Ламповый предусилитель с фильтром для CD-проигрывателя или DAC.

Компакт-диск сегодня является, пожалуй, основным носителем качественных фонограмм. Но алгоритмы оцифровки источника и последующее восстановление исходной информации до сих пор является головной болью для радиоинженеров. Использование предусилителя с соответствующим фильтром устраняет большинство проблем и позволяет получить звучание, близкое к виниловым дискам.

Аналоговый фильтр CD-проигрывателя (или ЦАПа) должен восстановить исходную форму сигнала и отфильтровать высокочастотные составляющие, вызванные тактовыми сигналами. ВЧ-компоненты вызывают интермодуляционные искажения не только вверх частотного диапазона, но и вниз и легко захватывают область звуковых частот.

При использовании пассивных фильтров катушки индуктивности получаются довольно больших габаритов, а низкий уровень выходного сигнала требует применения сложных усилителей. Фильтры на ОУ позволяют использовать малогабаритные компоненты. Но дешёвые микросхемы часто перегружаются высокочастотными сигналами и, как  показывает практика, вч-составляющие всё же проникают на выход таких схем.

Насколько хорошо звучит CD-плейер можно судить по тому, насколько быстро его звучание начинает вас раздражать и утомлять. Смягчить подобный эффект можно путем применения ламп, но не каждый рискнёт дорабатывать дорогостоящие аппараты или менять компоненты своей  аудиосистемы.

Предлагаемая конструкция представляет собой отдельный, законченный блок, который подключается между выходом CD-проигрывателя (или ЦАПа) и входом усилителя мощности и позволяет приблизить звучание цифровых носителей к винилу. Даже звучание mp3-файлов становится более качественным. Особенно это заметно на системах низкой и средней ценовых категорий. Конечно, если файл записан с низким качеством или битрейдом ничто ему не поможет…

Схема фильтра-усилителя представлена на рисунке:

Для гальванической развязки с источником сигнала на входе можно установить трансформатор. Если используемый ЦАП имеет токовый выход, то резистор отмеченный на схеме R* может служить преобразователем ток/напряжение. Тогда его номинал выбирается согласно рекомендациям производителя ЦАП. При использовании входного трансформатор резистор R* должен быть в пределах 10…20k (подбирается под конкретный трансформатор)

Переключатель BR1 служит для оперативного переключения фазы сигнала («подсмотрено» у студийного оборудования). За счёт равенства резисторов R6 и R8 исключаются щелчки при переключении.

Триод V1b обеспечивает основное усиление, которое с указанными на схеме номиналами составляет около 13 дБ. Резистор R1 и конденсатор C2 образуют фильтр ВЧ-помех. Так как лампы приборы достаточно высокочастотные, то попадание на вход помехи от близработающих сотовых телефонов, компьютеров и других устройств могут привести к перегрузке усилителя.

Резистор P1 служит для регулировки громкости. С одной стороны это предотвращает перегрузку каскадов усилителя сильными сигналами, с другой стороны отпадает необходимость в регуляторе громкости в усилителе мощности.

Разумеется все конденсаторы на пути сигнала (C1, C3,C4,C5,C6,C12,C14) должны быть максимального качества!

Непосредственно фильтр собран на лампе V2. Лампа 12BH7 обеспечивает высокий уровень сигнала при низком выходном сопротивлении. Катодный повторитель  на  триоде V2a обеспечивает согласование низкого входного сопротивления фильтра с каскадом предварительного усиления. Триод V2b является и элементом фильтра, и выходным катодным повторителем, для оптимального согласования с нагрузкой устройства, что минимизирует влияние межблочных кабелей и позволяет оптимизировать работу фильтра.

Из соображений минимального влияния на звук и отсутствия выбросов на переходной характеристике был выбран фильтр Бесселя третьего порядка. С указанными на схемах номиналами затухание на частоте 20 кГц составляет 1,5 дБ, а на частоте 50 кГц уже 18дБ.

Для подавления щелчков при включении и выключении устройства используется реле Rel1. Оно обеспечивает быстрый разряд конденсатора C14, тем самым предотвращается появление высокого напряжения на выходе усилителя во время переходных процессов и внештатных ситуациях. Время задержки при включении составляет 120 сек. Этого достаточно для прогрева ламп, заряда конденсаторов и установления рабочих режимов. Способ подключения реле обеспечивает отключение выхода усилителя при внезапном отключении питания.

Блок управления выполнен на микроконтроллере:

Так как усилитель относится к разряду предварительных и работает с сигналами малой амплитуды, то особое внимание следует уделить  его питанию. Питание каскадов развязано фильтрами R24, C7, C8 и R25, С9, C10. Для снижения фона сети цепи накала ламп запитаны от стабилизированного источника:

Для повышения КПД источника питания цепи накала обоих каналов соединены последовательно, поэтому выходное напряжения стабилизатора равно 12,6В. Для защиты холодных нитей накала ламп от броска тока при включении используется плавная подача напряжения за счёт конденсатора С4. Транзистор Т1 следует установить на радиатор и обеспечить его хорошую вентиляцию.

Схема высоковольтного блока питания, обеспечивающего эффективное подавление пульсаций напряжения с последующей его стабилизацией, представлена  на рисунке:

Для минимизации пульсаций на входе стабилизатора установлен дроссель индуктивностью 4Н. В остальном схема довольно стандартная. Транзистор Т1 необходимо установить на радиатор. Мощности этого стабилизатора достаточно для питания двух каналов усилителя. Но, для лучшего разделения каналов и снижения их взаимного влияния лучше запитать каждый канал от отдельно стабилизатора.

Схема соединений модулей усилителя представлена на рисунке:

Все модули собраны на печатных платах и помещены в металлический корпус для снижения внешних помех. В целях снижения взаимного влияния каждый канал усилителя собран на отдельной печатной плате.

Рисунки печатных плат (авторская версия для ЛУТ, в формате pdf) и схемы расположения элементов можно скачать здесь ( rar-архив, 544 кБ)

Чертежи печатных плат в «народном» формате SLayout6.0 (отдельная благодарность нашим читателям!) можно скачать здесь (rar-архив 132кБ). 

В формате SLayout6.0 вы можете отредактировать чертежи плат под габариты ваших деталей, что бывает часто актуально для конденсаторов.

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор» (Германия).

Удачного творчества,

Главный редактор «РадиоГазеты».