Построение усилителя с учетом направлений электрических компонентов

Построение  усилителя

с учетом направлений  электрических компонентов 

1. Введение:

Изменения в  звуке при смене направления  межблочного кабеля заметили достаточно давно. Еще в семидесятых годах  на дорогих кабелях начали рисовать стрелки, жестко определяющие вход и выход кабеля и производители утверждали, что субъективно качество звука при включении кабеля по стрелке лучше (несмотря на то, что с научной точки зрения это совершенный нонсенс). Как бы то ни было, чем выше класс звуковоспроизводящего тракта, тем лучше слышна разница в звуке при смене направления кабеля и тем более предпочтительно направление «по стрелке». Многочисленные попытки объяснить на уровне физики  это различие не увенчались успехом, измерительные приборы так же не регистрируют каких либо изменений в электрическом сигнале, тогда как на уровне субъективных впечатлений эти явления уверенно подтверждается [1].

Напомню читателям, что наш слух так же, как вольтметр  и осциллограф, является измерительным инструментом. Это значит, что при соблюдении определенных методических условий измерения на слух (субъективные измерения) признаются значимыми. Субъективные измерения широко распространены в психофизике и в аудио экспертизе. В отличие от так называемых объективных измерений субъективные измерения содержат статистическую погрешность, поэтому необходимо оценивать достоверность получаемых результатов. Субъективные измерения можно считать достоверными, если у одного эксперта или у нескольких экспертов  в слепом тесте  субъективные оценки повторяются, скажем, в 80-90 случаях из 100 измерений. Достоверность зависит от ушей экспертов, музыкальности  используемого материала, четкости критериев оценки и от разрешающей способности тракта [2].

Изучение  свойств направленности проводов и  элементов в сигнальной части  звуковоспроизводящего тракта началось в те же семидесятые. Известные результаты достаточно противоречивы: с одной стороны было установлено, что направления проводов на участке схемы между ЦАП и сеткой входной лампы замыкаются по контуру. Причем холодный (земляной) провод направлен к ЦАП – «от следствия к причине», а горячий (сигнальный) – к сетке входной лампы – «от причины к следствию» [3]. То же правило было установлено на участке «головка звукоснимателя – сетка входной лампы RIAA корректора» [4]. С другой стороны, существует мнение, что оба и сигнальный и земляной провода необходимо ориентировать «от причины к следствию» [5]. При этом мало кто из исследователей учитывал, что правильное направление проводов и всех других элементов электрического тракта одинаково важно и в сигнальных цепях, и в цепях питания постоянного и переменного тока. В данной статье даются рекомендации, как следует ориентировать провода и компоненты во всех цепях звуковоспроизводящего тракта.  

2. Термины и определения:

Характер  звучания проводов, включаемых в прямом и обратном направлениях различается своей окраской и ясностью. Есть и другие более тонкие различия (на 2 и 3 уровне восприятия [6]), но здесь мы их не будем касаться.

Окраска – это «...отмечаемое нашим восприятием подчеркивание (или затемнение) определенных областей частот звукового диапазона» [7]. Причем это подчеркивание может быть как субъективно красивым и гармоничным, так и наоборот.

Каждый компонент  тракта имеет свою индивидуальную, присущую только ему, окраску. Общая  окраска тракта – это своеобразный «хор», состоящий из индивидуальных окрасок каждого компонента и каждого отрезка провода. В тракте с хорошей разрешающей способностью в большей или меньшей степени слышен голос каждого компонента. Поэтому для достижения натурального звучания тракта отбираются компоненты и провода только с естественной, гармоничной, взаимно дополняющей окраской.  Именно так достигается гармонизация [8] звучания тракта.

Ясность – ключевой показатель качества звучания аудиоаппаратуры [9]. Ясность ответственна за разборчивость и детальность звука, определяет способность тракта передавать интонации, характер звукоизвлечения исполнителя. Потери ясности нарастают с добавлением каждого нового компонента, провода либо соединения в тракте.

Правильное  направление провода – это направление, которое обеспечивает наивысшую ясность звучания. Субъективно повышение ясности  сопровождается высветлением и собранностью ВЧ, уменьшается «напряженность» в СЧ-диапазоне и мидбасе, звук в целом становится более естественным [10].

Звук при  неправильном направлении провода может оказаться тонально более сбалансированным и поэтому в трактах с низкой разрешающей способностью (недостаточной ясностью), эксперт может предпочесть неправильное направление. Тем не менее, такое включение не рекомендуется, если предполагается построение действительно высококачественного усилителя, так как потери ясности не восполняются, тогда как тональная несбалансированность устранима путем гармонизации элементов соединенных в правильном направлении.   

3. Экспериментальный тракт

Эксперимент по определению правильных направлений проводов и компонентов проводился на однотактном усилителе (рис. 1) Выбор типа усилителя и его схемотехнические особенности максимально возможно соответствуют принципу «кратчайшего пути сигнала» [11]. Кратчайший путь сигнала гарантирует максимально возможную разрешающую способность звуковоспроизводящего тракта на начальном этапе работы.  

4. Методика определения направления проводов и элементов

Этап А - определение правильного направления проводников и их маркировка. В экспериментальном усилителе на лицевую панель были выведены два изолированных от корпуса медных лепестка на расстоянии 10 мм друг от друга. Один лепесток соединен с дополнительным входным RСA разъемом (на схеме не обозначен) а другой с разъемом con2 (рис.1). Один конец тестируемого отрезка провода зачищается на расстояние более 10 мм и просто прислоняется к лепесткам зачищенным  местом сначала в одном направлении а затем в другом. После определения правильного направления начало отрезка провода маркируется краской.

Этап Б – определение направления включения тестированных проводников на различных участках схемы усилителя. Каждое соединение в монтаже усилителя по очереди, начиная с сигнальных цепей, было заменено отрезками отмаркированного на этапе А провода. В каждом соединении отмаркированный отрезок провода отслушивался в обоих направлениях и выбиралось положение проводника при котором отмечалась более высокая ясность звука. По завершении на схему рис.1 были нанесены стрелки направлений согласно получившихся в реальном монтаже направлений проводов.

Экспериментальный тракт даже при изначально произвольном включении проводников и элементов  обладал достаточной разрешающей  способностью для достоверного определения правильных направлений элементов и проводов в сигнальной части тракта. При работе на этапе Б ясность усилителя возрастала с каждым проводником и элементом, включенном в правильном направлении. В завершении этапа Б чувствительность тракта к направлению и другим особенностям звучания  электрических компонентов стала столь высокой, что позволила определять правильность направления включения контактных лепестков ламповых панелек, нитей накала самих ламп, разъемов RСA, сетевых вилок и розеток, резисторов (их угольного покрытия). Подтвердилось утверждение А. Лихницкого о преимуществе по ясности звучания компонентов Telefunken и проводов производства 1930-40 гг. В результате проведенной работы и анализа полученной схемы направлений были сформулированы следующие правила:   

5. Правила выбора  направлений включения  проводников в  полной схеме однотактного усилителя.

Участки электрических  цепей, где проводники и компоненты сориентированы в одну сторону, всегда определенным образом замыкаются в  контур. Все контуры в звуковоспроизводящем тракте можно условно поделить на две группы:

Первая  группа контуров –  это контуры, по которым протекает постоянный ток либо у которых есть участки с постоянной составляющей электрического тока. В таких контурах направление проводников и компонентов совпадают с направлением движения электронов на участках контура с постоянной составляющей тока. Данная группа делится на общие контура, которые имеют общую ветвь 1: «катодный лепесток панельки VL3, переход катод-анод VL3, анодный лепесток панельки VL3, повышающая (вторичная) обмотка силового трансформатора, соединяющие данную цепь проводники в том числе проводник заземляющий вторичную обмотку (рис. 1)» и местные контура. Схема усилителя рис.1 содержит десять общих контуров и три местных контура. Общие контура содержат помимо соединяющих проводников и контактов ламповых панелек опущенных для простоты следующие компоненты:

1 – «общая ветвь 1», С6.

2 - «общая ветвь 1», С5, L1.

3 - «общая ветвь 1», переход катод-анод VL2, TR2, L1.

4 - «общая ветвь 1», BAT2, R3, переход сетка-анод VL2, TR2 , L1.

5 - «общая ветвь 1», переход катод-анод VL1, C3, переход сетка-анод VL2, TR2 , L1.

6 - «общая ветвь 1», переход катод-анод VL1, R2, L1.

7 – «общая ветвь 1», BAT1, R1, переход сетка-анод VL1, C3, переход сетка-анод VL2, TR2 , L1.

8 – «общая ветвь 1», BAT1, R1, переход сетка-анод VL1, R2, L1.

9 – «общая ветвь 1», CON4, CABLE, CON3, выходной каскад DAC, CON1, CABLE, CON2, C2, переход сетка-анод VL1, C3, переход сетка-анод VL2, TR2 , L1.

10 – «общая ветвь 1», CON4, CABLE, CON3, выходной каскад DAC, CON1, CABLE, CON2, C2, переход сетка-анод VL1, R2, L1. 

ВАЖНО! В общих контурах при монтаже нельзя нарушать последовательность соединений контуров на земляной шине и шине питания на участке R2-L1. (н.п. катод лампы всегда должен быть соединен ближе к трансформатору питания чем сетка). С этой точки зрения соединение звездой нежелательно т.к. оно может вступить в противоречие с вышеприведенным правилом.

Местные контура (соединительные провода и контакты панелек так же опущены):

1 – переход  вторая сетка-анод VL1

2 – переход  вторая сетка-анод VL2

3 – нить  накала VL3, обмотка накала кенотрона TR3  

Вторая  группа контуров – это контуры, которые не содержат участков с постоянной составляющей тока. В таких контурах общее направление задается обмотками трансформаторов, в которых схемотехнически необходимо соблюдение фаз. На схеме рис.1 направление задает только двигатель LP-проигрывателя (LP-engine). В остальных случаях необходимо просто сориентировать все компоненты и проводники контуров в любую удобную сторону. Для групп контуров с общими ветвями после монтажа первого контура направление всех последующих контуров определяется направлением общей ветви первого контура. Схема рис.1 содержит семь контуров, относящихся ко второй группе  (соединительные провода и контакты панелек так же опущены):

Контура 1 и 2 содержат общую ветвь 2: «Накальная обмотка TR3»

1 - «общая ветвь 2», нить накала EL2

2 - «общая ветвь 2», нить накала EL1

Контура 3 и 4 содержат общую ветвь3: « вторичная обмотка TR2»

3 – «общая ветвь 3», Sp1

4 - «общая ветвь 3», C4, Sp2      

 Контура  5, 6 и 7 содержат общую ветвь 4 которая начинается от розетки 220 B и проходит через всю проводку дома, затем через обмотку генератора либо понижающую обмотку подстанции и возвращается ко второму контакту розетки 220 В. Данная ветвь это самое слабое место качественного звуковоспроизводящего тракта, которое «лечится» только использованием независимого источника питания.  

5 – «Общая ветвь 4», первичная обмотка TR1

6 – «Общая ветвь 4», первичная обмотка TR2

7 – «Общая ветвь 4», LP Engine. 

ВАЖНО! Последовательность соединений данных групп контуров при монтаже так же нарушать нельзя: например, в контурах 1 и 2 соединительные провода, идущие от нитей накала VL1 и VL2 должны соединяться прямо с выводами накальной обмотки  трансформатора, причем провода от выходной лампы (VL2) должны быть присоединены ближе к трансформатору. В контурах 3 и 4 ВЧ головку лучше также подключать отдельным кабелем, соединенным напрямую с вторичной обмоткой  TR2. При этом ближе к трансформатору соединяется кабель, идущий к широкополосному динамику.  

Все посторонние  электрические приборы в комнате, питающиеся от той же фазы, что и звуковоспроизводящий тракт должны подключаться до контура № 7 (ближе к генератору 220 В). Их необходимо так же сориентированы в контуры с общей ветвью 2.