Справочник радиолюбителя

Всевозможной промышленной бытовой аппаратуры сейчас много. Впечатляет как количество, так и разнообразие аудиотехники. Для конструктора-радиолюбителя всегда есть поле деятельности в плане доработки и усовершенствования промышленной техники. Нередко простыми средствами удается существенно улучшить звучание аудиоаппарата. Порой достаточно собрать и «внедрить» в готовую конструкцию несложный усилитель, чтобы аппарат зазвучал значительно лучше. Обо всем этом пойдет речь в данной статье.

С каждым годом «наплыв» бывшей в употреблении аппаратуры на наших рынках все увеличивается. Новой техники тоже стало много, но новая дорогостоящая аппаратура в народных массах распространяется многократно медленнее, чем бывшая в употреблении. К примеру, многие ли соберутся покупать сабвуфер по цене в несколько тысяч долларов, пусть даже в таком сабвуфере предусмотрена возможность автоматической настройки под акустику конкретного помещения.

В то же время, сложное финансовое положение подталкивает владельцев даже качественных зарубежных аудиоаппаратов продавать их по невысоким ценам. Причем часто цены оказываются на удивление низкие, а аппарат, несмотря на длительную эксплуатацию или хранение, бывает в хорошем состоянии. Многие из таких аппаратов, по сути, стали уже своеобразным раритетом.

Современные подходы в схемотехнике и направления развития аудиосхем весьма серьезно отличаются от прежних тенденций. Касается это как ламповых, так и «твердотельных» конструкций.

При этом часто путем добавления несложной конструкции усилителя можно заметно улучшить естественность звуковоспроизведения имеющегося аппарата.

Но тут сразу следует оговориться. К повсеместно распространенным «мыльницам» сказанное не относится. Если в аппарате используется малогабаритная и невысокого качества акустика, типовые микросхемные усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ), интегральные (ИМС), разработанные десятилетия тому назад, когда почти «все» размещено в одном корпусе ИМС, включая и выходные транзисторы, то вряд ли дополнительный согласующий усилитель (СУ) сможет дать серьезный результат в улучшении качества звука.

Под термином СУ в данном случае имеются в виду несложные схемы, служащие для согласования цепей с высоким (повышенным) выходным сопротивлением с цепями (или блоками, схемами), у которых входное сопротивление более низкое.

Если регулятор громкости (или баланса) зашун-тирован низким входным сопротивлением УМЗЧ или другой схемой, то установка промежуточного («разгрузочного») СУ существенно отразится на качестве воспроизведения средних частот. Это, если в малогабаритной технике срезаны НЧ и ВЧ. В случае, когда аппаратура классом выше, то результат работы регулятора громкости (и баланса) в разгруженном режиме будет слышен во всем диапазоне звуковых частот. Ну а в серьезной аппаратуре можно достичь очень даже хорошо «слышимого» результата улучшения качества звука. Практика однозначно свидетельствует, что улучшение естественности звука на средних частотах звукового диапазона – самый верный показатель в выборе схемотехники.

Какой смысл в «грохоте» на НЧ и интенсивном «цоканье» на ВЧ, если вокал воспроизводится неудовлетворительно? На средних частотах наш слух максимально восприимчив ко всем видам искажений. Какой толк от аппарата, если по измерительным приборам все выглядит хорошо, а на слух он звучит посредственно? В итоге, в последнее время появилось большое количество конструкций УМЗЧ, где общая ООС отсутствует.

Вся суть процесса рассматриваемой модернизации заключается в улучшении именно естественности звуковоспроизведения. И упомянутая разница в схемотехнических подходах и старых, и новых промышленных аппаратов позволяет б/у технике приобретать значительно лучшее, более естественное звучание. Зарубежная техника минувших десятилетий изготовлялась добротно. Конструкционных материалов так сильно не экономили, как сейчас. Сказанное относится, в первую очередь, к механическим узлам и деталям и, конечно, к корпусам аппаратуры. В современной аппаратуре аудиосигналы проходят многочисленные каскады усиления, схемы электронной коммутации. Звуковые сигналы претерпевают различные преобразования. Хотим мы этого или не хотим, но качество сигнала от этих процессов обычно ухудшается. Вот почему всегда будут востребованы стационарные аппараты с относительно простой схемотехникой (в тракте прохождения аудиосигнала), без всех этих ультрасовременных «космических наворотов».

Конструкторы УМЗЧ столкнулись с резким (почти в 10 раз!) увеличением коэффициента гармоник УМЗЧ при значительном увеличении выходного сопротивления измерительного генератора (или любого другого источника звукового сигнала), с которого на вход УМЗЧ подается испытательный аудиосигнал.

Как правило, этот сигнал с генератора поступает на неинвертирующий вход УМЗЧ, т.е. на базу ВТ дифференциального каскада (ДК) в УМЗЧ. Речь сейчас о типовом выходном сопротивлении генератора 600 Ом и обычном входном сопротивлении УМЗЧ на БТ. Очевидно, что в реальном УМЗЧ на БТ ситуация намного хуже, поскольку часто вход УМЗЧ подключен к источнику сигнала с выходным сопротивлением более 600 Ом (например, к регулятору громкости).

В принципе, почти все проблемы УМЗЧ от шаблонности в подходе конструкторов УМЗЧ. Элементы схемы, не охваченные петлей ООО, соответственно, не поддаются и линеаризации посредством этой ООО. А ведь именно таким образом (на БТ в ДК) построено подавляющее большинство УМЗЧ, как промышленных, так и радиол юб ител ьских.

Типовые схемотехнические решения входных цепей УМЗЧ показаны на рис.1, а-в.

На рис.1,а приведена схема УМЗЧ известного автора В. Шушурина. Эта схема легла в основу промышленных УМЗЧ «Амфитон» (разных модификаций).

На рис. 1 ,б показана схема современного УМЗЧ с полевыми транзисторами на выходе. Но входные каскады, тоже выполнены на биполярных транзисторах, со всеми вытекающими обстоятельствами.

На рис.1,в приведена еще одна простая схема УМЗЧ с полевыми транзисторами на выходе. Однако в ней также во входных каскадах используются биполярные транзисторы сильно шунтирующие регулятор громкости.

Типовой входной ДК на БТ в УМЗЧ, глубокая общая ООС, охватывающая УМЗЧ, – таков стандартный подход. Вот только входные цепи УМЗЧ обычно предоставлены «воле случая». Так были построены УМЗЧ минувшего столетия. Что-то меняется, но многое остается типовым, без изменения.

К сожалению, как раз в рассматриваемом вопросе ситуация мало изменилась и в наши дни. Лишь в дальнем зарубежье можно встретить прогрессивные изменения в данных вопросах. При этом многие конструкторы, уже по укоренившейся привычке, продолжают утверждать, что не суть важно, на БТ или на полевых (ПТ) выполнен вход УМЗЧ (ИМС) или операционного усилителя (ОУ). Заверяют, что абсолютно все зависит только от схемотехники УМЗЧ. А что там установлено во входном каскаде (ДК) УМЗЧ или ОУ (БТ илм ПТ) -не столь важно.

В то же время, проблемы «входных» искажений БТ в ДК можно решить «автоматически». С заменой БТ на ПТ вышеупомянутые искажения минимизируется. Причем настолько, что ими можно пренебречь. Поскольку с ПТ входной ток практически отсутствует, и на звуковых частотах он ничтожно мал, то увеличение выходного сопротивления источника сигнала уже не способствует росту этих искажений в УМЗЧ. В то же время, большие входные токи БТ приводят к значительному ухудшению звука, будь то ДК в УМЗЧ или регулятор громкости.

Важное в экспериментах и модернизации аппаратуры

Ни с кем нет смысла спорить о качестве звука. Пока человек сам не услышит, не удостоверится, ему никто не поможет. Главное, выяснить для себя, где истина. И если звучание серьезно улучшается, то всегда найдется немало людей, которые оценят истинность ваших достижений. Сложности возникают, когда нужно проводить много доработок в схемах одного аппарата. Поэтому доработки нужно делать поэтапно, всегда сравнивая полученное с предыдущим результатом. Значит, необходимо иметь, с чем сравнивать. В связи с этим один канал стереоаппарата оставляют нетронутым, без изменений, т.е. после каждого очередного этапа доработок в первом канале, второй канал дорабатывается, только если качество звучания первого канала улучшилось. Это позволяет «выходить на равенство» в звучании обоих каналов.

Акустика, используемая для экспериментов и модернизации УМЗЧ

При испытаниях УМЗЧ и экспериментах следует использовать широкополосные громкоговорители (ГГ). Повсеместно используемые ГГ с резиновой подвеской очень плохо подходят для «тонких» исследований в аудиоаппаратуре. Они «смазывают», «затирают» общую звуковую картину, особенно это касается мельчайших деталей звуковоспроизведения. Широкополосные ГГ позволяют избежать применения разделительных фильтров (кроссоверов) в акустических системах (АС). Фильтры, какими бы они не казались «идеальными», всегда вносят дополнительные искажения, тем более в АС, где токи велики. В электронных кроссоверах (на входах полосовых УМЗЧ) также есть свои проблемы.

В экспериментальных АС можно использовать, разве что, разделительные конденсаторы. Их применяют для подключения к широкополосному ГГ высокочастотных ГГ («пищалок»).

Цель экспериментальных АС – позволить услышать минимальную разницу в качестве сравниваемых аудиосигналов. К сожалению, мощная грохочущая акустика обычно непригодна для данных задач. Экспериментальные АС тем лучше, чем меньшую разницу в качестве звука они дают зафиксировать. Как правило, в тесных помещениях для экспериментов большая мощность УМЗЧ ненужна. Обычно достаточно нескольких 2…3 Вт, не более 10 Вт. С нормальными широкополосными ГГ такой мощности для экспериментов всегда хватает.

Человеческий слух сам по себе индивидуален. Обратим внимание хотя бы на «кривые равной громкости». На ВЧ звукового диапазона слух намного хуже, чем на средних частотах (СЧ). При большой мощности УМЗЧ наш слух легко «забивается» громкостью. Как результат, ухо уже неспособно улавливать малые искажения. Для экспериментов очень хорошо подходят широкополосные ГГ типа 4А32 или 4А28 («кинапы»). Однако 4А28 существенно уступают в качестве звука 4А32.

Использование зарубежных ГГ

С зарубежными ГГ, к сожалению, ситуация напоминает лотерею. Качественный зарубежный ГГ стоит дорого. Если вы заплатили солидную сумму, это еще не означает, что вы приобрели высококачественные ГГ.

Применение более мощных низкочастотных ГГ, как правило (за приятным исключением 4А32), не дает улучшения качества звука на СЧ.

Совсем иная ситуации на НЧ. В результате использования, к примеру, вместо ГГ типа 30ГД2 (75ГДН) более мощных 100ГД (300ГДН) в сабвуфере дает колоссальный выигрыш, причем не только в плане КПД.

Когда имеется возможность использовать АС типа группового излучателя, то это следует делать. Имея в наличии несколько ГГ типа 75ГДН, можно достигнуть хороших результатов. Так что люди, слушающие самодельный сабвуфер из 4-6 шт., 75ГДН не могут поверить, что это так хорошо работают 75ГДН. Увеличение объема АС на НЧ и количества ГГ позволяют «переиграть» даже сабвуферы, стоимость которых превышает 1000 долларов США. В отношении КПД, это уже точно, вне сомнений, т.е. звукоотдача самодельного сабвуфера на шести 75ГДН существенно превышает малогабаритный (в сравнении с самодельным сабвуфером) заводской сабвуфер.

Для того чтобы убедиться в этом подадим одинаковую мощность на оба сабвуфера. Разница в звукоотдаче настолько заметная, что ни у кого уже не вызывает сомнений. Производители всегда будут экономить на конструкционных материалах. Мощные АС не исключение из этого правила.

Грамотное применение СУ позволяет на СЧ улучшить естественность звуковоспроизведения. На НЧ звучание приобретает такую необычайную «бархатность» и «мягкость», что о понятии жестких басов можно и вовсе позабыть. В случае традиционного подхода, когда входное сопротивление УМЗЧ или любой другой аудиосхемы равно или ненамного превышает выходное сопротивление предыдущей схемы (регулятора громкости или т.п. источника сигнала), качество звука всегда теряется. Нужно только желание сравнивать и самим во всем убедиться. Во многом ламповые схемы УМЗЧ звучат «мягче» и естественнее именно потому, что у них налицо большая разница между выходными сопротивлениями предыдущих каскадов и входными сопротивлениями последующих каскадов. В итоге, ламповые каскады работают фактически в «холостом режиме» (без нагрузки потоку). Особенно это касается пассивных регуляторов громкости, баланса и тембра. Неудивительно поэтому, что в УМЗЧ, где регуляторы громкости и баланса включены не сразу один за другим, а посредством схем СУ, тогда качество звука будет лучше.

Когда выходное сопротивление источника аудиосигнала равно входному сопротивлению следующего за ним каскада (или приближается к нему), то качество звука существенно ухудшается.

Отметим, что в транзисторной схемотехнике разница между входными сопротивлениями последующих каскадов и выходными предыдущих небольшая, – это сплошь и рядом. В ламповых аудиосхемах, наоборот, эта разница максимальная. Вот нам и еще одна причина «мягкого» лампового звука и жесткого неестественного транзисторного звучания. Многочисленные эксперименты подтверждают сказанное.

Если регулятор громкости или баланса оказывается нагруженным на сравнительно низкое входное сопротивление последующего каскада, то это непременно скажется на качестве звука. Если ваша аппаратура не позволяет услышать эту разницу, то она низкокачественная. Опасность для качества звука заключается в многократном «горе-согласовании». Только в случае, если все они устранены (исключено шунтирование), то можно достигнуть нормального, естественного звучания.

Проблема как раз в том, что вся бытовая аппаратура построена не по принципу достижения качества (естественности) звука, а в лучшем случае, в соответствии типовым расчетам, подходам и стандартам. Однако зарубежные радиолюбители в последние годы разрушили эту традиционную стену.

О схемотехнике используемых СУ

Схемотехника СУ многообразна. Автор отдавал предпочтение применению в своих схемах ПТ. Использование ПТ в СУ обеспечивает задание практически любого требуемого входного сопротивление на звуковых частотах.

Можно, конечно, применять и БТ, например, каскады со следящей ПОС. Она повышает входное сопротивление эмиттерного повторителя на БТ. Но зачем мудрить, если на ПТ решение поставленных задач получается максимально просто? Схем на ПТ встречается немало. Простые схемы на ПТ оказались почти идеальными для их удачного применения.

Простое схемы СУ

Самой простой схемой СУ является традиционная схема, показанная на рис.2. Она особенностей не имеет. Поэтому акцентировать внимание на ней не будем. Она использована как основа. Поскольку нередко требовалось минимизировать постоянное напряжение на выходе СУ (исток ПТ VT1), то схему дорабатывали согласно рис.3. Такая доработка, несмотря на простоту реализации, позволяет достигать нулевого потенциала с точностью до ±10 мВ. Правда, этот «ноль» значительно дрейфует, поэтому изготовлялись и другие схемы.