Jest to strona hobbystyczna, więc nie wykorzystuję ciasteczek zapisanych na Twoim komputerze.  Ale oczywiście w każdej chwili możesz je wyłączyć w swojej przeglądarce.
 

        strona główna

                                   www.skarabo.net        

skarabo.net

moje projekty >> projekty lampowe > przedwzmacniacz gramofonowy RIAA

moje projekty  >> projekty lampowe >
  I preamp Mini I preamp 1/2 I preamp Nr 1 I preamp Nr 2 i 3 I preamp RIAA I bufor I słuchawkowy OTL I gitarowiec I wzmacniacz SE I wzmacniacz PP I triodowiec I  
triodowy słuchawkowiec OTL I wzmacniacz PP, klasa A I


Gramofonowy przedwzmacniacz lampowy z korekcją RIAA

Jeszcze kilkanaście lat temu wydawało się, że gramofony analogowe odtwarzające płyty winylowe odejdą do lamusa. Firmy fonograficzne albo upadły, albo zmieniły profil produkcji. Płyta CD a potem DVD zawładnęła rynkiem. Ale słuchacze zmęczeni nieco technicznym dźwiękiem i ograniczeniami jakie przynosi dźwięk cyfrowy, zaczęli coraz częściej zwracać się w kierunku dźwiękowi  analogowemu, który mimo niedostatków, jednak jest najbliższy postrzeganiu dźwięku przez człowieka.
Naturalnym wzorcem byłą płyta winylowa, dawniej wydawana w milionach sztuk, obecnie często wyrzucana na śmietnik. 
Stosując dobre gramofony, nowoczesne wkładki gramofonowe i ramiona gramofonu, podłączając do dobrego zestawu audio, uzyskujemy częstokroć o wiele lepsze, bardziej naturalne brzmienie, niż z cyfrowego źródła dźwięku.

Jest wiele doskonałych projektów przedwzmacniaczy gramofonowych tak na półprzewodnikach, jak i na lampach.
Ja postanowiłem zbudować prosty preamp lampowy z korekcją RIAA.

O przedwzmacniaczach z korekcją RIAA poczytasz na stronie: "Przedwzmacniacze"

 Lampy

Do zbudowania  przedwzmacniacza  można użyć podwójnych triod małej mocy. 
Podstawowa lampą stosowana w tego typu przedwzmacniaczach jest ECC83 lub jej odpowiednik (amerykańska 12AX7, rosyjska  o innym rozkładzie żarzenia - 6N2P).
Popularna ECC83 ma bardzo duże wzmocnienie (teoretycznie 100, praktycznie ok. 60), mały prąd anodowy i dużą impedancję wyjścia, więc kolejny stopień (np. wzmacniacz mocy) powinien mieć dość dużą impedancję wejścia tak, by nie obciążać zbytnio przedwzmacniacza 
Użycie tych lamp wymaga napięcia żarzenia do 12,6V pomiędzy nóżkami 4-5. Gdy mamy do dyspozycji tylko żarzenie 6,3V, należy zewrzeć nóżki 4-5 ze sobą, a napięcie podajemy pomiędzy  te zwarte nóżki (4-5) a nóżkę 9 (zwróć uwagę na rysunek płytki, tak by prawidłowo zasilać układ żarzenia lampy).

Przeglądając konstrukcje lampowe w Internecie, można zauważyć, że w preampach nawet gramofonowych, często stosowana  jest niskonapięciowa podwójna trioda ECC88 lub jej odpowiedniki: E88CC, E188CC, amerykańska 6DJ8 czy rosyjska 6N23P (pisownia polska).

Oczywiście, nie można tak dowolnie zamieniać jedną lampę za drugą, bez zmian wartości poszczególnych elementów (szczególnie rezystorów) i napięcia zasilania. Albo budujemy wzmacniacz na lampach ECC83 (lub ich odpowiednikach) albo np. na E88CC, która wymaga innych parametrów zasilania i wartości elementów. 

ECC88 oprócz niskiego napięcia zasilania ma inne zalety: niskie szumy, dobrą liniowość, duże nachylenie charakterystyki (co objawia się dużą czułością na niewielkie zmiany napięcia sygnału) a także średnie wzmocnienie, ok. 33x.
Napięcie żarzenia wynosi 6,3V, prąd żarzenia - 0,365A.
Lampy E88CC lub E188CC są lepszą wersją ECC88, mają większą trwałość i nieco lepsze parametry, np. napięcie zasilania na anodzie może być wyższe - nawet 220V. 
Przy napięciu żarzenia 6,3V prąd żarzenia też jest niższy, dla E88CC wynosi 0,3A, dla E188CC wynosi 0,335A.
Producenci podają w katalogu każdej lampy więcej danych - typowych i  granicznych wartości napięć i prądów, warto zapoznać się z nimi, przeglądając dane katalogowe lampy. Karty katalogowe (data sheet) znajdziesz na stronie Franka: www.mif.pg.gda.pl/homepages/frank/index.html.


Gdy użyjemy ECC88, to napięcie zasilania na anodzie lampy  nie powinno przekraczać 130V. Napięcie to mierzymy pomiędzy ANODĄ a KATODĄ danej lampy (nóżki 1-3 oraz 6-8 druga trioda). Chodzi o to, aby nie przekroczyć napięć maksymalnych podanych w katalogu lampy, oraz  mocy strat, która wynosi 1,8W dla ECC88. Do obliczenia czy nie przekroczyliśmy maksymalnej mocy strat musimy znać różnicę napięć pomiędzy anodą i katodą każdej lampy jak i prąd katodowy płynący przez lampę.

Schematy przedwzmacniacza RIAA na E88CC znajdziesz w Internecie.

Zwróć uwagę na różnicę pomiędzy zasilaniem lamp ECC81-83 a rosyjską 6N2P czy ECC88. Nóżka 9 w przypadku ECC88 (6N2P) to wyprowadzenie ekranu który rozdziela triody w bańce lampy (można  go zewrzeć do masy), natomiast w przypadku ECC81-83  nóżka 9 to wyprowadzenie środka układu żarzenia, dzięki czemu można je zasilać napięciem 12,6V lub 6,3V.

 

 


Przedwzmacniacz gramofonowy 

Układ przedwzmacniacza to dwie triody małej mocy (w jednej lampie) i elementy bierne - rezystory i kondensatory.
Duże wzmocnienie zapewniają dwie triody pracujące w układzie wspólnej katody, połączone szeregowo dla sygnału co daje wypadkowe wzmocnienie wynikające z iloczynu współczynnika wzmocnienia poszczególnych stopni (np. 30 x 30 = 900) . 
Rezystory R04 i R011 mają wysoką wartość tak by uzyskać wysokie wzmocnienie. Kondensatory C02, C06 bocznikują rezystory katodowe triod, likwidują lokalne sprzężenia zwrotne, dodatkowo zapewniając nieco wyższe wzmocnienie każdej lampy. 

Korekcja RIAA realizowana jest za pomocą filtra składającego się z rezystorów R05, R06 oraz kondensatorów C03, C05. Ponieważ krzywa RIAA powinna być odtwarzana z dość dużą dokładnością, należy zachować dokładne wartości rezystorów i kondensatorów filtra. Kondensatory mają kilkuprocentowy rozrzut wartości, a kanały, lewy i prawy powinny pracować jednakowo, tak więc kondensatory należy dobierać parami, mierząc ich wartości multimetrem. Jeżeli to możliwe, należy stosować rezystory o tolerancji 1%.

Rezystor R01 o wartości 47k i kondensator C01 o wartości 100 pF na wejściu - to standardowe obciążenie wkładki magnetycznej. 
Producenci wkładek często zalecają konkretną wartość pojemności  (C 01 - np. 50 pF) i rezystancji (R 01 - np. 47k) obciążenia wkładki, należy je więc zastosować.
Można sprawdzić czy lepszy efekt będzie, gdy kondensatora nie zastosujemy.
Rezystory R02 i R09 o wartości ok. 1k zapobiegają wzbudzaniu się przedwzmacniacza.

R08, C08, C09 tworzą filtr odsprzęgający zasilanie pierwszej lampy. Wartość rezystora R08 zależeć będzie od użytej lampy - wysoka (kilkadziesiąt kiloomów) dla ECC83, dość niska (kilkanaście kiloomów) dla E88CC. 
Przeglądając schematy, zauważymy, że w jednych konstrukcjach filtr jest stosowany, w innych nie. 
Jeżeli wzmacniacz pracuje stabilnie, można nie stosować tego filtra.

Schemat przedwzmacniacza gramofonowego z korekcją RIAA - jeden kanał
Zasilacz
W tych projektach do zasilania zastosowałem "Zasilacz uniwersalny" w wersji z filtrem. Ma niski poziom zniekształceń i jeżeli  zastosowaliśmy kable ekranowane w obwodach wejściowych, połączyliśmy prawidłowo masy urządzeń a pole magnetyczne transformatora nie wpływa na układ przedwzmacniacza, to przydźwięk sieciowy i inne zniekształcenia są małe. 
W układzie ze wzmacniaczem mocy w głośnikach słychać natomiast szum. Szumią lampy, jedne więcej, drugie mniej. Szumią także rezystory, szczególnie te w obwodzie pierwszej lampy L01, dlatego zaleca się użycie niskoszumnych rezystorów, znanych firm.
 


Uwaga!
Płytka wzmacniacza (rys. poniżej) przystosowana jest do podawania napięcia żarzenia na nóżki 4-5. Stąd, aby zasilać lampę ECC83, transformator zasilający  powinien podawać napięcie żarzenia 12,6V. 
Jeżeli mamy do dyspozycji tylko 6,3V, napięcie należy podawać na ZWARTE nóżki 4-5 i nóżkę 9 (wg. opisu powyżej).
Bez przeróbek można stosować E88CC lub (lepiej) rosyjski odpowiednik lampy ECC83 - jest nią 6N2P (pisownia polska), która różni się tylko napięciem żarzenia - 6,3V właśnie.

 

Schemat zasilacza


 
Ważne:
Ze względu na duże wzmocnienie i skłonność do wzbudzeń, należy szczególnie starannie prowadzić masę wzmacniacza, stosować kable ekranowane dobrej jakości i stosować przemyślany montaż tak, by przenikanie zakłóceń było jak najmniejsze.

Warto zainwestować w dobrej jakości kondensatory, także elektrolityczne, tak w układzie wzmacniacza jak i zasilacza, oraz dobre kondensatory sprzęgające.
Dość istotną rolę odgrywa kondensator wyjściowy C07. Powinien być dobrej lub nawet bardzo dobrej jakości.

Eksperymentując z doborem elementów, warto sprawdzać za pomocą oscyloskopu charakterystykę przenoszenia i inne parametry wzmacniacza.

Obudowa
Najlepsza jest metalowa obudowa, ze względu na ekranowanie lamp i obwodów od zewnętrznych zakłóceń. elektromagnetycznych. W przypadku wzmacniacza gramofonowego jest to wręcz niezbędne - lampy są wrażliwe na zewnętrzne zakłócenia i "łapią" je zewsząd. Często zaleca się stosowanie kubków ekranujących zakładanych wprost na lampy.
Układy lampowe sprawiają najmniej kłopotów z zakłóceniami, jeżeli są zmontowane tradycyjnie, na metalowym "chassis", metodą  przestrzenną, punkt w punkt. Nowe rozwiązania, stosowanie płytek drukowanych wymaga więcej uwagi przy ostatecznym montażu, by ekranować wrażliwe obwody lamp przed zakłóceniami.
Masę przedwzmacniacza warto dołączyć do metalowej obudowy, zwykle wpływa to korzystnie na poziom zakłóceń. Jeżeli zakłócenia się zwiększają, należy masę preampa próbować połączyć z obudową za pomocą rezystora 1k, lub zrezygnować z połączenia. 

Uruchomienie
Układ, jeśli tylko elementy są sprawne i wlutowane prawidłowo (uwaga na elektrolity!) "odpala" od razu. Sprawdzamy napięcia: anodowe i żarzenia, jeśli nie są prawidłowe, regulujemy je rezystorami. Brum jest słabo słyszalny, natomiast po podkręceniu potencjometru na "maxa" i po zbliżeniu ręki do lampy czasem słychać brum spowodowany lekkim wzbudzaniem się lampy. 

Niektóre lampy oprócz zwiększonego szumu  także mikrofonują. Lekkie dotknięcie lampy powoduje słyszalny stuk w głośnikach. Przy dużym wzmocnieniu wzmacniacza i niektórych typach lamp jest to mocno uciążliwe, bowiem taki układ wzbudza się nawet pod wpływem muzyki. Każde głośniejsze uderzenie muzyki przenosi się z głośników  poprzez szkło bańki lampy na elementy (elektrody) lampy, powodując drgania, które modulują prąd anodowy, co oczywiście jest słyszalne w głośnikach. 
Warto płytkę przykręcać do obudowy na "miękkim" zawieszeniu. Niektórzy zakładają na szkło lampy specjalne pierścienie silikonowe, czy ściśle okręcają temperaturo-odpornym sznurkiem.  
Ale niestety, taki jest urok  lamp...

Należy także pamiętać, że transformator zasilający niekorzystnie może wpływać na układ wzmacniacza i to dwoma sposobami. 
Pierwszy, to gdy jest źle skręcony rdzeń, transformator drga, a te drgania przenoszą się na płytkę przedwzmacniacza i lampy, powodując mikrofonowanie.
Drugim niekorzystnym zjawiskiem jest pole magnetyczne wokół transformatora. Jest ono zależne od konstrukcji transformatora (trafo toroidalne ma mniejsze pole zakłócające) i mocy pobieranej z transformatora. Często jest tak, że podczas prób wzmacniacz gra wspaniale gdy wszystkie elementy są od siebie oddalone, natomiast po złożeniu do obudowy nie możemy sobie poradzić z pogorszeniem jakości dźwięku a nawet z zakłóceniami. Niestety, ekranowanie jest trudne, ze względu na duże pole rozproszenia pola magnetycznego i jego przenikalność. Warto zrobić większą obudowę tak, by oddalić transformator od układów lampowych, czasem warto (przy czułych wzmacniaczach) zainstalować układ zasilania w oddzielnej obudowie.

Przez pierwsze kilka dni wzmacniacz "grzejemy" czyli po kilka godzin zostawiamy włączony, by elektrolity prawidłowo się uformowały, a i lampom przyda się porządne wygrzanie, by ustabilizować prądy anodowe. Sprawdzamy jeszcze raz napięcia i dokonujemy ew. korekty. Jeżeli prądy mocno się różnią, to najlepszym wyjściem jest dobranie lamp o podobnych parametrach . Dobrze dobrane lampy to jednakowe wzmocnienie obu kanałów, doskonała stereofonia i szczegółowość dźwięku.
Podczas pracy preampa sprawdzamy czy elementy zbyt mocno się nie rozgrzewają, czy nie czuć zapachu spalenizny -  sprawdzamy wtedy przyczynę. Najczęściej jest to źle dobrany rezystor (np. redukcyjny) w zasilaczu lub na płytce wzmacniacza - ma zbyt małą moc. Transformator może być dość ciepły, ale nie gorący. Można poprawić chłodzenie wiercąc dodatkowe otwory wentylacyjne, lub dać transformator o większej mocy.

Rysunek płytki drukowanej

Lista elementów (dla  ECC83)

R01, R01A - 47k/0,25W,
R02, R02A - 0,5-1k/0,25W, (jednakowe)
R03, R03A,R010, R010A - 1-1,2k/0,25W,
(wszystkie jednakowe),
R04, R04A - 150k
R05, R05A - 82,5k, (82k)
R06, R06A - 11,8k, (12k)
R07, R07A - 470k,
R08, R08A - 50-15k/0,5W,
R09,R09A - 0,5-1k/0,25W, (jednakowe)
R011, R011A - 150k,
R012, R012A  - 47-100k
CON3 - zacisk śrubowy do druku lub punkt lutowniczy.

C01, C01A - 50-100pF/63V,
C02, C02A - 100-220uF/16V 
C03, C03A - 27nF/250V
C04, C04A - 100nF/250V,
C05, C05A - 10nF/250V,
C06, C06A - 220uF/16V 
C07, C07A -100-220nF/250V,
C08, C08A - 100uF/250V
C09, C09A - 100nF/250V
Podstawki "noval" do druku.

Płytkę (czarną)  w pdf znajdziesz TU
Należy używać tylko i wyłącznie oryginalnego tonera w drukarce laserowej, bowiem wszelkie zamienniki dają mniej lub bardziej szary wydruk ścieżek na papierze do termotransferu.

Rysunek płytki drukowanej zasilacza.

Wartości elementów

M1 - mostek prostowniczy 1-4A/400-800V,
M2 - mostek prostowniczy 6-8A/100-400V,
7806 - stabilizator 7806 (opcjonalnie), 
D - dioda LED (dowolna),
D1 -  dioda prostownicza 1A/400V,
D2 - dioda Zenera 15V
D3 - dioda Zenera - napięcie  dobrane do żądanego napięcia. Można dać dwie diody połączone szeregowo, (np 2x50V=100V), 
D4 - opcjonalnie - dioda Schottky;ego (w przypadku użycia stabilizatora 7806),
T1 - dowolny tranzystor MOSFET,  na napięcie min. 400V,
CON  - zacisk śrubowy do druku


.Umieszczenie elementów, prowadzenie masy i ścieżek może być inne, być może lepsze, dlatego warto szukać własnych rozwiązań.

 

Cx - 10nF/400V - 4 szt, - opcjonalnie, czasem trafo brzęczy po wlutowaniu Cx,
C11,C12,C13 - 100 uF/400V,
C15, C17 - 47uF/400V,
C19, C20 - 4700uF/16V (25V)
C14, C16A -  100 nF/400V,
R11 - 100-500R/2-3W- dobrać,
R12 - 200-250k/0.5-1W
R13 - 10-20k,
R18 - pojedyncze omy, zamiast stabilizatora, dobrać,
R14, R19, R20 - 100R,
R21 - 1-3k (dobrać do jasności świecenia diody LED)
TR - transformator sieciowy - 20-30W/6,3V/1A/200-220V/0,1A,
dla lampy ECC83 napięcie żarzenia powinno wynosić 12,6V.
B - bezpiecznik 0,5A

Płytkę (czarną) w pdf  znajdziesz TU

Należy używać tylko i wyłącznie oryginalnego tonera w drukarce laserowej, bowiem wszelkie zamienniki dają mniej lub bardziej szary wydruk ścieżek na papierze do termotransferu.

 

Możłiwe problemy

Niestety, lampy są trudne w aplikacji i sprawiają tym więcej problemów, im więcej od nich wymagamy. Tutaj wymagane jest duże wzmocnienie, więc spodziewaj się że sporo czasu spędzisz regulując układ tak, by uzyskać satysfakcjonującą jakość dźwięku.
Duże wzmocnienie układu, to same kłopoty - wzmacniane są wszelkie szumy (lampy szumią), brumy od źle odfiltrowanego napięcia zasilania, czy od wzbudzania się lamp, spowodowanego złym prowadzeniem masy czy choćby  pętlą masy. Do tego dochodzi łatwość wzbudzenia się układu tak na niskich jak i na wysokich częstotliwościach.
Pierwsza zasada to przy podłączaniu układu nie tworzymy pętli masy. Omówiłem to na stronie "Porady"
Po drugie - wzmacniacz włóż do metalowej obudowy, którą należy odpowiednio uziemić. Być może potrzebne będą też metalowe kapturki na lampy, które oczywiście należy połączyć elektrycznie z masą układu.
Po trzecie unikać pola magnetycznego oraz wibracji mechanicznych (zobacz opis powyżej).

 


Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza często podaje się w decybelach (dB). 
Dla ułatwienia podaję kilka najbardziej typowych przeliczeń wzmocnienia napięciowego.
Przykłady:
Wzmocnienie jako Uwy/Uwe >> Wzmocnienie w dB
1 >> 0 
10 >> 20dB 
100 >> 40dB
1000 >> 60dB 

Do wkładek MM wystarczy wzmocnienie 40 dB, natomiast dla wkładek MC stosuje się dużo wyższe wzmocnienie, 60 dB.


Ten układ jest jednym z wielu możliwych wersji do wykonania. Także układ elementów na płytce, rodzaj filtra itp. może być inny, być może bardziej optymalny pod względem jakości dźwięku.


Bezpieczeństwo

We wzmacniaczu lampowym występują wysokie napięcia. Dlatego tak podczas projektowania jak i budowy urządzenia musimy zachować pewne procedury które zapewnią bezpieczeństwo nie tylko podczas prób i testów ale i podczas jego późniejszego użytkowania.

Największe zagrożenie niesie obwód zasilania prądem sieciowym. 

Dlatego, tak przewody zasilające, transformator, gniazda, wyłączniki itp. powinny być dobrej jakości, dostosowane do pracy przy napięciu 230 V ( posiadają znak bezpieczeństwa CE). 
Miejsca połączeń powinny być dokładnie izolowane. Najlepiej jeśli zasilanie sieciowe tworzy oddzielny, odpowiednio izolowany obwód, oddalony od pozostałych elementów układu.

Montaż jak i wszelkie przeróbki wykonujemy ZAWSZE po wyjęciu wtyczki z gniazdka sieciowego.

Dotknięcie urządzenia pod wysokim nawet napięciem nie jest groźne pod jednym warunkiem - nie będzie przepływu prądu. Stąd doświadczeni elektronicy tak pracują z urządzeniami pod napięciem, by ciało nie tworzyło obwodu zamkniętego. Jednym słowem pracują "z jedną ręką w kieszeni".

Przed uruchomieniem urządzenia należy sprawdzić prawidłowość lutowania kondensatorów elektrolitycznych (plus do plusa, minus do minusa). Odwrotne wlutowanie kończy się najczęściej wybuchem kondensatora.
Urządzeń nie przetestowanych w dłuższym okresie czasu nie należy pozostawiać włączonych bez opieki.
Metalowa obudowa urządzenia powinna być uziemiona, kabel zasilający i gniazdko sieciowe powinny mieć sprawny obwód uziemienia.
We wzmacniaczu i zasilaczu występują  wysokie, niebezpieczne dla zdrowia napięcia. Dlatego nie polecam go niedoświadczonym elektronikom. 
Niepełnoletni konstruktorzy powinni go budować za zgodą i pod opieką dorosłych.

Zanim zaczniesz pracować z wysokimi napięciami, poczytaj o skutkach działania prądu na organizm człowieka na stronie "Bezpiecznie!"

Bądź ostrożny! Zawsze pracuj uważnie i z wyobraźnią.

Urządzenia elektroniczne zwykle są zasilane z sieci 230V. 
Napięcie sieciowe jest niebezpieczne, dlatego stosuj przemyślane rozwiązania swoich konstrukcji tak, by nie narazić siebie i innych użytkowników na porażenie prądem elektrycznym! 
 

W urządzeniach lampowych występują wysokie napięcia. Wszelkich regulacji dokonuj przy wyłączonym zasilaniu i po rozładowaniu kondensatorów wysokonapięciowych!

Lampy i niektóre rezystory rozgrzewają się do wysokiej temperatury.  Łatwo o poparzenie!

 

Bibliografia 

Warto także  poczytać

http://www.rms.pl/gramofony.html
http://www.hifi.pl/slownik/riaakrzywa.php
http://pl.wikipedia.org/wiki/Płyta_gramofonowa 
http://www.rcm.com.pl/?action=hobby  


moje projekty  >> projekty lampowe >
  I preamp Mini I preamp 1/2 I preamp Nr 1 I preamp Nr 2 i 3 I preamp RIAA I bufor I słuchawkowy OTL I gitarowiec I wzmacniacz SE I wzmacniacz PP I triodowiec I  
triodowy słuchawkowiec OTL I wzmacniacz PP, klasa A I


powrót do góry >

I strona główna I audio-retro I moje projekty I w wolnym czasie I warto odwiedzić I  

©  2000 - 2012 | Projekt strony: S.C.  |  Wszelkie prawa zastrzeżone