ПРЕДУСИЛИТЕЛЬ С КОРРЕКТОРОМ "АМЛ+"

А. ЛИХНИЦКИЙ

После оккупации аудиорынка компакт-дисками число предусилителей, содержащих корректор для воспроизведения грампластинок, заметно уменьшилось, хотя потребность в них, во всяком случае в России, осталась прежней. Аудиофилам известно, что хорошо "звучащий" корректор - большая редкость, чем, скажем, приемлемый усилитель мощности. Поэтому мне показалась неплохой идея сконструировать простой предусилитель с корректором для ММ-головок на неутилизованных "останках" усилителя "Прибой" (лампах 6Ж32П и 6Н6П), а заодно лишний раз проверить основные положения статьи (см. "AM" No1 (6) 96, с. 43-52). Я также решил пойти дальше: убрав по возможности отрицательные обратные связи (ООС), проверить, как может повлиять на звучание положительная обратная связь (ПОС). Перед началом работы меня буквально преследовала навязчивая идея: если при прослушивании музыки ООС добавляет отрицательных эмоций, то положительная обратная связь (ПОС) должна приносить положительные.

  Изготовление предусилителя с применением ПОС заняло около недели, и, хотя в процессе его монтажа я сознательно не применял известных мне ухищрений (кроме секретного припоя), результаты прослушивания предусилителя превзошли мои ожидания. Я почувствовал, наконец, "наполненность" звука, которой обычно так не хватает. Уверен, каждый, кто продолжает слушать LP, независимо от достатка должен заинтересоваться описанным в этой статье предусилителем. Если вы решитесь сделать его сами или подобьете на это кого-нибудь из друзей, то не только сэкономите около 1500 долларов (примерно к такой ценовой категории можно отнести предлагаемый мною предусилитель), но, главное, откроете для себя новое звучание старых LP. Однако, как известно, за все надо платить. Платой за привлекательное звучание предусилителя, за простоту его конструкции и, конечно, за применение ПОС я бы считал повышенные требования к точности его элементов, необходимость скрупулезной установки их режимов, а также некоторые усилия, которые вы направите на поверку алгеброй гармонии, читая эту статью.

Особенности предусилителя

  Прежде всего остановлюсь на принципиальных особенностях предлагаемого предусилителя, кроме тех, о которых уже шла речь в "AM" No1 (6) 96, с. 53-55. Главные из них таковы:

1) минимум усилительных элементов (на пути прямой передачи сигнала их всего два). Недостающее усиление получено за счет применения ПОС;

2) минимум переходных конденсаторов (всего один в режиме "Phono" и два в режиме "Aux");

3) катодные повторители отсутствуют вообще;

4) корректирование по стандарту RIAA производится с помощью пассивной цепи, управляемой от источника тока. Последняя особенность объясняется отказом от использования катодных повторителей.

  Приняв во внимание рекомендации наиболее авторитетного стандарта по усилителям EIA RS490 (USA), а также сложившиеся у производителей аудиоаппаратуры традиции, я решил, что предусилитель со входа "Phono MM" должен иметь усиление, равное 250 (на частоте 1 000 Гц), а со входа "Aux" - около 5. Эти требования удалось реализовать в схеме предусилителя (рис. 1) с помощью двух включенных последовательно ступеней усиления. Первая ступень выполнена на пентоде 6Ж32П (Л1). Она обеспечивает на частоте 1 000 Гц корректированное по стандарту RIAA усиление, равное 50. Вторая ступень на первом триоде лампы 6Н6П (Л2) обеспечивает усиление 5. Второй триод этой лампы используется для формирования сигнала ПОС (но об этом несколько ниже). Выбор для первой ступени усиления пентода 6Ж32П продиктован вполне объективным причинами:

- низким уровнем шума лампы (ее эквивалентное шумовое сопротивление Rш1< 0,8 кОм, то есть меньше сопротивления обмоток типичной головки звукоснимателя типа ММ);

- высоким внутренним сопротивлением (Ri1>l МОм). Эта особенность лампы позволяет использовать ее в режиме источника тока;

- огромным усилением по напряжению (ч>2000).

  Выбор для второй ступени двойного триода 6Н6П обосновывается

- режимом повышенной мощности рассеяния на анодах лампы. В этом режиме можно реализовать низкое выходное сопротивление ступени, не прибегая к использованию ООС по напряжению;

- низкими внутренним сопротивлением (Ri2=2 кOм) и коэффициентом усиления (ч<=20) этой лампы. При названных значениях параметров легко реализовать требуемое усиление второй ступени при небольшой по величине местной ООС.

  Если рассказывать о проблемах, с которыми мне пришлось столкнуться в процессе разработки предусилителя, то в первую очередь я бы назвал выбор задающего ток анода Л1 сопротивления нагрузки R2 (см. рис. 1). Для того чтобы обеспечить оптимальный по усилению и шуму режим 6Ж32П, желательно иметь напряжение на аноде этой лампы примерно +150 В и ток анода не менее 1,4 мА. При выбранном режиме и напряжении питания предусилителя U = +300 В (использовать большее напряжение рискованно) сопротивление анодной нагрузки Л1 не должно быть больше, чем 110 кОм, а это значит, что усиление первой ступени не может превысить K1=S1R2=132 (где S =1,2 мА/В - крутизна характеристики лампы 6Ж32П в установленном на ней режиме). В то же время для получения АЧХ по стандарту RIAA усиление первой ступени на низких частотах должно составлять около 500. Для достижения такого усиления сопротивление анодной нагрузки Л1 должно быть не менее 420 кОм. Пытаясь выйти из этого затруднительного положения, я решил воспользоваться ПОС. Я вспомнил простое техническое решение, известное среди самодельщиков под названием "вольтдобавка". Вольтдобавка применялась в транзисторных усилителях 60-х годов для увеличения действующего сопротивления нагрузки драйвера. Как работает вольтдобавка, попытаюсь объяснить на пальцах. Если к выводу резистора нагрузки, соединенного противоположным концом с анодом лампы (или коллектором транзистора), подвести не постоянное напряжение (как это делается обычно), а сумму постоянного и переменного напряжения, причем последнее взять с той же фазой и примерно такой же величины, что и напряжение, действующее на другом выводе резистора, то его сопротивление переменному току увеличится во столько же раз, во сколько уменьшится переменная составляющая тока через этот резистор, при этом постоянная составляющая тока, проходящего через него, останется прежней. Не правда ли, замечательно придумано? Однако в этом объяснении не просматривается главного - "вольтдобавка" представляет собой ПОС, величина которой равна дополнительному усилению первой ступени, полученному в результате использования этого технического решения. Образование в первой ступени усиления (см. рис. 1) ПОС можно объяснить, воспользовавшись теорией электрических цепей и проделав при этом некоторые алгебраические преобразования. Нам придется на это пойти, так как с ПОС шутки плохи, ее надо обязательно посчитать, а в реальном усилителе обеспечить ее стабильность.

Требования к источнику электропитания

  Некоторые читатели журнала недовольны тем, что в моих статьях описания источников питания занимают слишком много места. Постараюсь быть кратким. В связи с применением в предусилителе ПОС лучше иметь стабильные напряжения его питания. Для этого можно использовать фильтр анодного питания, собранный по схеме (см. рис. 3), а для питания накала ламп - источник постоянного напряжения со стабилизатором на микросхеме типа КРЕН 5Б, при этом на минусовой вывод этой микросхемы следует подать напряжение +100 В и соединить этот вывод с корпусом предусилителя через конденсатор емкостью 100 мкФ.

Требования к конструкции, монтажу и элементам предусилителя

  Чтобы не растрачивать силы на борьбу с фоном переменного тока, вызванным, например, магнитными наводками силового трансформатора на монтаж предусилителя, сделайте источник питания в виде отдельного блока и следите, чтобы его отделяло от предусилителя не менее 1 м. И еще: сделайте монтаж компактным, соединив элементы и провода так, как показано на схеме (см. рис. 1). Простота схемы предполагаемого предусилителя дает ему хорошие шансы попасть в категорию high end. Чтобы возможности эти реализовать, необходим тщательный отбор по "звучанию" электроэлементов и проводов для монтажа. Наибольшее влияние оказывают на звук следующие

Настройка предусилителя

  После сборки и монтажа предусилителя установите подстроечные резисторы R12 и R23 в среднее положение, затем включите источник питания. Поставив предусилитель в режим "Phono", измерьте постоянное напряжение между точкой соединения резисторов R13 и R19 и корпусом усилителя. Отклонение этого напряжения от обозначенной в схеме величины более чем на 10% свидетельствует об ошибках в монтаже либо о низком качестве лампы 6Ж32П (Л1). При необходимости замените эту лампу или подберите нужное значение резистора R3. После этого постарайтесь с помощью подстроенного резистора R23 выставить обозначенное в схеме напряжение анодов Л2. Если их установка получается не совсем точной, то добейтесь хотя бы похожего соотношения между этими напряжениями. После этого подключите ко входу предусилителя звуковой генератор (с напряжением 2-3 мВ) и измерьте выходное напряжение при частотах сигнала 1 000 и 50 Гц. С помощью подстроечного резистора R12 сделайте так, чтобы уровень выходного напряжения на частоте 50 Гц был на 16,9 дБ выше, чем на частоте 1 000 Гц, затем измерьте выходное напряжение на частоте 6,3 кГц - уровень этого напряжения должен быть на 10 дБ ниже, чем на частоте 1 000 Гц. Проделайте все эти операции с другим каналом, после этого слушайте через пре-дусилитель музыку в свое удовольствие - или продолжайте экспериментировать.

Параметры предусилителя и результаты его прослушивания

  Предусилитель показал такие результаты:

чувствительность по входу  "Phono" 2 мВ "Aux" 100 мВ
максимум входного сигнала на частоте 1 000 Гц по входу "Phono" 100 мВ
входной импеданс 47 кОм
частотная характеристика + 0,3 дБ
в диапазоне 20-20 000 Гц общие гармонические искажения < 0,2%
отношение сигнал/взвешенный шум > 65 дБА
максимальное выходное напряжение > 25В
выходной импеданс (Емкость межблочного кабеля не должна превышать 300 пкФ) < 6 кОм

  Результаты прослушивания превзошли все мои ожидания. Изготовленный мною образец предусилителя, в котором почти нет иностранных деталей, на сборку которого потрачено не более недели, зазвучал по меньшей мере на 1 500 долларов. Предусилитель дает яркий, открытый, я бы сказал - жизнерадостный звук, очень хорошее пространственное впечатление и стереофоническое разрешение. Но главное - это наполненное, масштабное, динамичное и натуральное звучание, особенно певческого голоса, а также таких чувствительных к качеству аудиоаппаратуры инструментов, как рояль, скрипка, виолончель.

  Если сосредоточить внимание на недостатках, то этот образец предусилителя уступил ранее изготовленной мною модели (которую, кстати, я "отрабатывал" в течение нескольких лет и в которой использовал такие "редкости", как лампы фирмы "Telefunken" (50-х годов) и т. п.) в изысканности звучания. При сравнительном прослушивании обоих предусилителей обнаружилась едва заметная, но неисчезающая меланхоличность в звучании старой модели, в отличие от жизнерадостности новорожденной. Эту меланхоличность я считаю серьезным недостатком и объясняю теперь использованием катодных повторителей.

  Какие же достоинства звучания нового предусилителя я связываю с применением ПОС? Для ответа на этот вопрос мне пришлось провести небольшое исследование. Изменяя в разработанном предусилителе величину ПОС, я вдруг обнаружил, что именно при ее увеличении (в отличие от ООС) появляются "наполненность" и "живость" звучания. При величине ПОС 8 дБ и более возникает ощущение приятной гулкости, по характеру напоминающей звуковые эффекты реверберации. Так как в предложенном мною предусилителе величина ПОС увеличивается с понижением частоты, эффект кажущейся реверберации более всего заметен на самых низких частотах; он создает иллюзию большого зала и мощи звучащих в нем музыкальных инструментов.

  Почему же ПОС увеличивает "наполненность" звучания, а ООС, напротив, ее уменьшает? В качестве ответа на этот вопрос я отсылаю читателя к соображениям, высказанным в моей статье в "AM" No1 (6) 96, с. 43-55, и к рис. 4. На нем мы видим, что при многопутевом распространении сигнала по прямой ветви усилителя с ООС запаздывающие копии этого сигнала инвертируются по фазе после каждого обхода петли ОС. В усилителе с ПОС (рис. 4 б) запаздывающие копии сигнала после обхода петли фазу не изменяют. Не углубляясь в теорию спектров, замечу тем не менее, что после прохождения вспышки тона через усилитель с ООС характеристика модуля ее спектра должна уменьшиться в районе максимума (то есть на частоте тона, заполняющего эту вспышку) и расшириться в область высоких частот.

  Частотные же пределы спектра вспышки тона, прошедшей через усилитель с ПОС, наоборот, сузятся. Получается что-то вроде восстановления алмазных игл в египетских пирамидах. Чертовщина какая-то! Однако не спешите с выводами. Дело в том, что и ООС, и ПОС на самом деле разрушают прошедший через усилитель музыкальный сигнал, при этом происходит так называемая рандомизация (Рандомизация или, иначе, "случайнизация" - термин, который применяется в теории случайных процессов) его фазового спектра, действие которой сходно с эффектом реверберации в помещении прослушивания. Перестройка характеристики модуля спектра музыкального сигнала также является результатом рандомизации - с той лишь разницей, что изменение спектра при действии ПОС оказалось более похожим на действие естественной реверберации, чем изменение спектра в случае ООС. А теперь вспомним, что акустические отражения от стен, пола и потолка помещения представляют собой задержанные, но не инвертированные по фазе копии прямого звука от источника. Не правда ли, в таком объяснении полученных мною результатов есть что-то новенькое?

  В заключение хочу обратить внимание читателя на то, что, несмотря на кажущуюся простоту предложенного мною предусилителя, изготовить его сможет лишь достаточно опытный самодельщик, имеющий в своем распоряжении, кроме паяльника и тестера, мост для измерения (до 4-го знака) резисторов и конденсаторов, а также звуковой генератор, вольтметр переменного тока и осциллограф.

Расчет схемы предусилителя:

рис. 1 (76 kb) рис. 2 (101 kb)

ВНИМАНИЕ! Описанные в статье технические решения являются промышленной собственностью А. Лихницкого и патентуются им в России и других странах мира.

Аудио Магазин No3 1996