Китайские усилители. обзор класса ab

Китайский клон JLH1969

На данный момент на алиэкспресс существует клон этой схемы, которую можно заказать, как и в виде kit набора, так и уже собранную.

Мы заказали китайскую версию, поскольку не у всех есть возможность изготавливать платы самостоятельно. Сегодня мы посмотрим, как хорошо она звучит.

Собрать схему очень просто, так как плата сделана очень качественно. Выходные транзисторы 2N3055 непонятного происхождения, но мы пока оставим всё как есть и протестируем собранную плату.

Поскольку А класс имеет низкое КПД и требует хорошее охлаждение, мы будем использовать достаточно большие радиаторы.

А вот китайская схема. Резистором R1 мы настраиваем половину напряжения питания в контрольной точке A. Затем, резистором R2 выставляем ток покоя транзисторов. Красным крестиком на схеме указано место, в разрыв которого нужно подключать амперметр для измерения тока покоя.

Ток покоя необходимо выставлять после 15-минутной работы платы, когда она достаточно нагрелась.

На плате это выглядит так:

Напряжение питания — 24 вольт. Для начала мы выставили ток покоя 1.2A , затем половину напряжения питания между минусом и точкой А. (24/2=12) Затем замеряли температуру транзисторов во время работы.  Транзисторы не нагревались выше 60 -70 градусов, это их нормальный режим. Если температура будет выше 70 градусов, нужно увеличить площадь радиатора.

Дальше мы сделаем свой блок питания. Питание будет раздельное. У нас 4 обмотки на трансформаторе, две из них будут использоваться для питания наших плат усилителя.

На каждый канал используется свой выпрямитель, номиналы конденсаторов — 2×15000 мкФ. В дальнейшем, если потребуется, мы увеличим их ёмкость. Стабилизатор мы не будем использовать, поскольку усилитель и так будет выделять много тепла.

Давайте послушаем, как звучит наш собранный усилитель. Напряжение питания и ток покоя мы выбрали самые распространенные среди пользователей, в дальнейшем мы их откорректируем.

Звук получился очень приятный и чем-то похож на ламповый. В музыке немного не хватает низов, но с высокими и средними частотами все в порядке.

После часового прослушивания нам пришлось приклеить к диодным мостам радиаторы, поскольку первые очень сильно нагревались (до 80 градусов). Транзисторы нагрелись до 70.

Теперь посмотрим какие у нас получились характеристики усилителя.

Общие результаты

АЧХ у нас немного завалена на низких частотах. Это не критично, но дальше мы расскажем, как это исправить.

На графике гармонических искажений преобладает вторая гармоника, которая и создает так называемый «ламповый звук».

Подробный тест нашей платы JLH1969 смотрите здесь

Gain \ Level

Gain (чувствительность) часто путают с громкостью, но это не совсем правильно.

Gain (гейн) — это регулировка входной чувствительности усилителя для согласования с магнитолой. Но не будем забираться в дебри и рассмотрим эту настройку с точки зрения полезной для пользователя.

Иногда значение Вольт (V)  указанное на регуляторе может ввести в заблуждение. Дело в том, что чувствительность измеряется в Вольтах. Чем меньше V — тем выше чувствительность — тем громче будет играть динамик и наоборот.

Для начала будет полезно посмотреть понятое видео про то, как работает гейн на усилителе:

Настройка гейна на слух (1 способ)

Имея хорошее сабовое звено, не пользуйтесь эквалайзером и различными басовыми улучшайзерами, забудьте про bassboost на усилителе — поэтому перед настройкой гейна проверьте чтобы все это было отключено!

Установите регулятор на минимум и включите музыку, которую вы обычно слушаете. Прибавляйте громкость магнитолы на 3/4 от максимума, услышав искажения в звучании саба раньше — остановитесь и убавьте громкость на пару делений. Переходите к усилителю. Попросите помощника медленно прибавлять регулятор гейна до появления новых искажений, а услышав их, остановите вращение и убавьте на 10 %.

Настройка гейна на слух (2 способ)

Если вы не доверяете своему слуху и боитесь во время не услышать изменения, тогда воспользуйтесь более точным способом — с помощью синусов.

Если вы настраиваете сабвуфер, то используйте 40 Гц, в случае если ваш корпус настроен выше 40 Гц или у вас закрытый ящик, тогда берите 50 Гц, (). Для настройки гейна для усилителя мидбаса возьмите 315 Гц.

Синус или тон (в нашем случае) — тоновый сигнал определенной частоты, изменения в звучании которого вы легко услышите

Установите гейн на минимум, включите ваш синус и прибавляйте громкость магнитолы. При изменении звучания тонового сигнала остановитесь и убавьте на пару делений (выставьте ограничение максимальной громкости на это значение, если в вашей магнитоле есть такая функция). Переходите к усилителю. Аналогично первому способу прибавляйте гейн. При изменении звучания остановитесь и убавьте на 10%.

Настройка гейна с помощью мультиметра или осциллографа

Настройка уровня гейна с помощью приборов является грамотным и точным согласованием. При этом не напрягается ни динамик ни ваши уши. Подробно о такой настройке показано в видео на нашем Ютуб канале:

Обратите внимание, что при настройке с помощью мультиметра вы должны быть уверены в мощности, заявленной производителем усилителя

Технические характеристики

• Общие гармонические искажения плюс шум (THD+N): по данным замера составляют менее 0,000 2%
• Соотношение сигнал/шум (SNR): – 135 дБ
• Диапазон частот: 20 Гц — 30 кГц
• Выходное напряжение: RCA 2 В, XLR 4.2 В
• Перекрестные помехи каналов: – 135 дБ
• Потребление питания:
• Мощность выхода на наушники: 70 мВт/600 Ω; 150 мВт/300 Ω; 280 мВт/150 Ω; 1 Вт/32 Ω
• Динамический диапазон: 133 дБ с шумом простоя менее 1.5 мкВ
• Чип: ESS Technology SABRE32 Reference DAC / Digital Filter (ES9018S), работающий с 32-bit Hyperstream для максимально низкого джиттера
• Контроллер USB: Combo384 от итальянской компании Amanero с поддержкой сигнала PCM 384 кГц/32 бит
• 5 чипов AD797 для регулировки вольтажа и фильтрации, 2 чипа OPA1632 в роли буферов
• Трансформатор: с пониженным шумом от канадской компании Plitron
• LT1129/LT3021 с пленочным конденсаторами WIMA для фильтрации питания на чип Sabre ES9018
• Аналоговые схемы с высококлассными компонентами: Panasonic, Vishay BC046, WiMA, MKS2 и NPO для наилучшего звука
• Поддержка декодирования DSD (Direct Strem Digital)
• 5 режимов фильтрации, позволяющих пользователю выбрать предпочтительный звук
• Выбираемая пользователем инверсия абсолютной фазы (позитивная или негативная)
• Отключаемый подавитель джиттера
• Высокоточная автоматическая настройка DPLL, позволяющая DA8 подстраиваться под источники разного класса
• 80-шаговая регулировка громкости. Нажатие на регулятор переключает DA8 в режим чистого ЦАПа, отключая блок усилителя. Связка DA8 в режиме ЦАП с усилителем Yulong A18 является наилучшим по звуку решением компании
• Режим предусилителя с RCA и XLR выходами
• Балансный предусилитель (XLR выход) также может быть использован как чисто балансный усилитель для наушников, хорошо работающий практически со всеми наушниками на рынке, включая модели с низким импедансом
• На переднюю панель выведено 6,3 мм гнездо усилителя для наушников, работающего в классе А. Для разъема реализована защита от короткого замыкания
• Встроенное реле отключает питание и выход для защиты устройства
• Интерфейс построен с использованием цветного 2.4″ LCD экрана
• Постоянная память для настроек пользователя
• Алюминиевый корпус и органы управления, утяжеленное шасси и специальные антивибрационные ножки
• Компактный размер, совпадающий со всей линейкой продуктов компании: 250 мм x 190 мм x 60 мм
• Вес: 2,5 кг
• Два напряжения питания: 110-115 В или 220-240 В, что позволяет использовать устройство по всему миру
• Поддержка Mac OSX, Linux and Windows

Корпус усилителя

• Радиаторы тут 4 штуки 45x150x200 мм, анодированные – черненные.
• Алюминиевая основа 10x220x330 мм, покрытая порошковой краской.
• Алюминиевая лицевая панель 15x330x220 мм, фрезерованная поверхность и анодированная также.
• Задняя часть 3x220x195 мм алюминий.
• Верх 3x333x220 мм, перфорированный лист.

Усилитель перед использованием должен быть настроен, для этого два потенциометра на плате имеются. Корректировка предварительная лучше всего выполняется примерно через 1 час после включения, а точная – через 2 часа. Приблизительно после двух недель использования проверьте, поддерживается ли настройка, которая может измениться в результате так сказать “прогрева” транзисторов.

После двух часов прослушивания на уровне громкости, который считается средним, усилитель достигает температуры 45 C. Поэтому смысла увеличивать этот радиатор в будущем нету.

Установлено напряжение в соответствии с рекомендациями разработчика по резисторам R11 и R12, оно должно составлять 0,6 В, и что более важно, надо контролировать постоянный ток на выходе, потому что можно установить 0,6 В двумя способами, получая разные значения напряжения на выходе. Тут удалось достичь 8 мВ и 14 мВ на обоих каналах при падении U на резисторах 0,58 В

Рекомендуется использовать трансформатор 2×17 В 2×8 A, будет примерно 6 A постоянного тока на канал и 10 A на пике. Приблизительно 60 Вт тепла идет в радиатор для каждого канала, что в сумме дает почти 150 Вт, измеренное потребление мощности 155 Вт без входного сигнала.

Усилитель звучит настолько красиво, что слышно разницу между CD и DVD аудио дисками, чего на обычном УМЗЧ не было и в помине.

Лучшие мидбасы

Для того, чтобы определить, какие мидбасы будут являться лучшими именно для нас, неплохо было бы хотя бы вкратце упомянуть о том, что это вообще такое. В первую очередь мидбасовый динамик предназначен для того, чтобы воспроизводить тот диапазон частот, который сабвуфер воспроизводить уже не способен в силу особенностей своей конструкции и акустического оформления (среднестатистический сабвуфер легко воспроизводит частоты вплоть до 60 Гц, реже до 80 Гц), а СЧ динамик (если таковой, конечно, имеется) в силу опять же особенностей своих технических характеристик воспроизводить не способен априори

В любой системе мидбас играет огромную роль, ибо отсутствие диапазона частот 60-200 Гц напрочь лишает музыку драйва, «мяса» и напористости, делая музыкальные композиции сухими, скучными и лишенными бас гитары, бочек и прочих инструментов, звучащих в данном диапазоне (неспроста все музыканты уделяют особенное внимание именно мидбасовому диапазону)

Теперь, немного разобравшись с тем, что такое мидбас, нам осталось определить для себя критерии выбора. Мы не будем углубляться в параметры Тиля-Смолла динамиков, разговаривать о полной добротности и прочих вещах, объяснение которых заняло бы еще добрых 5-6 страниц, я предлагаю условно разделить выбор на два стандартных случая:

1. В моей системе есть сабвуфер, я хочу подобрать себе мидбас. В таком случае, вам подойдёт большинство мидбасов ибо практически любой из них способен воспроизводить диапазон от 80 Гц (все, что до 80 Гц воспроизведет сабвуфер в ЗЯ). Безусловно, все динамики звучат по-разному и то, что нравится одному, может категорически не устроить другого, поэтому здесь придётся сравнивать только самому, особенно, если хочется добиться наилучшего для себя звучания. Если же нет желания тратить кучу денег и времени на поиски, то вполне можно выбрать то, на чём остановились десятки тысяч пользователей и приобрести проверенный временем и рекомендованный многими мидбас ак 74.

1. В моей системе нет сабвуфера и я хочу, чтобы мидбас по максимуму перекрывал весь НЧ диапазон. Здесь задача обстоит сложнее. В данном случае нам необходимо искать не только динамик с низкой частотой основного резонанса (параметр называется Fs и должен находиться в диапазоне 35-45 Гц), но и при этом способный достойно справиться с мидбасовым и СЧ диапазоном (зачастую, снижение частоты основного резонанса именно к таким негативным последствиям и ведёт). Таких на рынке представлено крайне мало и одним из флагманов в данном сегменте является мидбасовая акустика Warhead.

Таким образом, лучшим мидбасом для каждого будет тот, который лучше всего подходит в конкретную систему под конкретные требования. Универсальных рецептов не бывает, но, тем не менее, данная статья поможет более точно определить, что нужно конкретно вам.

Музыкальный материал

Я выбрал довольно специфический музыкальный материал. Во-первых, я не хотел брать что-то очень широко известное. Во вторых, я хотел какого-то жанрового разнообразия. Я смонтировал тестовый FLAC файл из следующих композиций (исходный материал тоже в формате FLAC):

1. Livin’ Blues – That Night (альбом Blue Breeze, 1976)
   Классический рок с вокалом
2. Ferenz Liszt – Concerto for Piano and Orchestra (Zimerman/BostonSymphony Orchestra)
   Прекрасная классическая композиция с оркестром
3. Phone Booth Robbers – Dangerous Creatures (альбом Falling Into One, 2013)
   Электроника с глубоким звучанием, Creative Commons
4. HilaryDrummer – Groovy ‘n Jazzy (The Jazz Lounge (Royalty Free Music)
   Так называемый Smooth Jazz во всей красе
   Хорошо прописаны инструменты, качественная запись
   http://hilarydrummer.bandcamp.com
   Creative Commons

Звук

Для прослушивания использовалось следующее оборудование.

• Источники: Marantz SA8400, MacBook Pro 15″ Early 2011
• Наушники: AKG K702, Sennheiser HD 700, Audiotechnica ATH-W1000X, Philips Fidelio X1, Ambient Acoustics AM6 HiRez, Stax SR-5
• Усилители: NuForce HAP-100, DIY усилитель на 6п13с+6н2п

Звук DA8, пожалуй, именно такой, каким его ожидаешь услышать от устройства с такой ценой. По отзывам в Сети, предыдущая модель D18 немного смягчала верхнечастотный диапазон, за счет чего неплохо звучали даже не очень качественные записи, но в DA8 ушли от этого, при этом не испортив «отношение» ЦАПа к не самым качественным записям. Логично использовать для такого DAC-а максимально качественные записи (те же ремастеры от MFSL), но, к сожалению, не вся музыка доступна в таком качестве. Поэтому способность Hi-End устройства работать с материалом не высокого качества также является первостепенной необходимостью. Тут у DA8 нет ни малейших проблем, во многом благодаря возможности управлять фильтрацией и подавителем джиттера.

Эффект от фильтров есть, но я бы не сказал что очень заметно. Sharp и Slow оправдывают свои названия, а доступные для DSD опции 50 кГц, 60 кГц и 70 кГц — вроде бы делают звук ярче, но уже где-то на грани слышимости. Больше эффект от подавителя джиттера, на некоторых источниках его включение заметно усиливает энергетику подачи.

Потрясает возможность DA8 строить стереопанораму. При необходимости может с легкостью передать любую задумку звукорежиссера — от маленького камерного концерта, заканчивая энергетикой живой толпы на огромном стадионе. При подборе подходящих по жанру наушников это дает ошеломительный эффект.

Думаю, даже не стоит и говорить, что звучание DA8 очень чистое, без акцентов, без перекосов и явно слышимых недостатков. Нет у него и жанровых предпочтений — все звучит великолепно.

Схема

Также отлично все выполнено и внутри устройства. Yulong любезно предоставляет принципиальную схему DA8 для ознакомления.

Для USB интерфейса используется сторонний модуль Combo 384 от компании Amanero Technologies. Относительно недавно появившись, этот модуль уже завоевал популярность среди DIY-сообщества. При розничной цене менее 100 долларов, он поддерживает PCM сигналы до 384 кГц/32 бит, а также понимает DSD вплоть до DSD512. Инженеры Yulong использовали собственное питание DA8 (хотя Combo 384 умеет питаться от USB), поэтому исключается возможность наводок по питанию от компьютера, а кроме того DA8 будет работать с модифицированными USB-кабелями, в которых нет проводов для питания (до чего только не доходят аудиофилы). Также для Combo 384 была разработана модифицированная прошивка.

Схема питания, улучшенная по сравнению с D18, включает тороидальный трансформатор Plitron, дополненный регуляторами LT1129 и LT3021 с конденсаторами Wima MKS2 — дает стабильное питание, обеспечивающее низкий шум простоя.

Цифровая часть построена на ES9018, включенном по схеме Quad-mono. Он дополняется проприетарным буфером цифрового сигнала от Yulong, который призван исправлять известную придирчивость ES9018 к источнику.

Селектор входов усилителя и отключение

В нашем усилителе мы будем использовать китайский селектор входов, но мы его немного переделаем.

Задача первая — это, собственно, переключать аудио вход. А вторая — использовать эту же плату для отключения звука после выключения усилителя.

Давайте вспомним, что мы поставили конденсаторы 66000 мкФ в питание каждого канала усилителя. Поэтому, при выключении нашего усилителя, он будет еще какое-то время работать, используя конденсаторы, пока они не разрядятся. При этом, первых 5 секунд после выключения будет играть музыка, а затем в колонках будет просто хрипеть еще несколько минут. Согласитесь, это не очень приятно.

Как обычно решают такие проблемы в усилителях? Ставят схему с реле, которая отключает акустику сразу после выключения усилителя. Обычно эта же схема является защитой акустики от постоянного тока при повреждении выходного каскада усилителя.

Давайте еще раз посмотрим на схему нашего усилителя:

На выходе мы видим конденсатор С5, через который подключается акустика. Через него не пройдет постоянный ток, поэтому защита нам не требуется. Теперь у нас есть вариант отключать акустику через реле и, таким образом, решить проблему. Но недостатком этого метода является звуковой сигнал, который будет проходить через контакты реле, что не очень хорошо. Чем меньше соединений у нас будет, тем лучше.

Поэтому мы решили пойти другим путем, а именно: при отключении усилителя перед входным конденсатором С1 будем замыкать его вход, как показано на схеме красным цветом. При замкнутом входе никаких звуков из акустики не будет.

У нас на плате 4 реле, которые включают один из 4 входов в усилитель (AUX, PHO, DVD, CD). По умолчанию все входы отключены, то есть контакты всех реле находятся в нормально разомкнутом состоянии. Мы же возьмем одно из реле (четвертое слева на право на картинке, CD) и перепаяем его так, чтобы контакты были в нормально замкнутом состоянии.

Получится, что при выключенном усилителе реле будет замыкать вход на плату. А как только мы его включим, реле разомкнется и звуковой сигнал будет поступать на плату. Получается, что, при выключении усилителя, 1-3 реле отключат все входы, а наше 4 реле перемкнет входы на плату.

Таким образом мы получили небольшую задержку при включении усилителя и теперь, при выключении, у нас не будет играть музыка.

Схема высококачественного УНЧ Нельсон Пасс

• УНЧ имеет очень широкую полосу пропускания до 1 МГц.
• Конденсаторов нет нигде в цепи сигналов, да и вообще в схеме.
• Усилитель имеет высокий входной импеданс – 100 кОм и высокий коэффициент демпфирования (~ 40).
• Искажения очень низкие, до 0,001% при 1 Вт.
• На выходе очень тихо, шумы около 60 микровольт.

Электроника. Розетка IEC с предохранителем, выключателем и фильтром. Тороидальный трансформатор 300 Вт 2×17 В, два диодных моста 25 А, 4x 22000 мкФ / 35 В. Резервный источник питания (трансформатор 3 Вт, 12 В) включает реле, управляемое от селектора входов. Там 3 селектора входа на реле, управляемые поворотным переключателем.

Потенциометр – ступенчатая сборка сопротивлений. Усилитель мощности собран в соответствии со схемой из документации, без изменений.

Ток покоя и гармонические искажения JLH

Давайте будем менять ток покоя и смотреть, как будут меняться гармонические искажения. Питание платы усилителя — 19 Вольт.

1) Начинаем с 0.5А. На графике внизу мы видим лес гармонических искажений, следовательно, этого тока недостаточно для качественного воспроизведения звука.

Сейчас потребление нашего усилителя составляет 9 Ватт.

2) Далее, ток покоя 1А. На графике внизу мы видим, что гармонические искажения значительно уменьшились.

Потребление нашего усилителя увеличилось до 19 Ватт.

3) Увеличиваем ток покоя до 2.1А. Видно, что гармонические искажения минимальные.

Теперь потребление нашего усилителя увеличилось еще больше — 40 Ватт.

4) 2.3А. Видно, что гармонические искажения увеличились больше, чем при токе покоя в 1А.

Тут потребление усилителя 44 Ватт.

Какой выбрать оптимальный ток покоя? При питании 19 вольт идеальный вариант 2А, поскольку гармонические искажения минимальны. Но можно использовать и 1А, если вы не хотите использовать большие радиаторы. По звуку, при использовании 1- 1.3А, он будет похож на ламповый, благодаря большой второй гармонике. А при использовании 2А звук будет более чистым. Здесь вы сами должны решить, как вам нравится.

Следует отметить, что в усилителе JLH1969 ток покоя при включении на холодных транзисторах будет подниматься с их прогревом. Например, если вы выставите ток покоя 1А и подождете прогрева радиаторов, то после прогрева холостой ток поднимется до 1.3А. Это обязательно нужно учитывать при настройке усилителя. А если ваши радиаторы недостаточного размера, то усилитель будет нагреваться и ток покоя будет увеличиваться, пока плата не выйдет из строя.

Из предыдущих замеров зависимости мощности и искажений усилителя от тока покоя мы выяснили, что до 1А мощность слабая и гармонические искажения большие. Следовательно, если выставить ток покоя 1А на прогретых транзисторах, то на холодных мы получим примерно 0.7А. И на холодных первых десять минут ваш усилитель будет воспроизводить музыку с большими искажениями и уменьшенной мощностью. А затем, когда прогреется, то выйдет на нормальный режим работы.

Чтобы такого не случалось, мы рекомендуем выставлять минимальный ток покоя на прогретых транзисторах 1.3А. При таких настройках на холодных транзисторах усилитель будет работать с током покоя 1А и не будет вносить искажений в сигнал. Максимальный ток покоя используем 2А.

Результаты

Таким образом, как показали наши тесты, даже без доработок усилитель звучит хорошо. Но если вы хотите улучшить звучание, то мы показали вам, какие характеристики можно поменять. Выходные транзисторы в наборе — это лотерея, поэтому часто можно услышать противоположное мнение при прослушивании собранного набора.

С новыми транзисторами усилитель играет лучше и нет опасности, что они выйдут из строя во время работы. Поэтому рекомендуем сразу заменить выходные транзисторы на оригинальные 2N3055 или MJ15003G. 

Недостатки усилителя — это, в первую очередь, большое энергопотребление из-за работы в классе А и относительно небольшая мощность.

Достоинства этого усилителя — это легкая сборка и настройка, а также небольшая цена и отличный звук.

На нашем форуме есть довольно большая ветка, где многие пользователи повторили усилитель JLH1969 и делятся своим опытом. Если вы хотите повторить этот усилитель или у вас есть что рассказать или спросить на эту тему, то вам сюда.

Выводы по питанию

Если посмотреть на графики, можно увидеть, что идеальный вариант для питания нашего усилителя — это аккумулятор. Но, поскольку его не очень удобно использовать, лучше выбрать импульсный блок питания. Их не очень любят те, кто с такими блоками сталкивался 20 лет назад.

В то время они работали практически на слышимых частотах, то есть, были слышны гармоники от работы такого блока питания. Следовательно, этот сигнал просачивался в звуковой тракт и создавал помехи. При прослушивании таких усилителей звук казался слишком резким.

На данный момент современные импульсные блоки работают на таких частотах, что ни сама частота, ни ее гармоники не попадают в слышимый диапазон нашего слуха, поэтому их можно использовать.