменим любым на ток не менее 2 А и напряжение 50 В. Аналогично и со вто­рым мостом, но он должен быть рассчитан не ме­нее чем на 200 В.

Защитные стабилитроны КС211 в цепях затво­ров ПТ заменимы КС213. Стабилитроны VD3 и VD6 можно «набрать» последовательным соединением нескольких стабилитронов иных типов. Важно, что­бы суммарное напряжение

стабилизации было около 50 В. Разброс в несколько вольт роли не играют. Предпочтение отдают типам стабилитро­нов с минимальным током стабилизации (для КС551 I стмин    =1 мА).

Стабилитрон VD4 (на напряжение 7…8 В) — для защиты нити накала от нештатного напряжения.

Диод VD7 нужен для обеспечения накального напряжения на уровне 6,3 В (а не 6 В, которое обеспечивает 7806). В качестве его замены под­ходит почти любой германиевый диод, обеспечи­вающий прямое напряжение 0,3 В при токе 10 мА. Для нового экземпляра лампы вполне достаточно накального напряжения 6 В. Поэтому во многих других СПН автор этот диод вначале заменял про­волочной перемычкой. С течением времени, спу­стя годы, появляется естественный запас или необходимость повышения накального напряже­ния. Со старыми ЭВП все хуже. Начинать с ними приходится с напряжения не менее 6,3 В.

В конструкции применены недорогие типы оксидных конденсаторов зарубежного производ­ства. Поэтому в ответственных местах они зашунти-рованы пленочными. Конденсаторы С1, С2, С4, С6, С11, С16 типа К73-17. Конденсатор С15 типа К78-2.

Реле К1 типа РЭС-22. РФ4.523.023-01. Все ре­зисторы (кроме R12) типа МЛТ.

Резистор R12 многооборотный СП5-3.

О сетевом трансформаторе

Он изготовлен самостоятельно. Использован то­роидальный магнитопровод. Его размеры: внешний диаметр 92 мм, внутренний — 55 мм, высота 32 мм. Первичная обмотка содержит 900 витков провода ПЭЛШО-0,41. Обмотка 2 содержит 286 витков. Она намотана двойным проводом ПЭЛШО-0,41. Обмот­ка 3 намотана проводом ПЭЛШО-0,64 и содержит 64 витка. Первичная обмотка изолирована от всех остальных двумя слоями толстой лакоткани. Поверх этой лакоткани намотан один слой провода ПЭЛШО-0,64. Он служит электростатическим экра­ном. К общему проводу схемы припаян один вывод этой обмотки. Поверх этой обмотки расположен один слой лакоткани. И уже затем намотаны все вторичные обмотки.

О конструкции

Данная конструкция выполнена на макетных платах и установлена в корпусе из ударопрочного полистирола. Лампа и ПТ — VT1, VT2 размещены на минимальном отдалении друг от друга. С общим проводом схемы соединен экранный провод 6Н23П (вывод 9, на схеме не приведен). Микросхе­ма DA1

установлена на ребристом теплоотводе с охлаждающей поверхностью 250 см². Полевые транзисторы (кроме VT5) оснащены П-образно изогнутыми радиаторами-флажками (длина одной полоски составляет 10см, ширина — 1,5 см). Тран­зистор VT6 установлен на ребристом радиаторе с охлаждающей поверхностью около 50 см².

О налаживании

Отдельные узлы схемы налаживают по очере­ди. В самом начале отпаивают резисторы R18

и R19. Включив устройство в сеть, наблюдают за выходным напряжением DA1. Если напряжение 6,3 В устанавливается дольше, чем через 1 мин, то уменьшают сопротивление резистора R20 или заменяют конденсатор С13 на 100 мкФ. В своих конструкциях СПН автор, как правило, устанавли­вал интервал времени СПН не более 45 с. Этого достаточно для качественного прогрева боль­шинства бытовых ЭВП. По достижении накально­го напряжения 5,5…5,7 В должно включиться реле К1. Напряжение срабатывания узла на реле К1 за­висит от порогового напряжения и_зипор VT5 и сум­марного падения напряжения на резисторе R21 и светодиоде HL1. Поэтому, при необходимости, по­следние два элемента можно подбирать. Убедив­шись в правильной работе перечисленных узлов, переходят непосредственно к ЭВП и ГСТ.

Проверяют факт зависимости изменения тока ГСТ от положения движка резистора R12. Ток ГСТ вы­бирали в зависимости от эмиссионных способно­стей ЭВП. Проще всего подключить к выходу схемы осциллограф и нагрузку (33 кОм) и на вход БУ по­давать синусоидальный сигнал. Постепенно увели­чивая ток ГСТ, находят его такое значение, при котором обеспечивается максимально возможный размах неискаженной амплитуды синусоиды на ка­тоде ЭВП. Для разных экземпляров ЭВП (в зависи­мости от их «старости» — эмиссионной способности) ток отличается весьма значительно (в несколько раз). Естественно, удостоверялись, что на выходе схемы на синусоиду не наложены ВЧ составляющие (факелы и др. признаки возбуждения на ВЧ).

О подключении и эксплуатации

Вероятно, много говорить об этом нет смысла. Вход схемы подсоединяли к CD-проигрывателю многожильными трехпроводными проводами ми­нимальной длины.

Чтобы не разбирать аппарат, владельцу пред­лагалось экран и сигнальную массу с Technics SL-PG 570А (или другого CD-проигрывателя) брать с выходных разъемом «тюльпанов». А уже к БУ сиг­нальная масса идет отдельно от экрана к резисто­ру R1, а оплетка отдельно соединена в другой точке (вблизи соединения экранной обмотки се­тевого тора Т1). Количество жил внутри кабеля -чем больше, тем лучше.

Если корпус БУ будет металлический, то мас­сы БУ и CD-проигрывателя обязательно надо раз­делять. То есть, нельзя пускать сигнальную массу вместе с экранной оплеткой — помех и фона будет много. Хотя эта тема выходит за рамки объема данной статьи, но один важный вывод од­нозначен:

Данный усилитель, даже при обычном («кано­ничном») подключении к CD-проигрывателю, дает заметный выигрыш в естественности звуковоспро­изведения.

К сожалению, автор уже не может привести фотографий данной конструкции, поскольку с ней пришлось распрощаться. Конструкция изго­тавливалась исключительно для себя, но в наше экономически непростое время приходится про­давать даже то, что раньше бы и не подумали про­давать.

Радиоаматор-7-‘2010