Интерес к записям на виниловых пластинках по-прежнему не ослабевает, и публикуются статьи о новых схемах и конструкциях усилителей-корректоров (УК). В статьях даются оценки их качества либо по фактически достигнутым техническим характеристикам, либо по субъективным впечатлениям от звучания; при этом в сравнении разных УК предпочтение нередко отдают последним [1].
Рис. 1
При модернизации старой аппаратуры можно использовать готовую разработку, ориентируясь на радиодетали, которые можно реально приобрести, либо реализовать собственную, применив технические решения, которые заведомо обеспечат высокое качество воспроизведения. При этом совсем не обязательно решать проблему, применяя современные сверхмалошумящие и сверхбыстродействующие ОУ.
Например, перегрузочную способность УК можно увеличить последовательным включением двух каскадов на ОУ. Такое решение позволяет снизить динамические искажения и устранить влияние шума второго усилителя, а рациональное применение цепей активной и пассивной коррекции - более точно сформировать АЧХ на высоких частотах [2]. Вряд ли стоит стремиться к получению перегрузочной способности УК до 40 дБ, так как в имеющейся у меня коллекции из 400 грампластинок не найдётся и десяти, записанных по технологии DMM, обеспечивающей малый уровень шума и повышенный уровень высокочастотных составляющих сигнала.
Применяя широко распространённые ОУ с внешней коррекцией и компенсацию с опережением, можно увеличить скорость нарастания выходного напряжения до 10 В/мкс [3], что также способствует снижению динамических искажений. Кроме того, если нагрузить выходной каскад ОУ генератором тока, т. е. перевести его в режим усиления класса А, можно существенно снизить гармонические искажения, сузив их спектр, и увеличить запас устойчивости по фазе [4].
В [1 ] и [5] авторы указывают на субъективную оценку уровня шума УК по сравнению с уровнем шума немой канавки грампластинки. Какое же необходимо иметь отношение сигнал/шум, чтобы при прослушивании в реальной обстановке и при реальной мощности этот шум не раздражал? Согласно ГОСТ 5289-88/94, отношение сигнал/шум не-модулированной канавки грампластинки должно составлять не менее 60 дБ, а после 50 проигрываний должно уменьшиться не более чем на 2 дБ, следовательно, можно косвенно определить и этот параметр УК.
Встроенный в ЭПУ УК выполнен на ОУ К157УД2, для него указан уровень фона--63 дБ, уровень шума и коэффициент гармоник, к сожалению, не указаны, очевидно, уровень шума сопоставим с уровнем фона. ЭПУ "Арк-тур-006-стерео" 1984 г. выпуска используется в комплекте с музыкальным центром SONY FH-B1200 и АС "Радиотехника S-90B".
Вот некоторые из перечисленных факторов, принятых во внимание при разработке предлагаемого УК, характеристики которого по расчёту намного выше, чем встроенного штатного.
Принципиальная схема одного канала (для микросхемы DA1 номера выводов второго канала указаны в скобках) разработанного УК приведена на рис. 1. За основу взята схема предусилителя, описанного в [3], и она была переработана с учётом изложенного выше. Номиналы пассивных элементов рассчитаны с учётом следующих условий - минимум номиналов конденсаторов; достаточная перегрузочная способность и минимальные нелинейные искажения на частоте 20 кГц. Наличие высококачественных конденсаторов К71-7 (полистирольные, выпаяны из платы телевизора ЗУСЦТ) ёмкостью 4700 пФ ±1 % дало начало расчёту параметров остальных элементов частотной коррекции.
Усилитель-корректор содержит два каскада. Первый выполнен на малошу-мящем двухканальном ОУ КМ551УД2А, у которого уровень собственного шума, приведённый к входу, не превышает 1 мкВ в полосе частот 20 Гц...20 кГц. Собственно, он и был разработан для применения в УК (у ОУ К157УД2 этот показатель достигает 1,6 мкВ). Этот каскад имеет равномерную АЧХ и коэффициент усиления Ку=16. Цепи коррекции C2R4 и C3R5 обеспечивают коррекцию АЧХ ОУ DA1, необходимую для устойчивости и достаточной скорости нарастания выходного напряжения.
Выход ОУ DA1 нагружен генератором тока на транзисторе VT1, обеспечивающим работу выходного каскада ОУ в режиме А с током покоя около 4 мА (при этом корпус микросхемы нагревается до 40 °С). Цепь R7,C5,R9 формирует пассивную коррекцию с постоянной времени (R7IIR9)C5 = 75 мкс, где сопротивление параллельно соединённых резисторов R7IIR9 = R7-R9(R7+R9). Сопротивление нагрузки ОУ DA1 с учётом параллельно включённых цепей R3+R4 и R7C5 на частоте 20 кГц немногим превышает 600 Ом, что соответствует перегрузочной способности входного каскада 15 дБ на частоте 20 кГц при Кг=0,015 %.
Второй каскад УК выполнен на ОУ К553УД2 (DA2) в инвертирующем включении (Ку=10 на частоте 1 кГц), а благодаря применению коррекции по опережению через конденсатор 09 увеличена скорость нарастания выходного напряжения.
Основные постоянные времени (т = R C) корректирующих RC-цепей, включённых в цепь ОС, равны R11 С12 = = 318 мкс, R12 C12 = 3180 мкс. Ещё одна постоянная времени определяется номиналами элементов R7, R9, С7 и в соответствии с рекомендациями RIAA-78 равна (R7+R9)-C7 = 7950 мкс.
Выход ОУ DA2 также нагружен генератором тока на транзисторе VT2, который обеспечивает работу выходного каскада ОУ в режиме А с током покоя 6 мА.
Цепь C13R16 вместе с последующей нагрузкой сопротивлением 47 кОм образует ФВЧ с частотой среза 12,5 Гц для ослабления инфранизкочастотных помех от работы двигателя ЭПУ и при проигрывании покоробленных грампластинок, а ФНЧ R14C16 с частотой среза 72 кГц ослабляет шумы и высокочастотные помехи. Конденсаторы С4, С6, С8, СЮ, С14, С15 - фильтрующие по цепям питания, общие для обоих каналов УК. Коэффициент усиления в каналах УК на частоте 1 кГц равен 103.
В УК применены резисторы МЛТ-0,25 (можно МЛТ-0,125) с допуском ±5%, помеченные на схеме звёздочкой составляют из двух подобранных и соединённых последовательно; конденсатор С5 - К73-17 с допуском ±5 % (от ЗУСЦТ), конденсаторы С7, С13 - К10-47 (ТКЕ - ИЗО), но лучше импортные плёночные (например, малогабаритные HITANO из групп МЕТ, МЕВ на 100 В) с таким же допустимым отклонением. Эти конденсаторы подобраны с помощью мультиметра попарно для каждого из каналов, а затем по приведённым формулам рассчитаны сопротивления соответствующих резисторов. Остальные конденсаторы - К10-47, КМ-5, КМ-6, КТ, КД и импортные оксидные (Jamicon).
Транзисторы VT1, VT2 - КТ315, КТ3102 с любым буквенным индексом (при УСЛОВИИ Uкэ max > 25 В). Диоды VD1-VD4 - маломощные кремниевые серий КД521, КД522, КД503 и аналогичные. Вместо ОУ К553УД2 можно применить LM301.
Рис. 2
Все детали УК размещены на печатной плате размерами 115x77 мм из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертёж печатной платы показан на рис. 2. Для удобства монтажа неиспользуемые выводы микросхем (или панелек) изгибают под углом либо отламывают. В первую очередь монтируют радиоэлементы, пайка которых осуществляется со стороны расположения элементов. Нумерация и расположение деталей левого канала соответствуют аналогичным, отражённым на рис. 2,б ниже средней линии платы деталям правого канала, за исключением общих для обоих каналов.
Правильно собранное устройство в налаживании не нуждается. Необходимо лишь, при наличии измерительной грампластинки, подобрать ёмкость конденсатора С1, добиваясь минимальной неравномерности АЧХ УК в полосе частот 10...20 кГц (проигрывая зоны записи № 3-6).
В качестве входных экранированных проводников были использованы два отрезка коаксиального кабеля РК-75-2-13 м (погонная ёмкость 68 пФ/м) длиной по 88 см (С = 60 пФ), что вместе с конденсатором С1 и ёмкостью монтажа См = 4 пФ составляют рекомендуе-
мую для головки MF-104 ёмкость нагрузки 82 пФ. Впрочем, для нового корректора при желании можно подобрать головку и более высокого качества.
Питается УК от стабилизированного блока питания (в авторском варианте на интегральных стабилизаторах напряжения 7815 и 7915). Напряжение питания подаётся двумя короткими витыми парами.
Плату УК целесообразно поместить в экран, защищающий от электромагнитных полей. При налаживании и эксплуатации проявился эффект - уровень фона зависит от включения сетевой вилки проигрывателя: в одном положении фон есть, а в другом - нет; причина - в наличии ёмкостной связи между обмотками сетевого трансформатора при отсутствии реального заземления и третьего провода в сетевом шнуре.
С имеющейся в наличии измерительной аппаратурой объективно удалось оценить только скорость нарастания выходного напряжения УК. Для этого с функционального генератора на вход УК (при отключённом конденсаторе С5) был подан синусоидальный сигнал частотой 20 кГц до наступления ограничения сигнала на выходе ОУ DA2. Затем вместо синусоидального был подан импульсный сигнал (меандр) чуть меньшей амплитуды. Сигнал контролировался осциллографом на входе УК, выходе ОУ DA1 и выходе ОУ DA2. Форма сигнала на выходе ОУ DA1 практически соответствует форме входного, а на выходе ОУ DA2 сигнал имеет небольшой выброс. При уменьшении амплитуды входного сигнала в два раза выброс практически пропадает.
Субъективная оценка отношения сигнал/шум показала, что при заданном максимальном уровне громкости уровень шума едва заметен и намного ниже по сравнению с уровнем шума немой канавки грампластинки.
Субъективная оценка качества звуковоспроизведения проводилась без эталонного УК. Результат меня порадовал: при прослушивании классической музыки отметил чистоту звучания во всём звуковом спектре. Использованы следующие диски: Бах К. Ф. Э. Концерт для клавесина и струнного оркестра (С10-12417-8, Рижский завод грампластинок, 1978 г.), Рыбников А. "Юнона" и "Авось" (С60-18627-30, Ленинградский завод грампластинок, 1980 г.), Pink Floyd "Delicate Sound of Thunder" Live (F60-00543-007, цифровая, Апрелевский завод грампластинок, 1989 г.).
Литература:
1. Гурский А. Предусилители-корректоры на полевых транзисторах. - Радио, 2010, № 9, с. 16-19.
2. Лукьянов С. О перегрузочной способности корректирующего усилителя. - Радио, 1985, №10, с. 33-35.
3. Алексенко А., Коломбет Е., Старо-дуб Г. Применение прецизионных аналоговых микросхем. - М.: Радио и связь, 1985.
4. Снижение искажений интегральных ОУ. - Радио, 1985, № 6, с. 62.
5. Муринов А. Предусилитель-корректор. - Радио, 2008, № 2, с..14-16.
Автор: С. Семихатский, г. Ейск Краснодарского края