W poszukiwaniach perfekcyjnego dźwięku

Wzmacniacz słuchawkowy Hi-End Radon 222

Po roku wytężonej pracy prototyp wzmacniacza, który zaprezentowałem na Londyńskim spotkaniu Head-Fi w zeszłym roku, przekształcił się w gotowy produkt. Oczywiście prototyp przeszedł liczne modyfikacje, z których najbardziej oczywista jest profesionalnie wykonana obudowa z 8mm frontem oraz górną pokrywą oraz tyłem wykonanymi z anodowanego aluminium.

Najważniejsze ulepszenia dokonałem jednak w architekturze konstrukcji. Aby uzyskać bezkompromisową jakość dźwięku zdecydowałem się na pełne dual-mono. Jedynie taka architektura pozwala zaimplementować poprawne prowadzenie masy, z prostego powodu. Wyjście słuchawkowe Jack ma wspólną masę dla obydwu kanałów i aby uniknąć pętli masy musi ono być jedynym punktem wspólnym dla lewego i prawego kanału. To wymusza pełna separacje zasilania.

   Uwaga! Dostępne są w tej chwili tylko 2 egzemplarze.
Aby uzyskać więcej informacji o tym jak wypróbować lub kupić wzmacniacz zapraszam do sekcji zamawianie.

• Architektura Dual Mono 2x8W (2x2.3W w pełnej klasie A).
• Wysokie pasmo przepustowe (>1MHz).
• Wewnętrzy ekran wykonany z blachy miedzianej.
• Wysoki stopień symetrii PCB i bezkompromisowe prowadzenie ścieżek masy, który pozwolił zmniejszyć poziom szumów i przydźwięku sieciowego do niesłyszalnego poziomu.
• Poprawione zasilanie oraz użycie najwyższej jakości kondensatorów ceramicznych SMD Muraty, które poprawiło selektywność oraz odpowiedź na impuls.
• Wszystkie złącza sygnałowe oraz przekaźniki zdublowane w celu zmniejszenia zniekształceń oraz w celu poprawienia wsółczynnika tłumienia.
• Minimalna rezystancja obciążenia 20Ω (napięcie wyjściowe ±10Vpp, THD <0.01%). Wzmacniacz pracuje równie dobrze z dużo mniejszymi oporami.
• Zniekształcenia harmoniczne (THD) <0.0003%
• Zniekształcenia intermodulacyjne (IMD) <0.0033%

Konstrukcja

Na konstrukcję zasilania wzmacniacza składają się dwa osobne moduły dostarczające za pomocą LM337 i LM317 stabilizowanych napięć +/-15V. Obydwa stabilizatory są zasilane napięciem z osobnych transformatorów poprzez filtr dolnoprzepustowy drugiego rzędu oparty na wyselekcjonowanych pod względem wewnętrznej rezystancji kondensatorów elektrolitycznych, które wspierane są przez kondensatory MKP WIMA oraz powierzchniowe MMLC XR7 Muraty.

W jednym ze wzmacniaczy wymieniłem stabilizatory na drogie LT1085 oraz LT1033 aby przekonać się o ich wpływie na jakość dźwięku, jednakże zmiany są na tyle subtelne, że nie jestem w stanie podjąć sie próby odróznienia ich w podwójnym ślepym teście.

Tor audio rozpoczyna się od potencjometru BLUE ALPS 10kΩ. Sygnał z wyjścia potencjometru trafia od razu do wzmacniacza operacyjnego OPA627BP(*), który znany jest w środowisku konstruktorów sprzętu audio jako jeden z najlepszych wzmacniaczy dostępnych na rynku. Posiada rekordowo niski poziom szumów oraz bardzo niskie zniekształcenia harmoniczne. Wzmacniacz ten steruje pare komplementarnych tranzystorów pracujących w trybie push-pull. Są to SD669 oraz SB649 firmy HITACHI, obecnie bardzo trudne do dostania ale maja znakomite parametry: podobne wzmocnienie oraz bardzo wysoką częstotlowość graniczną (>100MHz).
* - Wzmacniacz operacyjny jest wymienny. Dostepne i przetestowane opcje to AD797 oraz LME49990, szczególnie godna polecenia konstrukcja firmy National Semiconductor.

Wychodzę z założenia, że tylko wysokie pasmo przenoszenia może zagwarantować wierne wzmocnienie sygnału zwłaszcza tego z wyjścia DACa i zapewnić szybką odpowiedź impulsową. To z kolei tłumaczy się na sztywną kontrolę membran słuchawek a przez to znacznie poprawia rozdzielczość szczegółow oraz kontrolę basów.

Niestety ceną szerokiego pasma przepustowości rozciągającego się dobrze poza granice setek kilohertzów jest podatność na zakłócenia radiowe, które mogą interfefować z częstotliwościami w paśmie słyszalnym. Aby temu zapobiec musiałem zastosować rozwiązania takie jak:

• całkowita separacja kanałów oraz dokładnie zaplanowana topologia ścieżek masy,
• sieci Zobela na wejściach i wyjściach wzmacniacza, aby zminimalizować zakłócenia ściągane przez podłączone okablowanie,1
• Solidne ekranowanie połączeń wewnętrznych (za pomocą pasków z blachy miedzianej),
• Miedziane ekranowanie drewnianych boków obudowy.

Mimo licznych zabezpieczeń w całym torze audio nie ma użytych żadnych pierścieni ferrytowych, które wg. niektórych ekspertów z dziedziny audio mogą mieć niepożądany wływ na wzmacniany sygnał2.
Celowo zrezygnowałem z bufora wejściowego przed potencjometrem, jako że większość źródeł nie obawia się stałego obciążenia o wartości 10kΩ. Dzięki temu ograniczyłem ilość aktywnych stopni w torze audio a przez to ilość zniekształceń oraz szumów.
Wzmacniacz OPA627BP posiada również bardzo dobre parametry statyczne w tym napięcie stałe na wyjściu. W połączeniu z parą tranzystorów mocy wynosi ono poniżej 5mV dla obu kanałów. Eliminuje to potrzebę stosowania układu DC serwo czy jakichkolwiek kondensatorów w torze audio, które nigdy nie są obojętne na jakość dźwięku a w szczególności na pasmo przenoszenia.


Impedancja wyjściowa

Wzmacniacz wyposażony jest w kilka zabezpieczeń, które maja zminimalizować straty w podzespołach elektronicznych na wypadek uszkodzenia którychś z komponentów ale przede wszystkim mają chronić słuchawki przed zniszczeniem w wypadku pojawienia się napięcia stałego na wyjściu. W takich wypadkach wyjście wzmacniacza odłączane jest od słuchawek. Dodatkowy układ opóźnia załączenie włączania wyjścia aby wyeliminować ewentualne trzaski podczas włączania wzmacniacza. Dzięki temu układowi praktycznie nie słychać momentu załączenia wzmacniacza.

Zmierzona impedancja wyjściowa wynosi około 50mΩ (dla obciążeń z zakresu 6-300Ω) z czego 30mΩ tracone jest na wewnętrzne okablowanie, przekaźnik zabezpieczający oraz gniazdo wyjściowe. Jeśli by to porównywać ze wzmacniaczem mocy 200W, to jego impedancja wyjściowa powinna wynosić ok 0.5mΩ co jest całkiem imponującym rezultatem. Praca nad prototypem nauczyła mnie, że jeśli chce się osiągnąć najlepsze rezultaty pod względem reprodukcji dźwięku, nie można iść na żadne kompromisy co do impedancji wyjściowej.

Parametry techniczne:
Moc wyjściowa:	2x8W
Moc wyjściowa (klasa A):	2x2,3W
Liczba wejść:	1 (CINCH)
Liczba wyjść:	2 (Phono/Jack)
Maksymalne obciążenie przy THD<0.01% i ±10Vpp:	20Ω
Obiążenie wejściowe:	10kΩ
Impedancja wyjściowa (6Ω-300Ω) 20Hz-20kHz:	0.051-0.058Ω (10%)
Zniekształcenia harmoniczne THD:	0.0004-0.0018% (*)
Zniekształcenia harmoniczne plus szum THD+N:	0.0015-0.0061% (**)
Zniekształcenia intermodulacyjne IMD:	<0.0033%
Obwody zabezpieczenia:	Opóźnienie załączenia słuchawek i przeciwzwarciowe
Pobór prądu:	9W

Przypisy

• 1. Bob Cordell, Designing Audio Power Amplifiers

Radek Strugalski