High-End Audio Modular Preamplifier

Γενικά
  Αυτός ο προενισχυτής είναι αποτέλεσμα απαίτησης πολλών φίλων να δώσω ένα προενισχυτή υψηλής ποιότητας, ικανό να οδηγεί τελικούς ενισχυτές υψηλής ποιότητας με καλό ήχο, να μην είναι όμως δύσκολος στην κατασκευή, να συνδυάζει απλότητα και ευχρηστία. Δεν διαθέτει πολλές ευκολίες και διάφορα φίλτρα, αλλά είναι σχεδιασμένος έτσι ώστε το ακουστικό σήμα να ακολουθεί την μικρότερη πορεία χωρίς να επηρεάζεται από βαθμίδες που δεν χρειάζονται, με αποτέλεσμα τον χρωματισμό του αναπαραγόμενου ήχου. Ακολουθεί την modular φιλοσοφία που δίνει την δυνατότητα να αλλάζουμε την κάθε βαθμίδα και να την προσαρμόζετε στα δικά σας ακουστικά γούστα. Έτσι θα αποτελέσει την βάση για μακρυχρόνιες ακροάσεις και πειραματισμούς. Η χρήση ρελέ στην επιλογή των εισόδων εξασφαλίζει την μικρότερη διαδρομή και την καλύτερη δυνατή ποιότητα, επειδή οι επαφές των ρελε δεν επηρεάζονται εύκολα από μεταβολές θερμοκρασίας και περιβάλλοντος, προσφέρουν μικρότερη ωμική και παρασιτική αντίσταση στην πορεία του σήματος. Αυτό βέβαια εξαρτάται και από την ποιότητα των ρελε που θα επιλέξετε, προτείνω επιλογή ρελε μικρού μεγέθους και πολύ υψηλής ποιότητας. Αρκετές εταιρείες κατασκευάζουν τέτοιους ρελέδες. Υπάρχει διαφορετική δυνατότητα επιλογής για τις εισόδους ακρόασης και διαφορετική για την ηχογράφηση σε αναλογικό επίπεδο. Έτσι μπορούμε να ακούμε άλλη πηγή ήχου και άλλη να ηχογραφούμε. Υπάρχει η δυνατότητα, για όσους το κρίνουν να καταργήσουν το ποτεσόμετρο Balance [RV1], τον επιλογέα ηχογράφησης και τους ανάλογους ρελέδες κάνοντας την κατασκευή πιο απλή και πιο οικονομική. Στην θέση κάθε module έχουμε μεγάλη ποικιλία επιλογών. Ορισμένες θα σας δώσω εγώ πιο κάτω, αλλά μπορείτε να κάνετε και τις δικές σας επιλογές. Όπως θα παρατηρήσετε δεν υπάρχουν κάποιες "ευκολίες" όπως λειτουργία μονοφωνικής [MONO] λειτουργίας κλπ.
.

Input selector

preamplifier_modular_sel.gif (15674 bytes)

Main Preamplifier

preamplifier_modular_main.gif (47659 bytes)

Περιγραφή.
Η επιλογή του ακουστικού σήματος ακολουθεί δυο δρόμους [Fig.1A]. Ο πρώτος με τον επιλογέα S1 ο οποίος είναι μιας επαφής 12 θέσεων, από τις οποίες χρησιμοποιώ τις πέντε. Υπάρχει η δυνατότητα να χρησιμοποιήσετε και τις υπόλοιπες θέσεις προσθέτοντας τους ανάλογους ρελεδες και Led. Κάθε θέση τροφοδοτεί τον ανάλογο ρελέ και Led που δείχνει ποια είσοδος εχει επιλεγεί. Η τροφοδοσία γίνεται με +12V [+V4]. Ο επιλογέας S2 λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως ο S1, τροφοδοτώντας τους ανάλογους ρελέδες και Led, ώστε να γίνεται η επιλογή της πηγής που θα ηχογραφηθεί. Μετά τους ρελεδες επιλογής ηχογράφησης υπάρχει η μονάδα απομόνωσης γύρω από το IC1 [Fig.1B]. Στον κατάλογο υλικών υπάρχουν κάποιες επιλογές για το ολοκληρωμένο που θα αναλάβει τον ρόλο αυτόν, αλλά υπάρχει η δυνατότητα να επιλέξετε κάποιον δική σας προτίμησης. Όλες οι είσοδοι είναι υψηλής στάθμης εκτός από την είσοδο PHONO [RIAA Filter] που κατευθύνεται στο ανάλογο module PHONO [J11] και από την έξοδο του επιστρέφει πάλι στο block ρελέ επιλογής. Είναι το μόνο module το οποιο εχει στερεοφωνική δομή και τα δυο κανάλια δηλαδή καταλήγουν σε ένα connector [J11]. Όσοι δεν διαθέτουν το παλιό πικάπ και συλλογή δίσκων 33 στροφών, δεν θα χρειαστούν την είσοδο PHONO. Μπορουν εύκολα να την μετατρέψουν σε γραμμής, καταργώντας τον κονέκτορα J11 και συνδέστε τις αντίστοιχες εισόδους στις ανάλογες επαφές P1-2 των ρελε RL1-6. Η ομάδα των ρελέ ακρόασης, κατευθύνει το στερεοφωνικό ακουστικό σήμα από κάποια είσοδο στα module Buffer [J12-13]. Η ενίσχυση της μονάδας αυτής είναι μονάδα, δεν παρέχει καμία ενίσχυση στο σήμα. Ακολουθούν τα ποτεσόμετρα BALANCE [RV1a-b] και  VOLUME [RV2a-b] που ρυθμίζουν στην ισορροπία και την στάθμη του ακουστικού σήματος. Αυτά τα δυο ποτεσόμετρα πρέπει να είναι υψηλής ποιότητας και από γνωστό κατασκευαστή. Μετά το ποτεσόμετρο VOLUME  υπάρχει η βαθμίδα σίγασης [MUTE] που αποτελείται από έναν τον διαιρετή R21-22 και τις επαφές του ρελε RL11 που βρίσκονται παράλληλα με την R21. Σε κανονική λειτουργία η επαφή βραχυκυκλώνει την R21, το σήμα περνά χωρίς καμία πτώση. Εάν κλείσει ο διακόπτης S3 ανάβει η D22, ο RL11 οπλίζει, η επαφή ανοίγει και η R21 μαζί με την R23 σχηματίζουν έναν διαιρέτη ο οποίος δημιουργεί μια πτώση στάθμης στο ακουστικό σήμα [-20dB]. Η ίδια λογική ισχύει και για το άλλο κανάλι όπου υπάρχουν οι αντιστάσεις R23-24. Στην συνεχεία το ακουστικό σήμα εισέρχεται μέσω των J16-17 στα module Line οι οποίες προσφέρουν την κατάλληλη ενίσχυση στο σήμα ώστε αυτό να οδηγήσει όλα τα είδη τελικών ενισχυτών. Στην συνέχεια υπάρχουν οι επαφές του RL12 του οποίου η λειτουργία περιγράφεται στο κύκλωμα καθυστέρησης.
.
Επιλογές για το module PHONO
Arrow.GIF (101 bytes) Phono RIAA Preamplifier 1
Arrow.GIF (101 bytes) Phono RIAA Preamplifier 2
.
Επιλογές για το module BUFFER
Arrow.GIF (101 bytes) Class A buffer amplifier   [ΕΠΙΛΟΓΗ]
.
Επιλογές για το module LINE OUT
Arrow.GIF (101 bytes) Symmetrical Audio Class A preamplifier3  [ΕΠΙΛΟΓΗ]
Arrow.GIF (101 bytes) Symmetrical Class A [1]
Arrow.GIF (101 bytes) Symmetrical Class A [2]
Arrow.GIF (101 bytes) Class A Line preamplifiers
.

Part List for Modular Preamplifier [Fig.1a-b]

R1-2-27=1Kohm metal film 1% C1-2=10uF 25V IC1=TL072 - NE5532 - OP275
R3-4=100Kohm metal film 1% C3-4=47nF 63V MKT 5% S1-2=1X12 step Rotary Selector
R5-6-7-8-9-10-11-12=47Kohm metal film 1% RV1=2X22Kohm Lin. Pot. [Alps] S3=1X2 step mini switch
R13-14-15-16=1Mohm metal film 1% RV2=2X10Kohm Log. Pot. [Alps Black or Blue] RL1....12=12V 2 places 2 contact [Finder -Omron]
R17-18=100ohm metal film 1% D1-2-3-4-5=LED Red 3mm or your selection J1....10=RCA Type Female gold-plated plug
R19-20-25-26=100Khom metal film 1% D6-7-8-9-10=1N4148 J11-12-13-16-17=10pin Female connector 2.54mm step [Gold]
R21-23=100Kohm metal film 1% D11-12-13-14-15-23=LED Red 3mm or your selection J14-15-18-19-20=RCA Type Female gold-plated plug
R22-24=10Kohm metal film 1% D16-17-18-19-20-21=1N4148 For ICs Techical Data see my Database
.

Τροφοδοσία, καθυστέριση καί Remote Unit

preamplifier_modular_supply.gif (44717 bytes)

Τροφοδοτικό και σταθεροποίηση.
  Ένας καλός προενισχυτής πρέπει απαραίτητα να συνοδεύεται από ένα καλό τροφοδοτικό. έτσι προτίμησα την λύση της ξεχωριστής τροφοδοσίας και σταθεροποίησης κάθε σταδίου, ξεχωριστά. Αυτό δεν επιτρέπει στις διάφορες βαθμίδες να επηρεάζει η μία την άλλη μέσω της τροφοδοσίας, εξασφαλίζοντας χαμηλότερες παραμορφώσεις και καλύτερη ανταπόκριση στις μεταβατικές καταστάσεις. Στην είσοδο της εναλλασσόμενης τάσης του δικτύου υπάρχει το βύσμα JF1 το οποιο περιέχει φίλτρο απόρριψης παρασιτικών τάσεων στην τάση του δικτύου. Ο μετασχηματιστής Τ1 καλό είναι να είναι τοροϊδής. Οι σταθεροποιητές IC4,5,6,7 έχουν την δυνατότητα ρύθμισης της τάσης στην έξοδο τους από τα TR1,2,3,4. Η επιλογή που φαίνεται στο σχέδιο είναι για τάση εξόδου +/-15V αλλά μπορει να ρυθμιστεί και στα +/-18V εάν το απαιτεί το κυκλωμα που θα τροφοδοτηθεί. Για το στάδιο PHONO υπάρχουν απλοί σταθεροποιητές IC2,3 με σταθερή τάση εξόδου +/-15V. Η ίδια επιλογή υπάρχει και για την σταθεροποίηση των +12V με το IC8. Αυτή η τάση τροφοδοτεί όλα τα κυκλώματα μεταγωγής RL, καθυστέρησης και Remote. Η γραμμή γείωσης [0VD] αυτού του σταδίου ΠΡΕΠΕΙ να είναι ανεξάρτητη από τις γειώσεις που αφορούν τα κυκλώματα του ήχου [0VA] και θα πρέπει να καταλήγει στο κοινό σημείο που καταλήγουν όλοι οι κλάδοι των γειώσεων, ανάμεσα στους πυκνωτές C6,7,8,9 [See Fig.5]. Διαφορετική και τυχαία διευθέτηση των γραμμών γείωσης, θα δημιουργήσει προβλήματα βόμβου. Ορισμένοι σταθεροποιητές πρέπει να τοποθετηθούν επάνω σε μικρές ψύχτρες ή σε μια κοινή μεγαλύτερη  αρκεί να τοποθετηθει ανάμεσα σε αυτή και τους σταθεροποιητές κατάλληλο θερμοαπαγωγό μίκα.  Προσοχή να μην ερθει σε επαφή το μεταλλικό μέρος με την ψήκτρα, με αποτέλεσμα να έχουμε βραχυκύκλωμα.
Κύκλωμα καθυστέρησης
  Ένα απαραίτητο κύκλωμα είναι η καθυστέρηση της σύνδεσης της εξόδου του προενισχυτή στις εισόδους των τελικών ενισχυτών, μετά το πέρασμα λίγου χρόνου. Αυτό προφυλάσσει να ακουστούν ενοχλητικοί ήχοι από την φόρτιση και εκφόρτιση των πυκνωτών την στιγμή που ανοίγουμε και κλείνουμε τον προενισχυτη. Το κυκλωμα μπορει να αντικατασταθεί από ένα τρανζίστορ, αλλά νομίζω ότι η λύση με την χρηση του IC9 εξασφαλίζει καλύτερη και σταθερότερη συμπεριφορά. Ολο το κυκλωμα χτίζεται γύρω από το IC9 και λειτουργεί ως εξής. Όταν κλείσει ο διακόπτης S4 η εναλλασσόμενη τάση στο δευτερεύων του Τ1 ανορθώνεται από τις διόδους D32,34 και μέσω της R32 και D35 σταθεροποιείται στα +12V. Η έξοδος του IC9A γίνεται High και μέσω της R33 φορτίζεται ο C36 η χωρητικότητα του οποίου καθορίζει και τον χρόνο καθυστέρησης, στην περίπτωση μας περίπου 5 δευτερόλεπτα [Για να μεγαλώσει αυτός ο χρόνος πρέπει να μεγαλώσει και ο C36]. Μόλις φορτιστεί ο πυκνωτής C36 η έξοδος του IC9Β γίνεται High και το τρανζίστορ Q1 γίνεται αγώγιμο, η δίοδος D37 ανάβει, ενεργοποιείται ο ρελε RL12, οι δυο επαφές στην έξοδο του προενισχυτη [Fig.1] κλείνουν. Αντίθετα όταν ο διακόπτης S4 ανοίξει τότε η τάση στο δευτερεύον του Τ1 πέφτει απότομα το ίδιο γίνεται και στις ακίδες 1,2 του IC9A με αποτέλεσμα να αποκόπτεται το κυκλωμα και ο ρελε RL12 να ανοίγει, το ίδιο και οι επαφές του, σταματώντας την ροή του ακουστικού σήματος προς τους τελικούς ενισχυτές.
Κύκλωμα Remote
  Το κύκλωμα Remote ακολουθεί την λειτουργία του προηγούμενου κυκλώματος. Όταν ο πυκνωτής C36 φωτιστεί τότε η έξοδος του IC9C γίνεται High το τρανζίστορ Q2 γίνεται αγώγιμο, η δίοδος D39 ανάβει και ο ρελε RL13 κλείνει τις επαφές του, επιτρέποντας την τάση του δικτύου από τον JF1 να περάσει στον JF2. Ταυτόχρονα η τάση τροφοδοσίας +12V εμφανίζεται στην έξοδο J20, με την οποία έχουμε την δυνατότητα να οδηγήσουμε έναν κατάλληλο εξωτερικό ρελε. Σε αυτή την περίπτωση εάν δεν χρειαζόμαστε τον ρελε RL13, μπορούμε να τον καταργήσουμε.  Η χρησιμότητα αυτού του κυκλώματος είναι εμφανής στην περίπτωση που ο προενισχυτης οδηγεί ενεργά ηχεία, αλλά δεν αποκλείει και άλλες χρήσεις όπως η τροφοδοσία μέσω του βύσματος JF2 με ελεγχόμενη παροχή τάσης στις υπόλοιπες συσκευές που έχουν σχέση με τον προενισχυτή και χρειάζεται να ανοίγουν μαζί με αυτόν, όπως τελικοί ενισχυτές, Cd player, Tuner κλπ. Οι επαφές του RL13 ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΑΝΤΕΧΟΥΝ ΤΗΝ ΙΣΧΥ ΠΟΥ ΧΡΕΙΑΖΟΝΤΑΙ ΟΙ ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΠΟΥ ΤΡΟΦΟΔΟΤΟΥΝΤΑΙ ΑΠΟ ΑΥΤΕΣ. Όπου υπάρχει η τάση δικτύου 230Vac πρέπει να μονωθεί πολύ καλά. Θα πρέπει να τονίσω ότι Η ΕΠΑΦΗ ΜΕ ΑΥΤΑ ΤΑ ΣΗΜΕΙΑ, ΧΡΕΙΑΖΕΤΑΙ Η ΑΝΑΛΟΓΗ ΠΡΟΣΟΧΗ,  ΓΙΑΤΙ Η ΥΨΗΛΗ ΤΑΣΗ ΕΙΝΑΙ ΕΠΙΚΙΝΔΥΝΗ.

Part List for Power supply-Delay time and Remote Unit [Fig.2]

R28-29-30-31=220ohm 1/4W metal film 1% C24-26-28-30-32-33=100nF 63V MKT 5% D35=12V 1W Zener
R32=1Kohm 1W 5% C25-29-27-31-34=10uF 25V D37-39=LED 3mm
R33=1Mohm 1/4W metal film 1% C35=100uF 63V Q1-2=BD678
R34=10Kohm 1/4W metal film 1% C36=4.7uF 25V T1=230Vac//2X15V 50VA Toroidal Transformer
R35-38=39Kohm 1/4W metal film 1% C37=47nF 63V MKT 5% RL13=12V Relay 2X2 [20A]  [Finder -Omron]
R36-37-39=1Kohm 1/4W metal film 1% IC2=LM7815 or LM7818 F1=5 x 20mm 1A slo blo [AC Main Fuse]
R40=1.2ohm 1/4W 5% IC3=LM7915 or LM7918 S4=2X2 Switch 10A per contact
TR1-2-3-4=4.7Kohm trimmer IC4-6=LM317 [επάνω σε ψυκτρα] [see text] JF1=3pin male supply jack with EMI Filter
C5=22nF 300Vac [Y2/X1 Class] MKT 20% IC5-7=LM337 [επάνω σε ψυκτρα] JF2=3pin female supply jack
C6-7-8-9=10000uF 35V IC8=LM7812  [επάνω σε ψυκτρα]
C10-11-12-13=100nF 63V MKT 5% IC9=4081 [AND C-mos]
C14-15-17-19-21-23=10uF 25V B1=Bringe Rectifier [B80 C5000-3000] All the MKT capacitors is polyester
C16-18-20-22=100nF 63V MKT 5% D23.....34-36-38=1N4002 For ICs Techical Data see my Database
.

Modular Preamplifier Technical Data Typical

Input Selections 5 stereo sources
Input Impedance 47K ohms
Audio Outputs 1X Stereo Rec, 1X stereo Main
Main Output Impedance 100 ohms
Recording Output Impedance 100 ohms
Output Voltage 1.2 VRMS
Frequency Response DC to 100KHZ +-0.10 dB typ.
Distortion Less than .01% THD and IM typ.
Crosstalk Greater than 90 dB typ.
Noise 105 dB A Weighted @ 1 KHz typ.
Mute Switch Attenuation 0, -20 dB attenuation
Delay time out Protection ~5 sec
Remote outputs +12V [Protected], AC Line
Delay time Remote output ~5 sec
AC Line Voltage 120/230 volts 60/50 HZ
AC Voltage Range +-10%
.

Εναλλακτική πρόταση για τίς μονάδες Buffer and Gain module

preamplifier_modular_buf_gain.gif (13478 bytes)

                                                                                     Fig.3                                                                                                     Fig.4

  Στις εικόνες Fig.3-4 φαίνονται οι εναλλακτικές προτάσεις για όσους θα προτιμήσουν την επιλογή τελεστικών, από την λύση των διακριτών υλικών, στην θέση κάθε αρθώματος. Στην Fig.3 υπάρχει ένα τυπικό κυκλωμα στην θέση του IC1 μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια σειρά από επιλογές μόνων τελεστικών ενισχυτών. Οι επιλογές που προτείνω υπάρχουν στον κατάλογο υλικών. Ορισμένοι τελεστικοί ενισχυτές έχουν εξόδους στις οποίες μπορούμε να τοποθετήσουμε ένα μικρο ποτεσόμετρο [TR1] με το οποιο έχουμε την δυνατότητα να ρυθμίσουμε την συνεχή τάση [Offset voltage] στην έξοδο του ολοκληρωμένου. Εάν αυτή η τάση είναι χαμηλή και χωρίς το TR1 μπορούμε να το παραλείψουμε. Μεταξύ των ακίδων 5 κα 8 του IC1 μπορούμε να τοποθετήσουμε ένα πυκνωτή με τυπική τιμή 22pF ο οποίος μειώνει το εύρος απόκρισης ανοικτού βρόγχου του ενισχυτή με αποτέλεσμα καλύτερη σταθερότητα του  τελεστικού. Η χρηση των C6-8 είναι επιβεβλημένη όταν ο ενισχυτής εργάζεται με κέρδος μονάδα. Εάν η ενίσχυση του τελεστικού δεν σας επαρκεί μπορείτε να αλλάξετε την τιμή της αντίστασης R5 ακολουθώντας τον τύπο υπολογισμού του κέρδους [A=R5+R6/R6]. Οι πυκνωτές C3,4,8,9 πρέπει να τοποθετηθούν κοντά στους ακροδέκτες του τελεστικού. Οι αντιστάσεις R1,5,8,9  σε συνδυασμό με τους πυκνωτές C1,2,10,11 δημιουργούν ένα τοπικό φίλτρο για την σταθερότητα της τροφοδοσίας. Οι αντιστάσεις R7,11 προστατεύουν τις εξόδους των τελεστικών από βραχυκύκλωμα. Στην μονάδα απομόνωσης [Buffer] το IC2 δεν παρουσιάζει καμία ενίσχυση στο σήμα. Καλο είναι στην θέση του IC2 να προτιμηθεί τελεστικός ενισχυτής με FET στην είσοδο του, γιατί αυτή η λύση παρουσιάζει περισσότερη ανοχή στις μεταβολές αντίστασης στην είσοδο του.  Στην πορεία του ακουστικού σήματος, στις εξόδους και στις εισόδους των τελεστικών δεν υπάρχουν πυκνωτές. Έτσι οι μονάδες έχουν στο χαμηλό φάσμα συχνοτήτων επίπεδη απόκριση.

Part List for Buffer and Gain Units [Fig.3-4]

R1-2-8-9=47ohm 1/4W 1% metal film C1-2-10-11=47uF 25V IC2=NE5534 - TL071 - OP07C-LF411-OPA604
R3-6-12=1Kohm 1/4W 1% metal film C3-4-8-9=100nF 63V MKT J1-2=10pin pointed male connector 2.54mm step
R4-13=47Kohm 1/4W 1% metal film C5=1.5nF 100V MKT or stypoflex
R5=6.8Kohm 1/4W 1% metal film C6-7=22pF 100V ceramic or stypoflex All the MKT capacitors is polyester 5%
R7-11=100hm 1/4W 1% metal film IC1=NE5534-OPA604 For ICs Techical Data see my Database
..

Ground and Supply Lines Block Diagram [Fig.5]

 

preamplifier_modular_block.gif (23544 bytes)

  Στίς φωτογραφίες φαίνεται το πρωτότυπο, στο οποίο βασίστηκαν τα κυκλώματα που υπάρχουν εδώ. Διαφέρουν λίγο στην φιλοσοφία της τροφοδοσίας, την ποσότητα των εισόδων-εξόδων και στην ύπαρξη ενισχυτή ακουστικών, που δεν προσφέρουν κάτι στην ηχητική ποιότητα του ήχου.
Arrow.GIF (101 bytes) Φωτογραφίες Πρωτότυπου
Arrow.GIF (101 bytes) High-End Audio Modular Preamplifier in English

 

Sam Electronic Circuits 03/04