OTL Headamp s E88CC
Napísané: 02 Sep 2016, 05:30
Po viacerých pokusoch o sluchátkové zosilňovače a množstve schém a všetkého čo je na internete som sa rozhodol že si navrhnem svoj vlastný elektrónkový sluchátkač bez výstupných transformátorov.
Vývoj a simulácie trvali celkom dlho asi tak 1-2 mesiace po večeroch kým som sa rozhodol čo bude najlepšie použiť. Po nekonečných dilemách a simuláciach som došiel k záveru, že ak má byť bez vystupného trafka musí byť na výstupe bezpodmienečne WCF (zapojenie známe ako white cathode follower), snažil som sa vymyslieť aj kadejaké iné, dokonca aj symetricky budené push-pull riešenia ale z nevysvetliteľných príčín je WCF jednoducho na toto najlepší! Cieľom bolo aby to nebolo veľké, nežralo veľa elektriny a bolo zároveň praktické tak som sa rozhodol použiť výborné E88CC.
Na vstup pre budenie som použil diferenciálny zosilňovač s 6N2P (ECC83). Má samé výhody - môžem si zvoliť fázu a tým pádom je na výstupe rovnaká fáza ako na vstupe aj pri použití jedného predzosilňovacieho stupňa, ďalej perfektné a jednoduché zavedenie spätnej väzby, nejake to CMRR a odrušovanie bordelu a brumu zo signálu a mnoho ďalšieho. Aby bol diferak dokonale priamo viazaný na koncový stupeň je ním nastavený zhruba taký prúd aby na konkrétnom anódovom odpore vznikla cca U/2 ale to je aj tak ako strieľať naslepo, lebo každá elektrónka je iná a aby sa tento stupeň dal presnejšie doladiť a pre lepšie parametre má v katóde regulovateľné CCS osadené s výberovými BC547C - ref. napätie je cez červenú LEDku. Celé CCS je spolu zlepené a zapúzdrené zmršťovacou bužírkou pre lepšiu tepelnú stabilizáciu. Zosilňovač má vďaka tomu všetkému dokonalý odstup signálu od šumu/brumu, cca 120dB!!! - viď merania nižšie.
Celé nastavovanie kľudového prúdu pre predzosilňovač a tým pádom aj pre koncový zosilňovač som nastavoval počas merania FFT a doladil presne namieru pre dané elektrónky kedy mali najnižšie THD. Výsledný prúd koncového stupňa je cca 15mA pri 190V = zhruba 95V na každú triodu čo je strata necelé 3W na elektrónku.
Zdroj - Keď som mal zosilňovač ako tak vymyslený musel som ešte vymyslieť nejaký zdroj, ktorý by mal špičkové parametre a zároveň aby bol jednoduchý a nezaberal veľa miesta. Podarilo sa mi nakoniec čosi dokombinovať s LM317 a mosfetom IRF840, tento zdroj má perfektné parametre a zabezpečuje dokonale hladké napätie pre zosilňovač. Pre žhavenie je použitý jednoduchý regulátor s LM317 s pomalým nábehom a toto vinutie je ešte použité pre vytvorenie záporného predpätia, ktoré je ešte tiež stabilizované s MC79M12 pre CCS diferáku . Pre pomocné obvody/relátka a standby je tu ešte ďalší pomocný 12V zdroj. Na všetkých regulátoroch je použitá minimálna napäťová strata a schottkyho diody v zdrojoch pre absolútnu minimalizáciu odpadového tepla.
Ovládanie - Celý zosilňovač je ovládaný pomocnými obvodmi, ktoré bežia v režime standby a teda umožňujú zapínanie tlačítkom. Zapínanie je prostredníctvom preklápacieho NE555, ktoré pri zapnutí pripojí napájanie zosilňovača a pripojí aj napájanie čítača CD4060, ktorý začne počítať s frekvenciou cca 1Hz kým sa nažhavia elektrónky, po ubehnutí času sa zapne obvod ochrán proti jednosmernému napätiu na výstupe a pripne relátko na výstupe. Ochrana je veľmi jednoduchá s citlivosťou od cca 1-2V ktorá sníma len prítomnosť kladného napätia na výstupe. Záporne sa na výstupe vyskytuje len pri vypnutí a vtedy relátko odpadáva. Výstup oscilátora CD4060 je símaný tranzistorom, ktorý spína LED ktorá indikuje stav zariadenia. Ledky som umiestnil na malú pomocnú DPS ktorá drží vo vyfrézovanom vybraní predného panelu a je utiahnutá oskou potenciometra a rovnomerne podsvieťuje točítko pre reguláciu hlasitosti. Všetky pomocné obvody sú napájané z hlavného trafka zo samostatného vinutia a ostatné vinutia sa len pripájajú cez výkonové relé. Použité trafko je maličký tienený 36W toroid, ktorý má v kľudovom stave nižší odber ako väčšina zalievaných EI trafiek, preto pre standby nie je potrebné ďalšie extra trafko.
Mechanická konštrukcia - Celý zosilňovač som chcel uzavretý v skrinke či už z bezpečnostných ale aj praktických dôvodov. Aby sa mi zosilňovač páčil dizajn som vymýšľal fakt veľmi dlho. Chassis je vyrobené z 1mm oceľového plechu vyrezaného laserom podľa návrhu aký som si vymyslel, plechy som dal potom ešte nalakovať práškovou matnou čiernou farbou. Predný panel je z quickpanelu - čierny elox. Okienko je kus skla z fotorámčeku vyrezný namieru a obrúsený dohladka a vlepený silikónom z vnútronej strany. Všetko je umiestnené na jednej veľkej spoločnej DPS, ktorá len tak tak vojde do krabice
Určite by sa dalo veľa vecí urobiť aj lepšie ale už som na to nemal čas a ani nervy a aj tak kým som to celé dotiahol do finále tak to trvalo zhruba 6 mesiacov.
S celkovým výsledkom som veľmi spokojný a zvuk zosilňovača je neskutočne pekný a veľmi analytický. Ak to porovnám napr. s priamym výstupom zo zvukovky Creative Xfi HD, alebo iným sluchátkovým s 6AS7 čo som mal kedysi má tento môj nový výtvor neuveriteľne krásne čisté výšky a perfekné "rýchle" a presné basy, fakt lahoda počúvať
Keď neide hudba brum a ani šum neexistuje a ani neviem či je zosilňovač pustený nebyť svetielok z LED.
Prikladám aj podklady pre stavbu ak by niekto chcel niečo podobné poskladať nech sa činí, v prílohe je aj .brd súbor pre DPS. Kódové označenie súčiastok nesúhlasí s priložnými schémami, takže treba nejako vydedkukovať čo je čo ale hodnoty su v eagle.
Ešte technické parametre:
Max. výkon cca 50mW @ 250R
Slew rate: pôvodne 80V/us ale znížené na cca 20V/us kvôli muzikálnejšiemu prejavu a úprave vstupného diferáku
SNR: ~120dB
Skreslenie: "rozmatnité"
podľa impedancie, väčšinou okolo 0,2% pred limitáciou, okolo 0,0xx pri nižších výkonoch...
Meral som skor vyssie impedancie, na ktore je zosilnovac primarne urceny a na linkovej urovni, ziadne exoticke mega rozkmity pre utrhnutie hlavy. Tj. namerane dB suhlasia s realnymi hodnotami linkovej urovne dB.
Nižšie je zopár obrázkov, schémy, merania atď...
Schéma:
Skrinka a stavba:
Pohľad do vnútra hotového zosilňovača:
Prepínanie impedancie zo spodu hi-low:
Hotový zosilňovač:
Merania THD, popis v názve obrázku:
SNR ~120dB!!!
EDIT:
Podklady pre DPS poslednej verzie sú na strane č.5, návod na oživovanie na strane č.4
Vývoj a simulácie trvali celkom dlho asi tak 1-2 mesiace po večeroch kým som sa rozhodol čo bude najlepšie použiť. Po nekonečných dilemách a simuláciach som došiel k záveru, že ak má byť bez vystupného trafka musí byť na výstupe bezpodmienečne WCF (zapojenie známe ako white cathode follower), snažil som sa vymyslieť aj kadejaké iné, dokonca aj symetricky budené push-pull riešenia ale z nevysvetliteľných príčín je WCF jednoducho na toto najlepší! Cieľom bolo aby to nebolo veľké, nežralo veľa elektriny a bolo zároveň praktické tak som sa rozhodol použiť výborné E88CC.
Na vstup pre budenie som použil diferenciálny zosilňovač s 6N2P (ECC83). Má samé výhody - môžem si zvoliť fázu a tým pádom je na výstupe rovnaká fáza ako na vstupe aj pri použití jedného predzosilňovacieho stupňa, ďalej perfektné a jednoduché zavedenie spätnej väzby, nejake to CMRR a odrušovanie bordelu a brumu zo signálu a mnoho ďalšieho. Aby bol diferak dokonale priamo viazaný na koncový stupeň je ním nastavený zhruba taký prúd aby na konkrétnom anódovom odpore vznikla cca U/2 ale to je aj tak ako strieľať naslepo, lebo každá elektrónka je iná a aby sa tento stupeň dal presnejšie doladiť a pre lepšie parametre má v katóde regulovateľné CCS osadené s výberovými BC547C - ref. napätie je cez červenú LEDku. Celé CCS je spolu zlepené a zapúzdrené zmršťovacou bužírkou pre lepšiu tepelnú stabilizáciu. Zosilňovač má vďaka tomu všetkému dokonalý odstup signálu od šumu/brumu, cca 120dB!!! - viď merania nižšie.
Celé nastavovanie kľudového prúdu pre predzosilňovač a tým pádom aj pre koncový zosilňovač som nastavoval počas merania FFT a doladil presne namieru pre dané elektrónky kedy mali najnižšie THD. Výsledný prúd koncového stupňa je cca 15mA pri 190V = zhruba 95V na každú triodu čo je strata necelé 3W na elektrónku.
Zdroj - Keď som mal zosilňovač ako tak vymyslený musel som ešte vymyslieť nejaký zdroj, ktorý by mal špičkové parametre a zároveň aby bol jednoduchý a nezaberal veľa miesta. Podarilo sa mi nakoniec čosi dokombinovať s LM317 a mosfetom IRF840, tento zdroj má perfektné parametre a zabezpečuje dokonale hladké napätie pre zosilňovač. Pre žhavenie je použitý jednoduchý regulátor s LM317 s pomalým nábehom a toto vinutie je ešte použité pre vytvorenie záporného predpätia, ktoré je ešte tiež stabilizované s MC79M12 pre CCS diferáku . Pre pomocné obvody/relátka a standby je tu ešte ďalší pomocný 12V zdroj. Na všetkých regulátoroch je použitá minimálna napäťová strata a schottkyho diody v zdrojoch pre absolútnu minimalizáciu odpadového tepla.
Ovládanie - Celý zosilňovač je ovládaný pomocnými obvodmi, ktoré bežia v režime standby a teda umožňujú zapínanie tlačítkom. Zapínanie je prostredníctvom preklápacieho NE555, ktoré pri zapnutí pripojí napájanie zosilňovača a pripojí aj napájanie čítača CD4060, ktorý začne počítať s frekvenciou cca 1Hz kým sa nažhavia elektrónky, po ubehnutí času sa zapne obvod ochrán proti jednosmernému napätiu na výstupe a pripne relátko na výstupe. Ochrana je veľmi jednoduchá s citlivosťou od cca 1-2V ktorá sníma len prítomnosť kladného napätia na výstupe. Záporne sa na výstupe vyskytuje len pri vypnutí a vtedy relátko odpadáva. Výstup oscilátora CD4060 je símaný tranzistorom, ktorý spína LED ktorá indikuje stav zariadenia. Ledky som umiestnil na malú pomocnú DPS ktorá drží vo vyfrézovanom vybraní predného panelu a je utiahnutá oskou potenciometra a rovnomerne podsvieťuje točítko pre reguláciu hlasitosti. Všetky pomocné obvody sú napájané z hlavného trafka zo samostatného vinutia a ostatné vinutia sa len pripájajú cez výkonové relé. Použité trafko je maličký tienený 36W toroid, ktorý má v kľudovom stave nižší odber ako väčšina zalievaných EI trafiek, preto pre standby nie je potrebné ďalšie extra trafko.
Mechanická konštrukcia - Celý zosilňovač som chcel uzavretý v skrinke či už z bezpečnostných ale aj praktických dôvodov. Aby sa mi zosilňovač páčil dizajn som vymýšľal fakt veľmi dlho. Chassis je vyrobené z 1mm oceľového plechu vyrezaného laserom podľa návrhu aký som si vymyslel, plechy som dal potom ešte nalakovať práškovou matnou čiernou farbou. Predný panel je z quickpanelu - čierny elox. Okienko je kus skla z fotorámčeku vyrezný namieru a obrúsený dohladka a vlepený silikónom z vnútronej strany. Všetko je umiestnené na jednej veľkej spoločnej DPS, ktorá len tak tak vojde do krabice
Určite by sa dalo veľa vecí urobiť aj lepšie ale už som na to nemal čas a ani nervy a aj tak kým som to celé dotiahol do finále tak to trvalo zhruba 6 mesiacov.
S celkovým výsledkom som veľmi spokojný a zvuk zosilňovača je neskutočne pekný a veľmi analytický. Ak to porovnám napr. s priamym výstupom zo zvukovky Creative Xfi HD, alebo iným sluchátkovým s 6AS7 čo som mal kedysi má tento môj nový výtvor neuveriteľne krásne čisté výšky a perfekné "rýchle" a presné basy, fakt lahoda počúvať
Keď neide hudba brum a ani šum neexistuje a ani neviem či je zosilňovač pustený nebyť svetielok z LED.Prikladám aj podklady pre stavbu ak by niekto chcel niečo podobné poskladať nech sa činí, v prílohe je aj .brd súbor pre DPS. Kódové označenie súčiastok nesúhlasí s priložnými schémami, takže treba nejako vydedkukovať čo je čo ale hodnoty su v eagle.
Ešte technické parametre:
Max. výkon cca 50mW @ 250R
Slew rate: pôvodne 80V/us ale znížené na cca 20V/us kvôli muzikálnejšiemu prejavu a úprave vstupného diferáku
SNR: ~120dB
Skreslenie: "rozmatnité"
podľa impedancie, väčšinou okolo 0,2% pred limitáciou, okolo 0,0xx pri nižších výkonoch...Meral som skor vyssie impedancie, na ktore je zosilnovac primarne urceny a na linkovej urovni, ziadne exoticke mega rozkmity pre utrhnutie hlavy. Tj. namerane dB suhlasia s realnymi hodnotami linkovej urovne dB.
Nižšie je zopár obrázkov, schémy, merania atď...
Schéma:
Skrinka a stavba:
Pohľad do vnútra hotového zosilňovača:
Prepínanie impedancie zo spodu hi-low:
Hotový zosilňovač:
Merania THD, popis v názve obrázku:
SNR ~120dB!!!
EDIT:
Podklady pre DPS poslednej verzie sú na strane č.5, návod na oživovanie na strane č.4
