В даний час серед багатьох цінителів високоякісного звуковідтворення знаходить своїх прихильників так звана “ідеологія короткого тракту”. У такій апаратурі попередній підсилювач не містить звичних регуляторів тембру, зайвих комутаційних елементів, ланцюгів тонкомпенсациі і регулятора балансу, а головне, містить мінімум активних компонентів. Зважаючи на те що вихідна напруга сучасних джерел сигналів фактично стало стандартним – 2 В, можливо відмовитися і від попереднього підсилювача. Однак навантажувальна здатність таких джерел сигналу не завжди достатня для безпосереднього підключення щодо низкоомного регулятора гучності або підсилювача потужності. Тому в ряді випадків виявляється корисним застосування високоомного регулятора гучності з подальшим повторювачем напруги, виконує функцію сполучення регулятора з вхідним фільтром УМЗЧ. Нерідко такий каскад будують, використовуючи високоякісний і дорогий ОУ ОРА627 в режимі повторювача напруги. В ОУ при стовідсотковій ООС створюються передумови для виникнення динамічних спотворень.
Я провів порівняльні прослуховування трьох буферних повторювачів: перший – на ОУ ОРА627, другий – на ОУ ОРА637, третій – на польових транзисторах, описуваний у статті. У варіанті буферного каскаду з використанням ОУ ОРА637 (це той же ОРА627, тільки скоригований на посилення не менше п’яти) його коефіцієнт посилення КU = 5. Цей варіант показав, на думку автора, більш прозоре звучання, ніж з ОРА627, зважаючи обмеження глибини зворотного зв’язку та розширення смуги внутріпетлевого посилення в менш скоригованому, ніж в ОРА627, підсилювачі. Третій варіант – буфер на малошумящих польовому транзисторі, що відрізняється високою лінійністю. Це пристрій отримано в результаті спрощення підсилювача для головних телефонів, запропонованого автором на одному з форумів кілька років тому і добре себе зарекомендував. Суб’єктивно такий буфер виявляється найбільш “прозорим”, без яких-небудь помітних замутнений або специфічних забарвлень у звучанні. Тип транзистора повторювача, його робочий режим були ретельно підібрані, що дозволило отримати вельми малі нелінійні спотворення. З огляду на те, що використовуваний транзистор є надвисокочастотним польовим транзистором з лінійною передатною характеристикою і володіє малими міжелектродному ємностями, нелінійні спотворення такого повторювача на всіх чутних звукових частотах залишаються дуже малими. Застосований тут буферний каскад розрахований головним чином на УМЗЧ з вхідним опором не нижче 10 кОм, при цьому КНІ на частотах 1 та 10 кГц при напрузі 2 В виявляється близько 0,002%. Рівень власних шумів каскаду достовірно виміряти автору не вдалося через відсутність вольтметра істинних середньоквадратичних значень. Але при підключенні повторювача до аналізатора спектра (на основі програми SpectraLab і звукової карти ESI Juli @) зміщення підошви спектру практично не виявлено, рівень шумів зберігався дуже низьким. Фліккер-шум, яким відрізняються польові транзистори з ізольованим затвором, виявився непомітним. Схема вузла регулятора гучності зображена на рис. 1.
Вхідний звуковий сигнал надходить на високоякісний змінний резистор регулятора гучності R1.1 (R1.2 – для іншого каналу). Тут застосування резистора відносно високого опору було продиктоване тим, що він є навантаженням для джерела сигналу, що підключається до описуваного блоку. Вихідний каскад сучасних CD-DVD плеєрів, магнітофонних дек, звукових карт, як правило, являє собою інтегральний ОУ, спотворення якого тим менше, чим вище опір навантаження. Інший важливий чинник: навіть у відносно дорогих моделях CD-DVD плеєрів, тюнерів, комп’ютерних звукових карт на виходах є розділові оксидні конденсатори, причому, як правило, вони виявляються без поляризующего напруги. Зазвичай для таких цілей вибирають оксидні конденсатори на напругу 63-100 В і відносно низькою ємності (типове значення – 4,7 мкФ). У такому випадку нелінійність розділового конденсатора буде проявлятися тим сильніше, чим нижче вхідний опір наступного за ним каскаду. Про необхідність узгодження вузла регулятора, як з джерелом сигналу, так і подальшим УМЗЧ з паралельною ООС можна показати на прикладі звукової карти ESI Juli @. Як тільки ця карта стала доступна на російському ринку, я прочитав відгуки на радіоаматорських форумах, де писали, що при підключенні УМЗЧ до несиметричним виходам карти бас “рідкий” і неприродний. При підключенні ж навантаження до балансні “DC-coupled” виходам такого ефекту не спостерігалося. Виявляється, на несиметричних виходах карти встановлені танталові конденсатори малої ємності. Тому при вхідному опорі УМЗЧ 10кОм, звичайному для широкосмугового підсилювача з паралельною ООС, відчувалася нестача баса і деяка неприродність звучання в області НЧ. При підключенні УМЗЧ через описуваний блок регулятора гучності з вхідним опором 100 кОм вищевказаний ефект перестав бути помітним.
Повернемося до опису вузла регулятора. З движка змінного резистора R1.1 сигнал надходить на затвор потокового повторювача VT1, навантаженого джерелом струму, який виконаний на транзисторі VT2 того ж типу. Застосовувати тут традиційний біполярний транзистор не слід з огляду на те, що його нелінійна колекторна ємність виявляється більше, ніж у 2П902; лінійність вихідного опору також йому поступається. З виходу потокового повторювача сигнал через зв’язку розділових конденсаторів СЗ-С7 надходить в навантаження. Для отримання глибокого і природного баса частота зрізу ФВЧ, утвореного розділовими конденсаторами з вхідним опором УМЗЧ (10 кОм), вибрана дуже низькою – 0,95 Гц. Як показала практика, більш високі частоти зрізу викликають відчуття “рідкого” баса, позбавленого “підстави”, – незважаючи на те що, за логікою, частоти зрізу, яка дорівнює 10 Гц, повинно бути більш ніж достатньо. Джерело живлення пристрою виконаний за традиційною схемою і особливостей не має; бажано використовувати фірмові інтегральні стабілізатори (μA7815UC, μA7915UC), так як рівень шумів інших мікросхем може виявитися ненормованим. Живлення здійснюється від понижуючого мережевого трансформатора, що має обмотки на напруга 2×18 В і розраховані на струм навантаження не менше 150 мА. Конструктивно регулятор гучності виконаний на друкованій платі з фольгованого з двох сторін склотекстоліти, її креслення з розташуванням елементів показано на рис. 2.
Нумерація елементів другого каналу починається з другої сотні (С101, VT101 і т. д.), вхід і вихід другого каналу блоку виведені на контакти 3 роз’єм XS1 і XS2. Достаток блокувальних конденсаторів, а також специфічної ВЧ топології плати (в деяких місцях застосовано паралельне з’єднання шарів фольги – наприклад, у витоках VT1, VT2, а також між витоком VT1 і стоком VT2) продиктовано тим, що транзистори 2П902А вельми схильні до самозбудження на частотах діапазону ДМВ. На корпусні болти VT1, VT2 слід нагвинтити гайки до заповнення різьбової частини, вони виконають функцію тепловідводу (хоча і без гайок транзистори нагріваються незначно). До передньої панелі підсилювача плату закріплюють за допомогою двох металевих куточків, розташовуваних по її боках. В авторському варіанті плата регулятора гучності була вбудована в корпус самого УМЗЧ, а для мінімізації можливих наведень від його сільноточних ланцюгів поміщена в металевий екран (прямокутну коробку) з білої жерсті, що кріпиться двома лапками також до передньої панелі УМЗЧ болтами. Сигнальні дроти та провід ланцюга живлення проходять через отвори в задній стінці екрануючого боксу. Робити окремий корпус для такого регулятора гучності автор порахував недоцільним.
У регуляторі гучності можна допустити заміну деяких деталей: транзистор 2П902А (VT1, VT2) – на КП902А, ВС546 (VT3) – на КТ3102АМ, діоди 1N4004 (VD1-VD4) – на КД209А. Мікросхеми 7815 (DA1) і 7915 (DA2) можна замінити їх близькими аналогами. Мікросхеми стабілізаторів напруги DA1, DA2 встановлені на що стали популярними у радіоаматорів тепловідвід HS-315 (продаються в “Чіп іДіп”). Здвоєний змінний резистор (R1.1 і R1.2) – ALPS-RK27, що купується на замовлення в фірмах Сімметрон і ДОДЕКА. C1, C2 – вітчизняні керамічні конденсатори КТ-1, КД-2, К10-7В із ТКЕ М47 і МЗЗ. Усі застосовані в конструкції резистори – імпортні прецизійні металлопленочні (MF – Metal Film) потужністю 0,25 Вт При відсутності таких можна застосувати вітчизняні аналоги С2-29 (на відміну від них імпортні мають висновки без окисла), металодіелектричних С2-23, МЛТ (перераховані в порядку убування переваги). Конденсатори С19, С20 – К50-35 або імпортні фірм Jamicon або Samsung; С25, С26 – К50-35 або аналогічні імпортні; С8, С9, С12, С13 – EPCOS В32529-С105К на 63 В. Їх можна замінити керамічними конденсаторами меншої ємності (не менше 0,047 мкФ), наприклад, К10-7, КД-1, КМ-5. Конденсатори СЗ-С7 – EPCOS В32529-С5335 на 50 В ємністю 3,3 мкФ ± 5%; тут повноцінної вітчизняної заміни знайти неможливо, тому що використані конденсатори Epcos Staked MKT мають не тільки дуже висока якість виготовлення, але й безпрецедентно високе відношення ємності до габаритів, іншими словами, ці конденсатори самі компактні. Конденсаторами фірми Epcos торгують відомі радіоаматорам фірми. Конденсатори С10, С11, С14-С16, С21-С24 – К10-7В ємністю 0,068 мкФ на 40 В. З’єднувачі XS1-XS3 – клемники DINKLE-DT126VP. На закінчення корисно дати кілька рекомендацій з монтажу транзисторів КП902. Ці прилади надзвичайно “ніжні”, вони не витримують перевищення допустимого напруги: при напрузі стік-витік більше 50 В такий транзистор пробивається; небезпечно для нього і статичну електрику. Але головне підступність полягає в тому, що в цих приладах можна “підбити затвор”; при цьому транзистор залишається працездатним, але зростають витік в затворної ланцюга і шуми. Для того щоб уникнути неприємності, монтаж приладів слід виконувати з використанням антистатичного паяльної станції або на час пайки відключати мережевий паяльник і використовувати антистатичний браслет. В іншому випадку, як показала практика, вихід транзисторів з ладу практично гарантований. Тому при покупці КП902А треба звертати увагу на умови зберігання цих приладів; в магазинах їх зазвичай продають упакованими в фольгу. Після збірки плати корисно перевірити справність транзистора VT1; для цього необхідно вивести регулятори R1 в положення максимальної гучності, а до входу підключити високоомний мілівольтметр постійного струму. Якщо на резисторі R1 присутній мале постійна напруга, то це свідчить про те, що у VT1 “підбитий затвор”.