Навигация по сайту Моя кладовка

Доработка ресиверов Pioneer AX3/АХ5 и др.

Усилитель мощности (УМ)

 

Страница еще оформляется!

Текст от автора доработки с моими незначительными правками.

Здесь необходимо было устранить обнаруженные ранее проблемы (переход в режим АВ выходного повторителя сборки) и улучшить по возможности линейность улучшением качества элементов там, где невозможно удалить «нехорошие» компоненты. Это, прежде всего, проходные электролиты в цепи сигнала. Вопрос очень тонкий. Многие здесь могут думать только о BG и иже с ними, хорошо пропиареными. Однако, если повнимательнее изучить характеристики так называемых «электролитов для аудио», то можно заметить, что кроме очевидного улучшения основных характеристик этих элементов как таковых (тангенс угла потерь, ESR , ripple current ) по отношению к электролитам общего назначения, остальные носят чисто рекламный характер на мой взгляд (применение выводов с многими девятками по меди, например) . Кроме того, требования к электролитам, работающим в существенно более жестких условиях (в преобразователях напряжения) ничуть не ниже и, зачастую, их основные измеряемые характеристики как емкости в наиболее продвинутых сериях лучше, чем у так называемых электролитов для аудио.

Тут могут быть разные мнения по этому поводу, настаивать на своем не буду, просто высказал свое видение проблемы. (А я полностью согласен! - AudioKiller)

Далее, есть еще один «тонкий момент выбора электролитов для данного конкретного УМ. Дело в том, что часть из них стоИт вплотную НАД микросборками, температура которых около 60С. А так как все «аудио» электролиты с точки зрения надежности при высоких температурах очень даже «не очень» (1000 часов при 85С все тот же ELNA SILMIC II и т.п.), то за пару лет их ресурс уже будет исчерпан и они подлежат замене (формально, можно даже за полгода выработать их ресурс). С этой точки зрения электролиты в промышленном исполнении для тяжелых условий и обладающие отменными основными характеристиками выглядят предпочтительнее. Например, серии PM и PW ( Extremely Low Impedance , High Reliability ) от Nichicon имеют 3000-5000 часов при 105С, что дает более, чем на ПОРЯДОК больший ресурс при реальной температуре внутри УМ. (И это важно. Не забывайте, что когда ресивер громко играет, температура внутри него растет, и нежные аудиофильские конденсаторы тихонько протухают! - AudioKiller)

Короче говоря, для установки в УМ я выбрал электролиты от Nichicon серий PM и PW . На выбор еще существенное ограничение накладывают допустимые габаритные размеры электролитов.

В усилитель мощности ставятся электролиты следующих типов:

Все электролиты больше по размерам, чем изначально стоящие в УМ и некоторые особенности их установки будут указаны ниже.

Примечание: модели электролитов с «6» после «MPD» и «MHD» ни в коем случае не выбирать – у них другие габариты!

(Все замены перечислены ниже применительно к левому фронтальному каналу. В остальных каналах делаются абсолютно аналогичные замены)

Максимальный вариант доработки

1. Входной электролит С4101 меняем на 47мкфх63В ( t =0.08, как у ELNA SILMIC II; R =0.25 ohm @100 KHz ). Это небходимо, т.к. сопротивление установленного изначально Nichicon серии VR / VZ или ELNA RJ 4 составляет около 20 ом, а работает он на относительно низкоомную нагрузку (около 30 ком), хотя примененный общего назначения и имеет неплохой параметр по тангенсу ( t =0,12). Примечание: Емкость С4151 требует формовки выводов так, чтобы она сместилась на 1…1.5мм в сторону IC 4151 и в нее не уперлась емкость напротив.

2. Электролиты в цепи питания С4104 и С4105 меняем на выбранный 47мкфХ63В от Nichicon . Лучше было бы выбрать UPM 1 J 680 MPD на 68мкф того же диаметра, но его не было в наличии.

3. Меняем С4103 в цепи ОС на 330мкфх50В. Это была одна из основных «засад», на мой взгляд – тангенс =0,24! В устанавливаемом от Nichicon он равен 0.1, не говоря о на порядок меньшем сопротивлении. Почуствуйте разницу! Размер этих электролитов существенно больше, чем оригинальных, поэтому ставить их необходимо вертикально для С, FL, SR, SBR и класть на плату для FR, SL, SBL (светлые стрелки на фото ниже). В противном случае блок не соберется.

4. Далее устраняем основную проблему в микросборке – увеличиваем ток покоя выходного повторителя более, чем вдвое – устанавливаем резистор SMD 1206 12 кОм между выводами 3 и 4 сборки. Резистор кладем прямо на плату вплотную к ножкам сборки со стороны пайки и подпаиваем.

5. Общее усиление увеличиваем заменой резисторов R 4108 и R 4109 на SMD 0805 680ом.

6. Ток покоя выходных полевиков увеличиваем до 43 мА установкой резистора SMD 0805 200 кОм. Место для него предусмотрено на плате между выводами 8 и 10 каждой микросборки. Изначально ток был выставлен около 33 мА на всех усилителях довольно точно. Однако это маловато для столь мощных полевиков, рассчитанных в идеале на 100 мА ток покоя. Размеры радиаторов позволяют на 7-8 Вт увеличить общую рассеиваемую мощность, поэтому и остановился на 43 мА. Температура радиаторов выросла на 4 градуса. Внимание! Резистор припаивается к ножкам 7 и 10 микросборки!

7. Перечисленные изменения потребовали изменить коррекцию в цепи ОС. Вместо одной из емкостей С4112 или С4113 поставить 22пф емкость ( GRM 1885 C 1 H 220 JA 01 D ). Можно ставить от 15пф до 22пф.

8. Сопротивление R 4104 требует замены на SMD 0805 36Ком. Это обусловлено тем, что напряжение смещения на выходе УМ в основном составляет от +7 мВ до +12 мВ (измерено на 14 усилителях). После доработки напряжение смещение увеличивается еще на пару милливольт в плюс. Чтобы скомпенсировать это, производится замена резистора, после которой разброс напряжений на выходе укладывается в диапазон 0…+ 5мВ (т.е. максимум получается 12+5=17 мВ, что дает постоянную мощность 70 микроватт на нагрузке 4 ома. Если чьи-то колонки такой мизерной мощности не выдерживают, то делать обязательно! На практике постояка на выходе величиной до 50 мВ вообще не заметна - AudioKiller).

9. Заменить емкости в цепи питания полевиков С4401, 4402, 4403, 4404 на 470мкф х 63В. Кроме очевидного выигрыша от роста емкости, эти емкости весьма критичны по характеристикам. Параметры емкости от Nichicon приблизительно в три раза лучше, чем тех, что стояли изначально. Установка емкостей требует смещения в сторону на 1…1.5мм путем соответствующей формовки выводов так, чтобы емкости не уперлись в противоположно стоящие аналогичные на плате напротив. Высота установки над платой не более 3мм (синие стрелки на фото).

ВНИМАНИЕ! Перечисленные выше доработки УМ можно проводить только после замены стабилитронов D2207, D2208 на напряжние 15В или ниже (см. Доработка блока питания ресивера Пионер).

Все дело в том, что замена 22В стабилитронов на 15В дает условный выигрыш (уменьшение напряжения) в 7В по питанию на каждом плече. Условный он потому, что при наших напряжениях 215В +/-3В в сети, на выходах +VH, -VH блока питания TRANS 2-1 ASSY напряжение все-равно болтается около 49...50В. Т.е. не поднимается до максимальных 56В, когда сборка рассеивает максимальную мощность. Таким образом условно «выигранные» по 7В в питании (ограничивая питание +/-49В VH установкой 15В стабилитронов), сохраняют нам чуть более 100 мВт на каждую сборку, которые мы тут же тратим на повышение ее линейности.

Проверка замерами дала следующие результаты:

В левом канале уровень ускажений упал с 0.0058% до 0.0037%, в правом с 0.006% до 0.0033% (все на 1 кгц). На оcтальных частотах пропорциональность сохраняется (из тех гармоник, что видно). Здорово "присели" гармоники 3-я (на 10dB), 5-я (на 5.5dB), 7-я (на 3.3 dB ), 9-я (на 2.5 dB ). Остальные, торчали, практически, только нечетные, тоже понизились. (Учитывайте, что этот спектр относится не только к УМ, это спектр всего тракта! Следовательно характеристики усилителя мощности улучшились гораздо больше, чем в два раза! - AudioKiller)

Усилитель до доработки (предусилитель уже модифицирован):

После внесенных изменений в УМ:

И совмещенные графики (недоработанный и доработанный вместе):

Здесь АХ3mm – это доработанный вариант.

Спектр выходного сигнала модифицированного ресивера, совмещенный на диаграмме со спектром канала измерения:

Измерения проводились при выходной мощности 5 Вт и уровне входного сигнала 400 мВ.

Надо сказать, что спектр генерируемого усилителем сигнала достаточно широк (видно вплоть до 33-й гармоники), поэтому достоверные измерения искажений на высоких частотах с помощью данной звуковой карты провести невозможно. Измерение же только со 2-й по 4-ю гармоники, как это делается в milleraudioresearch.com, вообще не дает достаточно объективной картины искажений. Т.е. видеть на 10КГц только младшие гармоники, когда с 5-й по 9-ю могут иметь максимальный уровень, это нонсенс. Поэтому, пока ограничимся приведенными спектрами.

АЧХ УМ практически совпадает с АЧХ на multichannel выходе. Усилитель мощности вносит завал на 20КГц всего на -0.03dB:

Зеленая линия – выход усилителя мощности.

При поиске оптимума при минимизации искажений в жертву была принесена максимальная мощность. Теперь ресивер больше 90Вт на канал на 8 ом не выдает, sorry . С 4-мя омами все в порядке - хватит "за глаза".

Есть еще два варианта доработки - проверено на двух ресиверах. Последний вариант немного легче в работе, разница в результатах очень небольшая (по измерениям).

Средний вариант доработки

По сравнению с максимальным:

Этот вариант имеет приблизительно на 1В большую амплитуду на выходе, чем основной вариант.

Минимальный вариант доработки

Всего делов-то:

И все.

Что выбрать? Даже самый минимальный вариант улучшит работу усилителя, т.к. решит самые главные проблемы: устранит переход в режим отсечки выходного каскада сборки и повысит линейность выходных транзисторов (чей вклад в общее количество искажений очень весом). Средний вариант слегка улучшит питание, что немного отразится на звуке. Что касается влияния ESR входного конденсатора и конденсатора цепи ООС, то я считаю, что оно настолько мало, что замена этих конденсаторов будет незаметна. Т.е. лучше-то станет, но не настолько, чтобы ради этого ковыряться (я подозреваю, что лично я это улучшение на слух вообще не замечу!). Максимальный вариант на то и максимальный, что выжимает из усилителя максимум, на что тот способен. Но зато и самый сложный. На мой взгляд (а я рассматриваю пока умозрительно, я еще ничего здесь не паял - могу ошибиться, хотя врядли), показатель улучшение_качества / сложность_работы самый лучший у минимального варианта, средний у среднего и самый плохой у максимального варианта доработки. Т.е. трудозатраты растут сильнее, чем растет качество звучания - AudioKiller.

Но, уменьшение гармонических искажений это только часть "видимых" изменений. Большая часть изменений сделана с целью улучшить работу усилителя в динамике – это, прежде всего, замена типов емкостей в фильтрах на платах. На статическом гармоническом сигнале этого не заметить (при данном разрешении).

 

13.02.2008

Счетчик