Усилитель воспроизведения PBA2009

[Alex Nikitin]

Вот, наконец-то, нашёл несколько часов времени и собрал на макетке давно промоделированную схему. Пока это только прототип, и все измерения сделаны с использованием обратной цепи коррекции на входе. Надеюсь опробовать этот усилитель в одной из моих дек в ближайшее время. Пока выкладываю только схему и результаты первых измерений.

За основу взята схема моего усилителя для наушников "Янтарь" , с некоторыми доработками . Я сделал примерно такую схему усилителя-корректора для винила в конце 2007 года, за пару месяцев перед тем, как у меня получилась схема моего нынешнего серийного корректора, которую я пока раскрывать не собираюсь.

Схема УВ получилась весьма универсальная, в целом её можно применять как для кассетных, так и для катушечных магнитофонов - с соответствующими изменениями цепей коррекции (C2, R3-R5).

Так, как на картинке, схема обеспечивает усиление 60 дБ на 400 Гц и постоянные времени коррекции 120 мкс и 3150 мкс (для кассетной ленты Type 1) . Сопротивление нагрузки желательно 10К или больше. Измерения, приведённые на графиках, сделаны для нагрузки 10К.

Напряжение питания от 8 до 30 В, ток потребления двух каналов около 8 мА при 12 В, 12 мА при 30 В питания. С изменением напряжения питания в указанных пределах параметры схемы изменяются мало, в основном только перегрузочная способность. Для катушечных дек желательно повышенное напряжение питания, для большинства кассетников 12 В будет вполне достаточно.

На схеме не показано, но R1 и R5 - потенциометры, первым (20К) устанавливается режим работы усилителя по наименьшим искажениям, к движку второго (2К) подключён правый вывод R6, что позволяет регулировать виртуальную нагрузку на ГВ.

Измеренные параметры такие - при закороченном на 10 Ом входе А-взвешенное отношение C/Ш около 71 дБ для 200 мВ на выходе (эквивалентно входному напряжению 0,2 мВ на 400 Гц) . Максимальное выходное напряжение зависит от напряжения питания и при 30 В составляет больше 6 В эфф. При 12 В питания - больше 2 В эфф, что вполне достаточно для большинства кассетных ГВ. Искажения при 1,2 В эфф на 50 Гц (12 В питания) - менее 0,15%, при 20 В питания - менее 0,1% , большей частью 2-я гармоника. При меньших выходных напряжениях искажения уменьшаются - для 200 мВ эфф при 1 кГц - порядка 0,005%.

Просьба учесть, что прототип измерялся без экрана на рабочем столе, поэтому немного видно наводку 50 Гц.

Вся схема сейчас занимает макетную плату 40х70 мм, но при желании её можно сделать заметно меньшего размера.

Немного о транзисторах - подобрать в пару имеет смысл входные полевики, иначе может быть некоторый разбаланс по усилению. Я использовал для входных транзисторы с начальным током около 8 мА. Остальные транзисторы можно и не подбирать, особенно если сделать раздельную регулировку режима по каналам. У меня она общая, и вторую пару 2SK170 я тоже взял подобранную, но BSP129 я не подбирал. В принципе, можно вместо BSP129 взять и что-то попроще, я пробовал J112, но тогда необходимо высокое напряжение питания - 20В и выше, кроме этого, может потребоваться подбор R3 в сторону увеличения.

По поводу компенсации щелевых потерь - в этом случае просто используется резонанс головы с ёмкостью проводов и (при необходимости) дополнительно подключённой ёмкостью на входе УВ. Добротность контура регулируется подстроечником R5.

Добавлено 05.11:

При подключении к ГВ от Hitachi D909 отношение С/Ш, А-взвешенное без ленты - примерно 64 дБ относительно 250 нВб/м 315 Гц, то есть не хуже и не лучше, чем у оригинального УВ.

Алексей

[Alex Nikitin]

а есть смысл поменять входные на сборку 2SK389 ?

Я думаю, вполне возможно.

Добавлено через 1 минуту

По поводу отдачи Сергей имел ввиду головку от D-2200M (мерили мы её, причем версию LE). У неё она действительно выше, чем у 909 и нет никаких проблем в НЧ области. Аналогичные головы шли в Хитачи D-E99. В 909 стоит уже её “улучшенная” версия. В остальные деки (1100,3300,5500…) шли обычные из ИПФ (не MIG).

Понятно, спасибо за информацию.

Алексей

[AXE]

Понятно, спасибо за информацию.

Без проблем. Причем E99 это в принципе та же 2200 только без DD. Была у меня еще E95, тоже с хорошей головой, но не помню какой – 909 или 99.

[Sunoser]

В 909 стоит уже её “улучшенная” версия

AXE, не подскажите какие головки в hitachi d-707 и d-9 ? по-моему, очень похожи на d-909.

[AXE]

AXE, не подскажите какие головки в hitachi d-707 и d-9 ? по-моему, очень похожи на d-909.

У 707/707II/707HX как в 909. Причем я встречал головки как с наклеенными на экран надписями, так и с отлитыми (в основном японские версии). Головка в D9 похожа на 2200, но у меня её не было, потому не знаю точно.
Вообще, вся эта линейка очень красивая и приятная в работе, единственный недостаток – не продуман температурный режим. Если на деку что-то поставить или ограничить конвекцию воздуха она может просто перегреться и встать. Мне приходилось увеличивать и добавлять радиаторы в БП.

[Sunoser]

Axe, спасибо за информацию

[Alex Nikitin]

Внедрение этих технологий по времени примерно совпало с началом производства хромовых и псевдохромовых лент, соответственно, и появилась необходимость в изменении постоянных времени - т.к. уменьшилась эффективная толщина рабочего слоя при сохранении "геометрической".

Сергей, в связи с тем, что на Ваши посты в этой ветке ссылается некоторый персонаж на hi-fi.ru , как на примеры моих ошибок, мне хотелось бы расставить точки над "i" . Если то, что Вы написали выше, верно, то коррекция в УЗ не должна меняться заметно между лентами Type I и Type II . При внимательном взгляде практически на любой УЗ от приличного аппарата можно заметить, что это не так и АЧХ изменяется значительно. На картинке АЧХ УВ и УЗ Nakamichi ZX-7 (которые я уже как-то выкладывал в другой ветке). Как можно заметить, не больше 1 дБ разницы стандартной коррекции между 70 и 120 мкс падает на разницу между характеристиками лент, а примерно 2,5-3 дБ корректируются в УЗ, причём это делается отдельной цепочкой EQ, как видно из блок-схемы. Здесь этот момент виден наглядно, но примерно такая же картина будет и в других деках. Если же не сделать этой дополнительной коррекции для хрома, то на АЧХ будет приличный провал на СЧ - при стандартной коррекции в УВ и плоской характеристике воспроизведения тест-ленты (во всяком случае, некоторых тест-лент - как я уже писал выше, похоже, что единообразия в этом вопросе, так же, как и с пониманием уровня Долби, не было).

Алексей

P.S. - добавил пару графиков АЧХ, которые, более или менее, не оставляют камня на камне от теории о сильно разных слойных потерях в лентах Type I и Type II. Я снял АЧХ сквозного канала моей Nakamichi BX-300E для уровней -10 дБ и -20 дБ от DIN (250 nWb/m 315 Hz) уровня, для двух лент - BASF FEI (Type I) и Maxell XLII (Type II) с положением переключателя коррекции на аппарате 70 мкс и 120 мкс для каждой из лент. Как можно заметить, разница в АЧХ между 500 Гц и 10 кГц для двух постоянных времени коррекции не превышает 0,5 дБ - это практически всё, что можно списать на разницу в слойных потерях между лентами Type I и Type II.

Так что практика явно на моей стороне - АЧХ может быть сформирована, как удобнее.

P.P.S. - подумав дальше, хочу несколько скорректировать сказанное выше. Переключение коррекции в УЗ зеркально коррекции в УВ, разумеется, должно аккуратно компенсировать АЧХ в обоих направлениях, так что это просто иллюстрирует возможность произвольного создания сквозной АЧХ, не опираясь только на слойные потери. Если есть разница в слойных потерях, то она должна быть видна именно на второй картинке с АЧХ УЗ для хрома и нормала. И она весьма небольшая. Это, в целом, подтверждается моими первыми измерениями разных лент. Кроме этого, "провальчик" на АЧХ УЗ для нормальной ленты скорее всего и показывает разницу между слойными потерями и стандартной коррекцией для Type 1. Для того, чтобы увидеть эту разницу у хрома и металла, надо сначала вычесть дополнительную коррекцию в 70 мкс (то есть разницу между графиками в УВ), и из приведённых кривых видно, что разница невелика - максимум 1-1,5 дБ.

[bishbosh]

P.S. - добавил пару графиков АЧХ, которые, более или менее, не оставляют камня на камне от теории о сильно разных слойных потерях в лентах Type I и Type II. Я снял АЧХ сквозного канала моей Nakamichi BX-300E для уровней -10 дБ и -20 дБ от DIN (250 nWb/m 315 Hz) уровня, для двух лент - BASF FEI (Type I) и Maxell XLII (Type II) с положением переключателя коррекции на аппарате 70 мкс и 120 мкс для каждой из лент. Как можно заметить, разница в АЧХ между 500 Гц и 10 кГц для двух постоянных времени коррекции не превышает 0,5 дБ - это практически всё, что можно списать на разницу в слойных потерях между лентами Type I и Type II.

Так что практика явно на моей стороне

Хм... в этом накамичи сигнал, подающийся на УЗ в режиме 120мкс, придавливается ключом Q116 Q216 (постоянная времени C150R174 как раз около 70 мкс). То есть мы получаем в первом случае (Тип 1, 70 мкс) завал после точки перегиба в УВ (на 20*log (120/70) за счет перекомпенсации слойных потерь) но подъем на столько-же в УЗ, во втором случае (Тип 2, 120 мкс) подъем в УВ (за счет 120 мкс при требуемых 70 для компенсации слойных потерь), но завал на столько-же в УЗ. Так что на данном аппарате так и будет - это свидетельствует только о своеобразном подходе инженеров накамичи к формированию АЧХ УЗ - можно писать на ленту Cr или Me в режиме 120 мкс без нарушения сквозной АЧХ (очень удобно: например, были студийные кассеты, записанные на Cr но предназначенные для прослушивания в режиме 120мкс). Коррекция в УЗ в зависимости от типа ленты для этого аппарата меняется только ключами Q116/Q216 и немного на ВЧ цепочками, включающими конденсаторы С152, С153, С155. Как Вам известно, в других аппаратах используют настройку колебательного контура в цепи ООС УЗ на разные частоты, что в принципе, дает практически такую-же АЧХ УЗ, как в накамичи, но при правильном положении переключателя 120\70мкс.

[Alex Nikitin]

Хм... в этом накамичи сигнал, подающийся на УЗ в режиме 120мкс, придавливается ключом Q116 Q216. то есть мы получаем в первом случае (Тип 1, 70 мкс) завал после точки перегиба в УВ (на 20*log (120/70)) но подъем на столько-же в УЗ, во втором случае (Тип 2, 120 мкс) подъем в УВ, но завал на столько-же в УЗ. Так что на данном аппарате так и будет - это свидетельствует только о своеобразном подходе инженеров накамичи к формированию АЧХ УЗ. Коррекция в УЗ в зависимости от типа ленты для этого аппарата меняется несущественно - практически только ключами Q116/Q216. Как Вам известно, в других аппаратах используют настройку колебательного контура в цепи ООС УЗ на разные частоты, что в принципе, дает практически такую-же АЧХ УЗ как в накамичи но при правильном положении переключателя 120\70мкс.

Здесь в целом неважно, как именно формируется АЧХ УЗ, важно то, что АЧХ УВ при этом переключении стандартна (70 или 120 мкс). В Наках просто разделили именно эту составляющую коррекции от других, зависящих от типа ленты, поэтому всё очень наглядно. Графики показывают, что при изменении коррекции дополнительной RC цепочкой она работает одинаково для двух типов ленты, так что ссылки на разницу в постоянных времени коррекции, как заданных в основном типом ленты и характером её слойных потерь, несостоятельны. По сути, коррекция на 70 мкс вводится, как дополнительная, с целью снижения шума, за счёт лучшей перегрузочной способности хромовых и псевдохромовых лент. Для металла, при желании, можно было бы ввести ещё меньшую постоянную времени. Как можно заметить, запись на хром со 120 мкс позволяет заметно улучшить перегрузочную способность на ВЧ. А запись на нормал с 70 мкс, наоборот, ограничивает её ещё больше.

Алексей

[bishbosh]

Здесь в целом неважно, как именно формируется АЧХ УЗ, важно то, что АЧХ УВ при этом переключении стандартна (70 или 120 мкс). В Наках просто разделили именно эту составляющую коррекции от других, зависящих от типа ленты, поэтому всё очень наглядно. Графики показывают, что при изменении коррекции дополнительной RC цепочкой она работает одинаково для двух типов ленты, так что ссылки на разницу в постоянных времени коррекции, как заданных в основном типом ленты и характером её слойных потерь, несостоятельны. По сути, коррекция на 70 мкс вводится, как дополнительная, с целью снижения шума, за счёт лучшей перегрузочной способности хромовых и псевдохромовых лент. Для металла, при желании, можно было бы ввести ещё меньшую постоянную времени. Как можно заметить, запись на хром со 120 мкс позволяет заметно улучшить перегрузочную способность на ВЧ. А запись на нормал с 70 мкс, наоборот, ограничивает её ещё больше.

Алексей

Тогда такой эксперимент. Допустим, Вы убрали из УЗ всю предкоррекцию АЧХ - то есть он обладает линейной АЧХ. При правильно установленном (не черезмерно задранном - в частности, установленном по максимуму отдачи на 1 кГц) токе подмагничивания и при правильно установленной коррекции в УВ (120 или 70 мкс соответственно типу ленты) АЧХ сквозного канала будет линейна до 7-8 кГц (по моим измерениям, в этом случае на 8 кГц образуется завал в ~3 dB на ленте Тип2). Подобный эксперимент можно произвести и просто подав напряжение на головку с генератора через токостабилизирующий резистор. С моей точки зрения, это как раз и есть косвенный критерий целесообразности именно таких постоянных времени в УВ. То есть в УЗ компенсируем потери только на ВЧ, а все, что до ~8 кГц записывается без предкоррекции. В реальности постоянные времени в УВ требуются несколько побольше (для соответствия АЧХ тестовой ленте) и в УЗ можно чуть придавить СЧ (что хорошо видно на приведенном Вами графике АЧХ УЗ накамичи для ленты Тип1). По крайней мере, именно такой методики выбора АЧХ УЗ я придерживаюсь при возне с кассетными деками.

[Alex Nikitin]

Допустим, Вы убрали из УЗ всю предкоррекцию АЧХ - то есть он обладает линейной АЧХ.

Я именно этот эксперимент пытаюсь сделать на моём Ревоксе для записи тестовых лент - там линейная АЧХ тока записи вплоть до 10 кГц (есть небольшой - 3-4 дБ - подъём на 15 кГц) и возможность регулирования подмагничивания в широких пределах. По первым пробам всё не так замечательно. Для хрома (точнее, псевдохрома, пробовал SONY UX-Pro) более-менее линейную АЧХ при 70 мкс в УВ можно получить только при сильно заниженном подмагничивании, когда 3-я гармоника на 0дБ DIN увеличивается до 3-3,5%. Если же подмагничивание выставить хотя бы на 1,5% искажений при 0 дБ DIN, то в УВ требуется скорее 120 мкс . Завтра вечером попытаюсь сделать систематические измерения и, если успею, выложу результаты.

Алексей

[bishbosh]

Для хрома (точнее, псевдохрома, пробовал SONY UX-Pro) более-менее линейную АЧХ при 70 мкс в УВ можно получить только при сильно заниженном подмагничивании, когда 3-я гармоника на 0дБ DIN увеличивается до 3-3,5%. Если же подмагничивание выставить хотя бы на 1,5% искажений при 0 дБ DIN, то в УВ требуется скорее 120 мкс .Алексей

Только что измерил. Странно, слишком много искажений у Вас получается. У меня на достаточно паршивой TDK CDing II 74 порядка THD 0,8%, на Sony ES-II 90 порядка 0,5%, на моем экземпляре Sony UX-Pro 90 те-же 0,5-0,6%. BASF TPII-60 дает опять 0,5-0,6%. На TDK MA-IV 60 получается порядка 0,8%. Измерения - уровень записи 250 нВб\м, SpectroLab, звуковая карта EMU0202. Это именно THD - то есть все гармоники, а не только 3-я. Дека - DENON DR-F3, головка стеклоферритовая. УЗ штатный, ГСП штатный (частота всего 85 кГц), УВ С.Агеева на FET. На всех кассетах ток подмагничивания настроен по максимуму отдачи на 1 кГц. 3% искажений с ленты - это что-то невероятное.

[bishbosh]

Я именно этот эксперимент пытаюсь сделать на моём Ревоксе для записи тестовых лент - там линейная АЧХ тока записи вплоть до 10 кГц (есть небольшой - 3-4 дБ - подъём на 15 кГц) и возможность регулирования подмагничивания в широких пределах.
Алексей

Продолжаем разговор.

Прицепляю только что снятую АЧХ сквозного канала БЕЗ предкоррекции в УЗ. Снято на ленте 1-го и 2-го типов, постоянные коррекции в УВ 136 и 70 мкс - до подстройки постоянной времени 70 мкс по тестовой ленте руки пока не дошли. Уровень записи -20 dB от 250 нВб\м, дека - DENON DR-F3, ток подмагничивания - по максимуму отдачи на 1 кГц.

Хорошо заметен задир на 3 dB на ленте типа 1 (SONY CDix I 74) в области 3-5 кГц, который будет даже при постоянной времени в УВ 120 мкс. То есть для примененной ленты 120мкс приводят к недокомпенсации слойных потерь. Этот задир компенсируется небольшим провалом в УЗ многих промышленных аппаратов - в частности в накамичи и в JVC TD-V662.

Касательно типа 2 - постоянная времени 70 мкс точно соответствует слойным потерям примененной ленты (BASF TP-II 60) - АЧХ на СЧ плоская.

С учетом вышеизложенного, спад на ВЧ для обеих лент можно считать практически одинаковым - соответственно и в УЗ понадобится один и тот-же подъем, с несущественной коррекцией на границе частотного диапазона. Значение необходимого подъема в УЗ - всего 14 dB на частоте 20 кГц.

[Alex Nikitin]

Только что измерил. Странно, слишком много искажений у Вас получается.

Не слишком много искажений, а слишком низкий ток подмагничивания. При увеличении тока искажения падают до совершенно нормальных. Но появляется завал на СЧ и ВЧ. Посмотрим, что у меня сегодня получится.

Добавлено через 7 минут

Касательно типа 2 - постоянная времени 70 мкс точно соответствует слойным потерям примененной ленты (BASF TP-II 60) - АЧХ на СЧ плоская.

Кстати, пока я тут измеряю - какие искажения получаются на TP-II при 250 nWb/м 400 Гц (или 1 кГц) при таком токе подмагничивания?

Алексей

[bishbosh]

Кстати, пока я тут измеряю - какие искажения получаются на TP-II при 250 nWb/м 400 Гц (или 1 кГц) при таком токе подмагничивания?

В сообщении #31 я привел значение THD для этой ленты, которое у меня получилось. 0,5-0,6% в левом канале, и чуть больше в правом.

Скриншот спектра искажений прилагается.

[Alex Nikitin]

В сообщении #31 я привел значение THD для этой ленты, которое у меня получилось. 0,5-0,6% в левом канале, и чуть больше в правом.

Скриншот спектра искажений прилагается.

Странно. Вот что у меня получается на той же ленте - 250 nWb/m 1 kHz, BASF TP-II 90 min. Записано на Nakamichi Cassette Deck 1 . Почему-то у меня уровень шума децибел на 10 ниже получается. А искажения - даже ниже - 0,53% и 0,4%. С уровнями все в порядке?

Алексей

[bishbosh]

Странно. Вот что у меня получается на той же ленте - 250 nWb/m 1 kHz, BASF TP-II 90 min. Записано на Nakamichi Cassette Deck 1 . Почему-то у меня уровень шума децибел на 10 ниже получается. А искажения - даже ниже - 0,53% и 0,4%. С уровнями все в порядке?

Алексей

C уровнем шума все в порядке - у меня длинный практически неэкранированный кабель до звуковой платы - ловит ужасно. Поэтому малые сигналы я пока не измеряю, до тех пор, пока нормальный кабель не сделаю. Не обращайте внимания на шум.

С точки зрения искажений, наковская металлическая головка вряд-ли хуже деноновской стеклоферритовой, так что Ваши результаты вполне согласуются с моими.

[Alex Nikitin]

C уровнем шума все в порядке - у меня длинный практически неэкранированный кабель до звуковой платы - ловит ужасно.

Ловит на всех частотах?! Я имел в виду уровень шумовой полки. Что, карта шумит больше ленты?

Алексей

[bishbosh]

Ловит на всех частотах?! Я имел в виду уровень шумовой полки. Что, карта шумит больше ленты?

Алексей

Вы будете смеяться, но сейчас, с этим поганым кабелем, карта шумит ненамного меньше ленты - ее уровень шума по тому-же спектралабу порядка -70 дб. Право, мне стыдно в этом признаваться. Мне ее подарили неделю назад, я не успел еще кабель сделать...

[Alex Nikitin]

сейчас, с этим поганым кабелем, карта шумит ненамного меньше ленты

Если не страшно, можно спектрограмму при остановленной ленте? Что-то не так на Вашем графике, я не могу понять, почему. Как будто уровень сигнала, как минимум, децибел на 5-6 ниже, чем должен быть.

Алексей

[bishbosh]

Если не страшно, можно спектрограмму при остановленной ленте? Что-то не так на Вашем графике, я не могу понять, почему. Как будто уровень сигнала, как минимум, децибел на 5-6 ниже, чем должен быть.

Алексей

Мне самому интересно. Вот спектр. Переключатель типа ленты - в положении Cr. 0 dB соответствует 250 нВб\м. Заметен полный набор гармоник 50 Гц.