Laboratorium sprzętu audio

Wzmacniacze...

kabelki Wzmacniacz w systemie stereofonicznym zajmuje jedną z kluczowych pozycji... Złym wzmacniaczem jest urządzenie nadmiernie rozbudowane - posiadające szereg zupełnie zbędnych funkcji i regulatorów... Co w takim razie jest zbędne? Po pierwsze - regulatory barwy tonu, balans, przełącznik trybu pracy barwa tonu/obejście, włącznik wyciszania i filtr konturowy. Po drugie - wszelkie pętle magnetofonowe (którz dzisiaj nagrywa w ten sposób...) i po trzecie - stopnie wzmocnienia napięciowego o zbyt dużym wzmocnieniu (czasami nawet pięćdziesięciokrotnym). Do "przypadłości" całej rzeszy tych urządzeń należą również mało wydajne zasilacze o prymitywnej konstrukcji (zapewne ze sknerstwa księgowych). Stąd lansowana "idea" stosowania najwymyślniejszych akcesoriów - sieciówek, kondycjonerów i złotych bezpieczników... Należałoby wspomnieć jeszcze o innych wadach, wśród których prym wiedzie błędna koncepcja licznych żródeł prądowych w obwodach wzmacniających - zaczerpnięta z architektury układów scalonych. Wiadomo ponad wszelką wątpliwość, że najlepsze układy wzmacniaczy to takie, które mają jak najmniej elementów i są jak najprostsze. Cała sztuka polega tym, że dobre wzmacniacze mają anty-indukcyjny bezpośredni tor o krótkich i w miarę jak najgrubszych ścieżkach oraz prawidłowo poprowadzoną "szynę masy". Jeśli jeszcze moduł zasilający znajdzie się w osobnej obudowie, to już do szczęścia nie trzeba wiele. Wystarczy zamontować dobre podzespoły i starannie "zestroić" obwody... Pomijam kwestię oceny koncepcji wzmacniacza w oparciu o układy: "push-pull", klasa A, lampy, MOSFET'y itp. gdyż jestem zdania, że najważniejszymi parametrami są sprawność elektryczna + liniowość, a dopiero dla tych parametrów należy dopracować pozostałe w tym i "brzmienie...". Z góry też wykluczam "pomysły" typu wzmacniacze cyfrowe! Stoję niezmiennie od ponad 30 lat na stanowisku, że najlepszym rozwiązaniem jest "układ komplementarny AB" zbudowany z bardzo szybkich tranzystorów mocy npn/pnp i driver'ów (audio) o wysokich częstotliwościach granicznych przełączania oraz z dużymi zapasami parametrów statycznych/dynamicznych, z dobrym zrównoważeniem napięciowo/prądowym pierwszego stopnia różnicowego i precyzyjną symetrią napięć zasilających. W rezultacie - nie powinno występować na wyjściu głośnikowym stałe napięcie niezrównoważenia (o wartości > 0,005V DC). Istotne jest również aby w obwodach sterowania stopnia końcowego nie płynęły zbyt wysokie prądy spoczynkowe (> 50mA). To kompromis pomiędzy małymi prądami płynącymi w gałęziach tranzystorów wyjściowych a znikomymi zniekształceniami skrośnymi (symetrycznie "zwichrowane" zbocza sinusoidy przy niskich poziomach mocy wyjściowej). Bardzo ważne są odpowiednie tranzystory końcowe - główne i sterujące - posiadające wysoką częstotliwość graniczną przełączania > 20MHz aby wyeliminować zniekształcenia harmoniczne. Dla uzyskania niemal idealnego "obrazu dźwiękowego" jako odwzorowania pracy układu - należy jeszcze pozostać przy stosunkowo płytkiej pętli sprzężenia zwrotnego wraz z niezbyt dużym wzmocnieniem napięciowym. Niezwykle istotnym czynnikiem determinującym jakościowo najlepszą współpracę z głośnikami jest odpowiednio wysoki współczynnik tłumienia (damping factor > 100). Aby osiągnąć ten cel, konieczne jest wykonanie stopnia wyjściowego mocy złożonego z kilku łączonych równolegle tranzystorów i równoległe łączenie wielu kondensatorów elektrolitycznych w zasilaczach stopni mocy. Rezystancja wyjściowa spada wtedy o liczbę "n" rezystancji poszczególnych ogniw w torze, skutkiem czego - wszelkie niepożądane stany pracy głośników (nieliniowość zmian impedancji w funkcji zmian częstotliwości i nieprawidłowa odpowiedź na pobudzenie impulsami) są redukowane niemal do "0". Taki wzmacniacz - choć ma niewątpliwie jakieś drobne wady - jest zdecydowanie najlepszy!

amp_uni Jakiś czas temu zmagałem się z dylematem kiepskiej jakości dźwięku w fabrycznym wzmacniaczu z Japonii, który miał w nadmiarze wszystko "co najgorsze"... Nie byłoby problemu gdyby nie fakt, że ów wzmacniacz służył celom laboratoryjnym i choć sam w sobie był urządzeniem dość wysokiej klasy, "bardzo blado wypadał" (poza pomiarami na przyrządach) w testach odsłuchowych. Zupełnie przypadkiem przypomniałem sobie, że mam gdzieś w szafie starą choć prawie nie używaną polską "Unitrę". Zamiast przerabiać wielką płytę z setką tranzystorów i scalaków z "japońskiego high-end'u", dokonałem kilku prostych koniecznych modyfikacji w prymitywnym z pozoru wzmacniaczu Unitry. Zmieniłem kilka kondensatorów, dołożyłem równolegle sparowane tranzystory końcowe z ceramicznymi rezystorami emiterowymi, zmieniłem diody prostownicze głównych mostków zasilaczy mocy w mono-blokach na bardziej wydajne prądowo i zwiększyłem pojemności kondensatorów filtrujących napięcia zasilające z 4 x 6800uF (po dwa na mono-blok, taką bowiem miało "to" konstrukcję), dokładając 4 x 22tyś uF..., pociągnąłem fachowo kabelki ekranowane (bardzo porządne, bo amerykańskie - posrebrzane) wprost z gniazdek RCA na podwójny potencjometr volume tuż przed wejściem na końcówki mocy, i "stał się cud". Muszę tu oddać sprawiedliwość rodzimym konstruktorom, którzy w czasach kiedy nic nie było na półkach, starali się nie być gorszymi od "swych zachodnich kolegów po fachu". Zrobili oni bowiem rzecz zdumiewającą - zastosowali "genialne" w swej prostocie rozwiązanie - wsadzili do całkiem solidnej obudowy dwa mono-bloki z odrębnymi zasilaczami choć z pojedynczym transformatorem ale za to ze sporym zapasem mocy. Po kilku jeszcze drobnych modyfikacjach przepuściłem przez "to" sygnały z generatora i podglądnąłem na oscyloskopie jak one wyglądają w różnych warunkach obciążenia... Było wręcz idealnie! Zachęcony tym, postanowiłem przedmuchać "to" jakąś muzyką. Podłączyłem wszystko jak należy, usiadłem w fotelu, nacisnąłem "play" na pilocie i oniemiałem... Usłyszałem dźwięk o tak nieprawdopodobnej głębi i precyzji, że z wrażenia dostałem czkawki. Puściłem sobie "The Final Cut" - Pink Floyd i głośniki wywędrowały z domu daleko pod las (mieszkam przy lesie). Stereofonia położyła mnie zupełnie... Spędziłem niemal całą noc na słuchaniu kolejnych (różnych jakościowo) płyt z całkiem przeciętnego źródła (też japońskiego) ale miało "Hi-bit Legato Link Conversion" (20bit/48kHz) i dlatego grało "prawie" jak Accuphase...

To wydarzenie zmusiło mnie do pewnych głębszych przemyśleń, w następstwie których już wiem, że proste jest nie tylko "piękne" ale wręcz najlepsze... Przykład nie jest w żadnym wypadku "najazdem" na drogie systemy firmowe z obszaru High-End! Są "sprzęty" lepsze i gorsze. Każdy z nas szuka swoistego ideału. Sedno w tym, że ideału nie było, nie ma i nigdy nie będzie! Słowa te z całą odpowiedzialnością wypowiada zawodowy elektroakustyk i były muzyk... Na pocieszenie pozostaje fakt, że da się wiele poprawić lub zrobić całkiem dobrze grający system ale tu już główną rolę grają wiedza i chęci...

W naszej pracy "króluje" wiedza i zdobyte doświadczenie! One z kolei uprawniają nas do formułowania następujących wniosków:
- Prostota i przejrzystość układów,
- Wyodrębnienie (na zewnątrz) modułów zasilających o dużych prądach i napięciach pracy!
- Perfekcja wykonania i zestrojenia elementów toru audio,
- Odpowiednia konfiguracja elementów sprzętu i adaptacja akustyczna pomieszczenia odsłuchowego!
Szczególnie wielką wagę przykładamy do "zasilania" poszczególnych członów systemu, preferując średni zapas wydajności energetycznej na poziomie 100% ponad maksymalne zapotrzebowanie układów... To w zupełności wystarcza aby zasilane obwody pracowały w najbardziej komfortowych warunkach...

Jeśli w bliskim sąsiedztwie (mniej niż 30cm) stopnia wzmocnienia napięciowego o współczynniku wzmocnienia k > 10; nawet we wzmacniaczu mocy - znajduje się sporych rozmiarów transformator, a nieopodal biegną przewody przemienno-prądowe, to siłą rzeczy szkodliwe produkty ze "źródeł" pól elektromagnetycznych będą się dokładać poprzez indukcję do napięć fonicznych o małych amplitudach oraz będą modulowały napięciem przemiennym o częstotliwości sieci napięcia stałe zasilające poszczególne stopnie wzmacniacza. W zależności od konstrukcji - skutki te będą mniej lub bardziej słyszalne w głośnikach. Problem w tym, że zakłócenia te zniekształcają pierwotne sygnały zanim głośniki zdołają je przetworzyć na dźwięk. Jedynym racjonalnym rozwiązaniem jest wyodrębnienie sekcji zasilających - pracujących z udziałem napięć przemiennych na zewnątrz - najlepiej do osobnej obudowy i szczelne zaekranowanie układów zasilających odpowiednimi blachami stalowymi i miedzianymi. Obwody napięcia sieci powinny zostać odizolowane od stopni stabilizujących stałe napięcia wyjściowe, a na przyłączu transformatora głównego należałoby zastosować "strome" filtry przeciwzakłóceniowe składające się z dławików o rdzeniach z dużymi przekrojami i kondensatorów o znacznych pojemnościach. Wskazane jest również zastosowanie stabilizatora indukcyjnego o dużej sprawności energetycznej. Ostatni człon modułu zasilającego powinien posiadać wysokoprądowy stabilizator z automatyczną regulacją napięcia wyjściowego oraz zabezpieczenie - automatycznie reagujące na zwarcia / przeciążenia. Tego rodzaju rozwiązanie będzie najbardziej optymalne i najbezpieczniejsze dla reszty systemu audio.
Już niedługo będziemy wytwarzać nowe modele wzmacniaczy zintegrowanych i mocy w oparciu o powyższy przykład. Od początku naszej działalności we wszelkich zasilaczach stosujemy najlepsze podzespoły oraz najbardziej skuteczne metody filtracji napięć zasilających aby wyeliminować zakłócenia (...). W następnym odcinku będzie o systemach symetrycznych (XLR) i zwykłych...

Osoby zainteresowane "zwięzłą i rzeczową charakterystyką dobrego sprzętu audio" - zapraszamy na specjalną stronę portalu EXTREO.