Šiuolaikinė 4330 stiprintuvo versija

Nuo 2011 metų naudoju savadarbį stiprintuvą, surinktą pagal žinomo Creek 4330 schemą. Puikiai veikiantis, lengvai pagaminamas aparatas. Prototipas buvo pradėtas gaminti 1997 metais, išlaikant pačią nestandartinę idėją buvo tobulinamas vėlesniuose brangesniuose modeliuose, pagrinde siekiant didesnio nei 40W galingumo bei papildant distanciniu valdymu.

Laikai keičiasi, atsiranda naujos technologijos, nauja elementinė bazė. Todėl kilo mintis šią laiko patikrintą, originalią fazių invertavimo idėją pateisinusią konstrukciją surinkti dar sykį, panaudojus SMD elementus. Kodėl būtent SMD? Ne dėl miniatiūrizacijos, bet dėl vienos svarbios šių naujos technologijos elementų savybės - labai mažo komponentų parametrų išbarstymo. Pavyzdys - senos serijos BC546 tranzistorių stiprinimas išmatavus skyrėsi dešimtimis procentų, tuo tarpu jų analogų BC846B SOT23 korpuse, įpakuotų vienoje juostoje buvo praktiškai visiškai vienodas, išmatavus rodė 230. Taip pat technologijos visą laiką tobulėja ir naujoviškų tranzistorių parametrai yra geresni.

Daugumos šiuolaikinių stiprintuvų išėjimo laipsnyje stovi taip vadinama komplementarinė tranzistorių pora, nesvarbu, bipoliarinių ar mosfetų. Komplementarinė tai reiškia skirtingo laidumo tranzistorių porą su vienodais parametrais. Tačiau iš tikro taip nėra. Ir negali būti - dėl skirtingų krūvio nešėjų P ir N tipo tranzistoriuose. Gamintojai parametrus bando padaryti kuo artimesnius, tačiau jie lieka skirtingi. Jei pažiūrėsime atidžiau, tai pastebėsime jog netgi kanalo varža P tipo tranzistoriuose bus didesnė nei N tipo tranzistoriuose. Skirsis ir statumas, ir talpumai. Todėl padaryti gerą PP stiprintuvo išėjimo laipsnį yra sunku. Nukrypimus tenka kompensuoti nemažais grįžtamais ryšiais, kas taip pat turi savo negerumų.

Tuo tarpu šio stiprintuvo išėjime stovi du visiškai vienodi N tipo lauko tranzistoriai. Išėjimo laipsnis veikia taip. Srovės šaltinio (Q8, Q9) srovę I tranzistorius M1 padalina į dvi dalis, kurios prateka rezistoriais R19, R21. Įtampos kritimas ant tų rezistorių sukuria galinių tranzistorių valdymo įtampas. Tai kiek panašu į lempinių stiprintuvų schemotechniką. Šių dviejų įtampų suma visada išlieka pastovi. Todėl turime labai tikslų priešfazį, valdantį visiškai vienodus galinius tranzistorius. Tai ir yra tokio galinio laipsnio "saldainiukas".

Stiprintuvo galinis laipsnis pasižymi dar tuo, kad jame visai nedideli iškraipymai netgi be jokio grįžtamojo ryšio. Tai viena iš būtinų sąlygų aukštos kokybės stiprintuvui.

Dar vienas "saldainiukas" šiame stiprintuve yra tas, kad jame signalo kelyje nėra nė vieno kondensatoriaus. Tame yra šiokių tokių povandeninių akmenų. Juk jeigu signalo šaltinis turės savo išėjime šiek tiek pastovios įtampos (dėl nekokybiško kondensatoriaus išėjime, ar pan.) tai tada kolonėlėse turėsime didelę pastovią įtampą, kas visai nepageidautina, netgi pavojinga akustikai. Todėl stiprintuvas turi servo sistemą, automatiškai palaikančią išėjime nulį. Pastovioji dedamoji praktiškai neviršija 4mV.

Pati plokštė suprojektuota mano ir užsakyta Kinijoje. Tokias profesionalaus lygio montuoti vienas malonumas. Lituota kaitinant plokštę fenu iš apačios, svarbiausia lituojant neperkaitinti tranzistorių tokiu grubiu instrumentu. Štai čia parodytas pats litavimo procesas. Litavimo pastą patogu mažais gabaliukais pridėlioti ant plokštės dantų krapštuku. Paskui pincetu priklijuojame detalę. Svarbu nepridėti per daug, ypač po mikroschema, tada fliuso likučiai tarp kojelių ir po mikroschemos korpusu gali iškreipti nulio palaikymo išėjime sistemos darbą. Mažesnė rizika ką nors perkaitinti yra lituoti tas SMD bluseles smailiu lituokliuku, bet tam jau reikia aštraus regėjimo ir nedrebančios rankos. Likusias detales vėliau prilituojame paprastu lituokliu iš apatinės PCB pusės, kadangi skylutės metalizuotos, tas nesudaro jokių problemų.

Trumpai apie detales ir konstrukciją. Kadangi stiprintuvas dirba AB klasėje su santykinai nedidele rimties srove, klausantis normaliu garsu, didelių radiatorių jam nereikia. Jei neklausome maksimaliu galingumu, pilnai pakanka 12cm ilgio ir 5cm aukščio radiatorių. Norint pasiekti pilną deklaruojamą (apie 40W) galingumą, radiatorius reiktų didinti. Originalioje Creek konstrukcijoje visi galiniai tranzistoriai prisukti prie vieno ilgo radiatoriaus. Teisingiau būtų naudoti 2 atskirus, taip atrišant kanalų terminius režimus vieną nuo kito. Galiniai tranzistoriai tvirtinami prie radiatorių per maždaug 0,2mm žėručio izoliacines tarpines, tarpinės iš abiejų pusių būtinai turi būti pateptos plonu termopastos sluoksniu. Jokiu būdu nenaudoti guminių tarpinių, kokios paprastai naudojamos PC maitblokiuose! Srovės šaltinio tranzistorius Q9 taip pat tarnauja kaip temperatūros stabilizacijos daviklis. Jis turi būti prispaustas prie radiatoriaus per termopastos sluoksnelį. Rezistoriai R40-R43 ir R50-R53 turi būti metalo plėveliniai, jokiu būdu ne angliniai dėl didesnio patikimumo veikiant pilnu galingumu. Anglinės blogai atlaiko impulsines apkrovas. Pastaba: ant plokštės esančius maitinimo elektrolitus prilituojame paskiausiai, kitaip jie trukdys prisukti galinius mosfetus prie radiatorių.

Maitinimo blokas atskiras, toroidas su antrinėmis 2x24V 2A, tiltelis su Shottky diodais MBR10100 ir du elektrolitiniai kondensatoriai 10000mkF x 50V. Elektrolitiniai kondensatoriai pajungti prie X3 jungties trumpais viengysliais didesnio skerspiūvio laidais. Atskiras 12V šaltinis skirtas kolonėlių apsaugai ir distanciniam valdymui užmaitinti. Schema, PCB Eagle formatu. Čia matome http://audio.ring.lt/SquareWave/square.html

Stiprintuvo derinimas labai paprastas. Kadangi tai serijinis gaminys, jis surinktas pradeda veikti iš karto, be jokių gudrių derinimų, jei montuojant nepadaryta klaidų. Visas derinimas susiveda į ramybės srovės nustatymą potenciometru VR1. Prieš paleidžiant, jį reikia nustatyti maksimaliai varžai, t.y. 100 Omų. Po to atsargiai sukame, matuodami įtampą ant rezistoriaus R40. Derinimas, gan aštrus, sukame lėtai. Rezistorius VR1 turi būti daugiasūkis. Pradžioje išstatome įtampą ant R40 apie 20-25mV ir palaukiame, kol radiatorius pasidarys kiek drungnas, apie 10-15 minučių. Srovės šaltinio tranzistorius Q9 būtinai turi būti pateptas termopasta ir prispaustas prie radiatoriaus tarp galinių tranzistorių. Jis dirba ir kaip ramybės srovės stabilizacijos daviklis. Kai radiatorius kiek pašyla, tada išstatome 20-30mV. Faktiškai tai tik derinimo pradžia. Reikia keletą dienų paklausyti, kaip viskas atrodo su tokia rimties srove. Paskui galima kiek padidinti, čia labai individualus dalykas. Vėl pasiklausyti kurį laiką. Man asmeniškai labiausiai patiko jo darbas kai išstatyta 22mV, kas šiuo atveju atitinka pradinę 48mA srovę per galinius tranzistorius. Manau, jog nuo rimties srovės dydžio kiek kinta balansas tarp lyginių ir nelyginių harmonikų, iš čia ir tie niuansiukai. Dirbant stiprintuvui normaliu garsu radiatorius yra apie 45°C temparatūros. Tai ir visas derinimas.

Originaliame 4330 stiprintuve nėra atskiros apsaugos akustikai, bet kadangi akustika yra brangiausias sistemos elementas, patartina tokią įdėti. Galimas apsaugos variantas ir visas stiprintuvo valdymas aprašytas čia". Ši apsauga patikimai suveikia atsiradus išėjime 0,9V pastoviai dedamajai. Taip pat apsaugo nuo dvipoliario maitinimo vienos iš įtampų dingimo. Yra maždaug 2s užlaikymas įjungimo metu, saugantis akustiką nuo pereinamo proceso "puf" įjungimo metu.

Jei kas norės pakartoti šią konstrukciją, štai mano nubraižyta schema Eagle formatu ir pcb Eagle formatu. Taip pat principinė schema PDF formatu ir zip failas su gerber failiukais PCB gamybai.

Įspūdis klausantis šio stiprintuvo puikus. Labai tikslus, detalus garsas, atkuriami menkiausi niuansiukai. Puikiai tvarkosi su žemaome akustika. Stiprintuvo braižas labai primena lempinių stiprintuvų skambesį. Tai nėra atsitiktinis dalykas, galingų mosfetų charakteristikos primena lempinių pentodų charakteristikas, tik jos yra gerokai tiesiškesnės nei pentodų.

P.S.

Buvo pagamintas variantas ne su klasikiniu maitinimu (toroidas ir dideli elektrolitiniai kondensatoriai) bet su impulsiniu maitinimu. Visiškai švarus ir tylus stiprintuvas, nors daugelis audiofilų kritikuoja impulsinį maitinimą audio sistemose. Praktiškai triukšmai mažesni nei su klasikiniu maitinimu. Čia aprašytas būtent šis, paskutinis stiprintuvo variantas. Vėliau, norint atsisakyti jungiamųjų laidų tarp plokščių suprojektuota didesnė pcb, kurioje telpa beveik visas stiprintuvas, jo distancinis valdymas, kolonėlių apsauga. (Paskutinė foto). Čia detaliai parodyta plokštės viršutinė pusė ir apačia. Čia matome stiprinuvo oscilogramas