Od dawna nosiłem się z zamiarem budowy wzmacniacza mocy. Konstrukcji, która na co dzień wykorzystywana byłaby jako element domowego zestawu stereofonicznego, a od czasu do czasu mogłaby nagłaśniać dyskoteki i inne nie duże imprezy.
Ze względu na swoje możliwości poziom wiedzy, fundusze oraz chęć szybkiego osiągnięcia celu, zdecydowałem się na samodzielne wykonanie tylko części mechanicznej i elektrycznej tego projektu. Część elektroniczną natomiast, wykonałem bazując na gotowych układach dostępnych w handlu.
Naturalnie pojawia się pytanie, po co bawić się w składanie czegoś takiego, skoro można kupić gotowy, markowy wzmacniacz spełniający wszystkie moje wymagania. Produkt fabryczny na pewno wyglądałby bardziej profesjonalnie (estetycznie) i nie trzeba byłoby się przy nim tak namęczyć. Odpowiedź jest banalna, bo kto nie chciał kiedyś zbudować swojego wzmacniacza audio samodzielnie, nawet, jeżeli miałoby to być tylko (a może i aż) poskręcanie zakupionych podzespołów w całość. Jeżeli efekt końcowy naszej pracy spełnia przyjęte założenia, to satysfakcja z takiego przedsięwzięcia jest nie do opisania. I co lepsze, swoją pracą można pochwalić się przed znajomymi...
Założenia konstrukcyjne były proste. Ma to być sam wzmacniacz mocy bez żadnych korekcji ani regulacji poziomu. Wzmacniacz musi mieć możliwość podłączenia do różnych mikserów, dlatego niezbędne było wyposażenie go w wejścia symetryczne typu XLR (Canon) dla sygnału zbalansowanego. Wzmacniacz musi współpracować z różnymi kolumnami głośnikowymi, zarówno 4 Ohm, jak i 8 Ohm. Wyjścia wzmacniacza muszą być kompatybilne ze standardowymi wyprowadzeniami kolumn głośnikowych zarówno domowych (bananki, widełki), jak i profesjonalnych (speakon). Moc wzmacniacza powinna być wystarczająca do nagłośnienia niedużej imprezy. Założyłem, że moc wyjściowa 500W (4 Ohm) na kanał będzie odpowiednia.
Budowę wzmacniacza rozłożyłem na trzy główne etapy: obudowa, zasilanie oraz wzmacniacze (praktycznie cała elektronika).
Obudowa
Wybór materiału na obudowę był prosty - aluminium. Jego niewątpliwą zaletą jest łatwość obróbki mechanicznej i dostępność w handlu praktycznie każdych wymiarów blach i profili. Cięcie, szlifowanie, wiercenie i gwintowanie w aluminium bez większych problemów wykonałem domowymi sposobami. Na obudowę składają się następujące elementy:
- panel przedni, panel tylny (2 szt.) - blacha gr. 3mm (104mm x 460mm);
- pokrywa dolna, pokrywa górna (2 szt.) - blacha gr. 2mm (300mm x 320mm);
- chassis zasilacza (1 szt.) - blacha gr. 5mm (300mm x 200mm);
- elementy łączeniowe (4 szt.) - profil pełny (pręt), przekrój kwadratowy: 10mm x 10mm (L = 290mm);
- radiator lewy, radiator prawy (2 szt.) - profil żebrowany: 84mm x 300mm x 100mm.
Największym problemem przy wykonywaniu (obmyślaniu) obudowy było zapewnienie jej odpowiedniej sztywności. Duża sztywność obudowy jest konieczna ze względu na masę transformatora sieciowego. Sam transformator toroidalny waży przeszło 9kg. Problem ten rozwiązałem przez wykonanie dodatkowego chassis dla bloku zasilacza.
Transformator sieciowy, dwa układy zasilaczy symetrycznych oraz układ miękkiego startu dla transformatora toroidalnego zamontowane zostały na kawałku blachy aluminiowej o grubości 5mm. Masywna podstawa transformatora sieciowego oparta jest na profilach aluminiowych (pręty o przekroju kwadratowym) przytwierdzonych gęsto śrubami (M3) zarówno do paneli przedniego i tylnego, jak i do pokrywy dolnej. Układy wzmacniaczy mocy zamocowane zostały bezpośrednio do aluminiowych profili żebrowych, stanowiących jednocześnie mechaniczne połączenie dla wszystkich przyległych płaszczyzn, czyli paneli przedniego i tylnego oraz pokryw dolnej i górnej.
Ponieważ jest to sam wzmacniacz mocy, na panelu przednim umieszczone zostały tylko dwa elementy - włącznik zasilania oraz kontrolka stanu pracy (dioda LED). Aby uniknąć uwag typu: dlaczego taki brzydki hebelek, dlaczego nie inny włącznik sieciowy, od razu się wytłumaczę. Bardzo podobają mi się sprzęty grające z lat 70. i 80. ubiegłego wieku, w których powszechnie stosowano przełączniki hebelkowe i to nie tylko jako włączniki sieciowe, ale również jako przełączniki źródeł sygnału czy włączniki filtrów. Wybór włącznika sieciowego to kwestia gustu, a o gustach się nie dyskutuje.
Panel tylny jest bardziej rozbudowany. Umieściłem na nim komplet przyłączy sygnałowych, osobno dla każdego z dwóch kanałów oraz gniazda zasilające. Wejście sygnału sterującego - złącze XLR (żeńskie), wyjście głośnikowe - para złączy laboratoryjnych (banan/widełki) oraz dodatkowo dla profesjonalnych kolumn głośnikowych złącze typu speakon. Złącze sieciowe - zasilające (230VAC) typu komputerowego (męskie). Dodatkowe odłączalne gniazdo zasilania dla przedwzmacniacza również typu komputerowego (żeńskie). Wspomniany przedwzmacniacz będzie kolejnym projektem, którego chcę się niebawem podjąć. Będzie on w założeniu dopełnieniem przedstawianego tu wzmacniacza mocy.
Zasilanie
Wzorując się na drogich markowych wzmacniaczach mocy chciałem wykonać swoją konstrukcję jako dwa monobloki. Doszedłem jednak do wniosku, że dwa oddzielne transformatory dużej mocy wymuszą zwiększenie wymiarów obudowy, mogą zwiększyć poziom zakłóceń i przede wszystkim zwiększą całkowity koszt wykonania wzmacniacza. Dlatego zastosowałem jeden wspólny transformator sieciowy, jednak z oddzielnymi uzwojeniami wtórnymi dla każdego z kanałów. Zachowana została w ten sposób całkowita separacja między kanałami wzmacniacza.
Parametry transformatora sieciowego są następujące:
- moc: 1200VA
- uzwojenie pierwotne: 230V
- uzwojenia wtórne I, II, III, IV: 55VAC
- uzwojenia wtórne V, VI, VII, VIII: 30VAC
Zasilacz podzielony jest na dwie sekcje:
-pierwsza, główna - dla wzmacniaczy mocy,
-druga, pomocnicza - dla układów wejściowych (desymetryzatory sygnału zbalansowanego).
W sekcji głównej znajdują się dwa identyczne bloki zasilaczy symetrycznych, po jednym dla każdej z dwóch końcówek mocy. Każdy z bloków zbudowany jest z mostka prostowniczego 35A / 600V w układnie Gretza, czterech kondensatorów 10mF / 100V (20mF na ujemną gałąź zasilania oraz 20mF na dodatnią gałąź zasilania) oraz wkładek z bezpiecznikami topikowymi 15A / 250V. Zasilacze symetryczne zakupione zostały jako zmontowane moduły. Ich opis znajduje się na stronie http://www.mael.pl/mod_zsd-basic-power-100v.html .
W sekcji pomocniczej również znajdują się dwa identyczne bloki, jednak w tym przypadku są to zasilacze stabilizowane. Dostarczają one stabilne napięcia symetryczne +/-15VDC dla układów dodatkowych, o których napiszę kilka słów przy okazji przedstawiania części elektronicznej mojego wzmacniacza. Zasilacze stabilizowane również zakupione zostały jako zmontowane moduły, a ich opis znajduje się na stronie http://www.mael.pl/mod_zsms-lm3xx.html .
Uzupełnieniem zasilacza jest układ miękkiego startu. Jest on niezbędny przy zastosowaniu transformatora sieciowego o tak dużej mocy. Bezpośrednie podłączenie mojego transformatora do sieci energetycznej powodowało natychmiastowe zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego w instalacji elektrycznej (bezpiecznik B10). Układ miękkiego startu to również moduł z MAEL - Carton Audio. Jego opis znajduje się na stronie http://www.mael.pl/mod_pwr-softstart.html .
Tutaj zauważę jedno, wydaje mi się, ważne spostrzeżenie. Kilkakrotnie uruchamiałem różne urządzenia z transformatorami sieciowymi o dużych mocach i za każdym razem musiałem stosować układy miękkiego startu. Były to układy zarówno kupne, jak i składane przeze mnie samodzielnie zgodnie ze schematami znalezionymi w internecie. Wszystkie układy spełniały swoją funkcję, jednak jest pewna różnica. Do tej pory trzeba było uważać przy wyłączaniu i ponownym załączaniu urządzenia. Czas miedzy wyłączeniem a ponownym załączeniem urządzenia nie mógł być zbyt krótki. Zbyt krótka przerwa powodowała natychmiastowe zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego (zupełnie tak jak przy braku układu miękkiego startu). W układzie PWR-SOFTSTART z MAEL tego problemu nie ma. Nie udało mi się uruchomić zabezpieczenia nadprądowego nawet przez kilkukrotne chwilowe odłączanie zasilania. Układ miękkiego startu wyłapuje to i rozpoczyna pracę tak jak przy normalnym uruchomieniu.
Wzmacniacze
Wybierając odpowiedni dla siebie układ wzmacniacza mocy, brałem pod uwagę zarówno jego parametry mechaniczne, jak i elektryczne. W grę wchodziły wzmacniacze, które mogły współpracować zarówno z głośnikami 4 Ohm jak i 8 Ohm oraz umożliwiały współpracę z różnymi źródłami sygnału, zarówno liniowymi, jak i symetrycznymi (zbalansowanymi). Odpowiedni wzmacniacz musiał dysponować znamionową mocą wyjściową 500W (4 Ohm).
Ze względu na ograniczoną ilość miejsca w obudowie, układy wzmacniaczy musiały mieć możliwość zamontowania bezpośrednio na płaszczyźnie radiatora. Inny sposób montażu byłby ciężki do zrealizowania przy tak małej przestrzeni między transformatorem sieciowym a radiatorami. Zwiększenie tej przestrzeni nie wchodziło w grę ze względu na konieczność jednoczesnego poszerzenia i tak szerokiej już obudowy (460mm).
Rozważając wszystkie za i przeciw mój wybór padł na układ WMT-FET4 z MAEL - Carton Audio. Jest to bardzo mocny stopień końcowy o mocy wyjściowej przekraczającej założenia przyjęte na początku mojego projektu. Nie był to dla mnie jednak żaden problem. Opis wybranego przeze mnie wzmacniacza znajduje się na stronie http://www.mael.pl/mod_wmt-fet4.html . Układ WMT-FET4 zasilany jest w moim przypadku napięciami symetrycznymi +/-77VDC z zasilacza, którego budowę opisałem wcześniej.
Wzmacniacz ma opóźnione załączanie wyjścia głośnikowego, dzięki czemu przy włączaniu jak i przy wyłączaniu zasilania z głośników nie dobiegają żadne przykre dźwięki. Po rozmowie ze sprzedawcą okazało się, że wzmacniacz ma wbudowane zabezpieczenie termiczne, a dokładniej ma wyprowadzone złącze, do którego można podpiąć czujnik temperatury. Czujnikiem może być tani i popularny termostat bimetaliczny. Elementy te dostępne są dla konkretnych wartości temperatur (z przedziału od 40 do 150 stopni Celsjusza - wartości z krokiem co 5 stopni). W mojej konstrukcji czujników temperatury nie podłączyłem. Podłączę je, jeżeli wzmacniacz będzie miał skłonność do przegrzewania się. Jak do tej pory nic takiego nie zaobserwowałem.
Pewnym problemem był dla mnie brak wejścia symetrycznego dla sygnału zbalansowanego. Układ wzmacniacza WMT-FET4 posiada standardowe wejście liniowe (niesymetryczne). Można nim sterować z popularnego domowego sprzętu AV (komputer, odtwarzacz CD, magnetofon, tuner, TV, zestaw typu wieża) czy też z prostego miksera. Profesjonalne miksery wymagają już jednak połączenia symetrycznego (zbalansowanego). Problem ten rozwiązałem, dodając do mojej konstrukcji dodatkowy układ wejściowy - konwerter (desymetryzator) sygnału symetrycznego (zbalansowanego) na sygnał liniowy (niesymetryczny). Opis zastosowanego przeze mnie układu konwertera znajduje się na stronie: http://www.mael.pl/mod_wnm-xlr-br-line.html . Dużym ułatwieniem przy skręcaniu wzmacniacza okazało się wykonanie układu konwertera. Nie trzeba było wygospodarowywać dla niego dodatkowego miejsca wewnątrz obudowy, oczywiście poza miejscem na otwór pod gniazdo XLR na panelu tylnym. Gniazdo to stanowi mechaniczną podstawę dla płytki układu konwertera. Wbrew moim początkowym obawom taki sposób montażu okazał się bardzo stabilny i całkowicie wystarczający. Układy konwerterów zasilane są napięciami symetrycznymi +/-15VDC z wspomnianych wcześniej zasilaczy stabilizowanych.
Uruchomienie wzmacniacza
Pierwsze uruchomienie wzmacniacza przebiegło bez żadnych problemów. Postępując zgodnie z opisem dołączonym do układów wzmacniaczy mocy, ustawiłem prąd spoczynkowy na wartość 200mA, co daje średnio 50mA na jedną parę tranzystorów. Radiatory wzmacniacza w stanie jałowym pozostają zimne. Regulację prądu spoczynkowego powtórzyłem po kilkunastominutowym, intensywnym rozgrzewaniu wzmacniacza. Różnica w wartości prądu spoczynkowego między zimnym a gorącym wzmacniaczem wyniosła odpowiednio 13mA dla lewego kanału oraz 12mA dla kanału prawego. Stabilizacja prądu spoczynkowego działa poprawnie.
Kolejnym krokiem przed podłączeniem zestawów głośnikowych było sprawdzenie napięcia na wyjściu niewysterowanego wzmacniacza. Oba kanały wypadły podobnie. Wskazania woltomierza cyfrowego nie przekraczały wartości 1mV. Ten sam pomiar przeprowadzony oscyloskopem ujawnił jednak problem brumu sieciowego. Na wyjściu wzmacniacza występowały chude szpilki o amplitudzie dochodzącej nawet do 90mV i częstotliwości 50Hz. Te zakłócenia o amplitudzie 90mV to wbrew pozorom dobrze słyszalny (głośny) brum w głośnikach! Na szczęście problem ten okazał się być prostym do prawie całkowitego wyeliminowania. Wystarczyło pokombinować z ułożeniem przewodów wewnątrz obudowy. Najbardziej czułe okazały się przewody sygnałowe (ekranowane) między wyjściem konwertera sygnału symetrycznego na niesymetryczny a wejściem wzmacniacza mocy. Metodą prób i błędów udało mi się ograniczyć amplitudę wspomnianych szpilek do wartości odpowiednio 10mV w kanale lewym i 13mV w kanale prawym. Różnica może być spowodowana długością przewodów sygnałowych - przewód w kanale prawym jest o około 1/3 dłuższy od tego w kanale lewym. Niemniej jednak wartości te są dla mnie całkowicie zadowalające, ponieważ brum sieciowy słyszalny jest teraz tylko w sytuacji, gdy ucho mam bezpośrednio przed kolumną głośnikową.
Problem brumu sieciowego uważam jednak cały czas za nierozwiązany. Będę próbował wyeliminować go lub chociaż jeszcze bardziej zminimalizować przez zastosowanie lepszej jakości sygnałowych przewodów ekranowanych oraz maksymalne oddalenie tych przewodów od źródła zakłóceń, czyli transformatora sieciowego. Wyniki prób opiszę na forum.
Pierwsze próby z sygnałem dźwiękowym to chwile pełne emocji. Wzmacniacz mocy sterowany z wyjścia słuchawkowego odtwarzacza CD (Technics SL-PG670). Kolumny głośnikowe to dobrze wszystkim znane Tonsil Altus 200. Włączenie zasilania wzmacniacza i... gra muzyka. Dźwięk czysty, szybki, taki jak być powinien. Jestem całkowicie zadowolony z efektów mojej pracy.
Nie wiem, czy jest sens, abym rozpisywał się o swoich doznaniach z odsłuchu mojego wzmacniacza. Na pewno nie byłaby to ocena obiektywna. Jestem tego świadomy i dlatego nie będę porównywał mojego wzmacniacza z innym markowym sprzętem. Podsumuję go tylko bardzo krótko. Przez ostatnie 10 lat muzyki w domu słuchałem na wieży segmentowej marki Technics. Znam ten sprzęt i jego możliwości doskonale. Po kilkudniowym odsłuchu mojego wzmacniacza mogę z całą odpowiedzialnością powiedzieć (napisać), że różnica w dźwięku jest i to duża. Nieskromnie dodam, że jest to różnica na korzyść mojego wzmacniacza. Na pewno ma na to wpływ różnica w mocach obu zestawów, ale niewątpliwie też w ich dynamice.
Krótko podsumowując - założenia projektu zostały osiągnięte. Efekt wizualny może nie powala na kolana, ale za to wzmacniacz jest w pełni funkcjonalny i przede wszystkim praktyczny. Obudowa masywna - wydaje się być niezniszczalna (tylko trochę mało odporna na odciski paluchów ). Dźwięk bez żadnych zastrzeżeń - mocny, dynamiczny i czysty. Jako ciekawostkę podam wagę całości - jedyne 20kg. Jest co dźwigać.
Ze względu na swoje możliwości poziom wiedzy, fundusze oraz chęć szybkiego osiągnięcia celu, zdecydowałem się na samodzielne wykonanie tylko części mechanicznej i elektrycznej tego projektu. Część elektroniczną natomiast, wykonałem bazując na gotowych układach dostępnych w handlu.
Naturalnie pojawia się pytanie, po co bawić się w składanie czegoś takiego, skoro można kupić gotowy, markowy wzmacniacz spełniający wszystkie moje wymagania. Produkt fabryczny na pewno wyglądałby bardziej profesjonalnie (estetycznie) i nie trzeba byłoby się przy nim tak namęczyć. Odpowiedź jest banalna, bo kto nie chciał kiedyś zbudować swojego wzmacniacza audio samodzielnie, nawet, jeżeli miałoby to być tylko (a może i aż) poskręcanie zakupionych podzespołów w całość. Jeżeli efekt końcowy naszej pracy spełnia przyjęte założenia, to satysfakcja z takiego przedsięwzięcia jest nie do opisania. I co lepsze, swoją pracą można pochwalić się przed znajomymi...
Założenia konstrukcyjne były proste. Ma to być sam wzmacniacz mocy bez żadnych korekcji ani regulacji poziomu. Wzmacniacz musi mieć możliwość podłączenia do różnych mikserów, dlatego niezbędne było wyposażenie go w wejścia symetryczne typu XLR (Canon) dla sygnału zbalansowanego. Wzmacniacz musi współpracować z różnymi kolumnami głośnikowymi, zarówno 4 Ohm, jak i 8 Ohm. Wyjścia wzmacniacza muszą być kompatybilne ze standardowymi wyprowadzeniami kolumn głośnikowych zarówno domowych (bananki, widełki), jak i profesjonalnych (speakon). Moc wzmacniacza powinna być wystarczająca do nagłośnienia niedużej imprezy. Założyłem, że moc wyjściowa 500W (4 Ohm) na kanał będzie odpowiednia.
Budowę wzmacniacza rozłożyłem na trzy główne etapy: obudowa, zasilanie oraz wzmacniacze (praktycznie cała elektronika).
Obudowa
Wybór materiału na obudowę był prosty - aluminium. Jego niewątpliwą zaletą jest łatwość obróbki mechanicznej i dostępność w handlu praktycznie każdych wymiarów blach i profili. Cięcie, szlifowanie, wiercenie i gwintowanie w aluminium bez większych problemów wykonałem domowymi sposobami. Na obudowę składają się następujące elementy:
- panel przedni, panel tylny (2 szt.) - blacha gr. 3mm (104mm x 460mm);
- pokrywa dolna, pokrywa górna (2 szt.) - blacha gr. 2mm (300mm x 320mm);
- chassis zasilacza (1 szt.) - blacha gr. 5mm (300mm x 200mm);
- elementy łączeniowe (4 szt.) - profil pełny (pręt), przekrój kwadratowy: 10mm x 10mm (L = 290mm);
- radiator lewy, radiator prawy (2 szt.) - profil żebrowany: 84mm x 300mm x 100mm.
Największym problemem przy wykonywaniu (obmyślaniu) obudowy było zapewnienie jej odpowiedniej sztywności. Duża sztywność obudowy jest konieczna ze względu na masę transformatora sieciowego. Sam transformator toroidalny waży przeszło 9kg. Problem ten rozwiązałem przez wykonanie dodatkowego chassis dla bloku zasilacza.
Transformator sieciowy, dwa układy zasilaczy symetrycznych oraz układ miękkiego startu dla transformatora toroidalnego zamontowane zostały na kawałku blachy aluminiowej o grubości 5mm. Masywna podstawa transformatora sieciowego oparta jest na profilach aluminiowych (pręty o przekroju kwadratowym) przytwierdzonych gęsto śrubami (M3) zarówno do paneli przedniego i tylnego, jak i do pokrywy dolnej. Układy wzmacniaczy mocy zamocowane zostały bezpośrednio do aluminiowych profili żebrowych, stanowiących jednocześnie mechaniczne połączenie dla wszystkich przyległych płaszczyzn, czyli paneli przedniego i tylnego oraz pokryw dolnej i górnej.
Ponieważ jest to sam wzmacniacz mocy, na panelu przednim umieszczone zostały tylko dwa elementy - włącznik zasilania oraz kontrolka stanu pracy (dioda LED). Aby uniknąć uwag typu: dlaczego taki brzydki hebelek, dlaczego nie inny włącznik sieciowy, od razu się wytłumaczę. Bardzo podobają mi się sprzęty grające z lat 70. i 80. ubiegłego wieku, w których powszechnie stosowano przełączniki hebelkowe i to nie tylko jako włączniki sieciowe, ale również jako przełączniki źródeł sygnału czy włączniki filtrów. Wybór włącznika sieciowego to kwestia gustu, a o gustach się nie dyskutuje.
Panel tylny jest bardziej rozbudowany. Umieściłem na nim komplet przyłączy sygnałowych, osobno dla każdego z dwóch kanałów oraz gniazda zasilające. Wejście sygnału sterującego - złącze XLR (żeńskie), wyjście głośnikowe - para złączy laboratoryjnych (banan/widełki) oraz dodatkowo dla profesjonalnych kolumn głośnikowych złącze typu speakon. Złącze sieciowe - zasilające (230VAC) typu komputerowego (męskie). Dodatkowe odłączalne gniazdo zasilania dla przedwzmacniacza również typu komputerowego (żeńskie). Wspomniany przedwzmacniacz będzie kolejnym projektem, którego chcę się niebawem podjąć. Będzie on w założeniu dopełnieniem przedstawianego tu wzmacniacza mocy.
Zasilanie
Wzorując się na drogich markowych wzmacniaczach mocy chciałem wykonać swoją konstrukcję jako dwa monobloki. Doszedłem jednak do wniosku, że dwa oddzielne transformatory dużej mocy wymuszą zwiększenie wymiarów obudowy, mogą zwiększyć poziom zakłóceń i przede wszystkim zwiększą całkowity koszt wykonania wzmacniacza. Dlatego zastosowałem jeden wspólny transformator sieciowy, jednak z oddzielnymi uzwojeniami wtórnymi dla każdego z kanałów. Zachowana została w ten sposób całkowita separacja między kanałami wzmacniacza.
Parametry transformatora sieciowego są następujące:
- moc: 1200VA
- uzwojenie pierwotne: 230V
- uzwojenia wtórne I, II, III, IV: 55VAC
- uzwojenia wtórne V, VI, VII, VIII: 30VAC
Zasilacz podzielony jest na dwie sekcje:
-pierwsza, główna - dla wzmacniaczy mocy,
-druga, pomocnicza - dla układów wejściowych (desymetryzatory sygnału zbalansowanego).
W sekcji głównej znajdują się dwa identyczne bloki zasilaczy symetrycznych, po jednym dla każdej z dwóch końcówek mocy. Każdy z bloków zbudowany jest z mostka prostowniczego 35A / 600V w układnie Gretza, czterech kondensatorów 10mF / 100V (20mF na ujemną gałąź zasilania oraz 20mF na dodatnią gałąź zasilania) oraz wkładek z bezpiecznikami topikowymi 15A / 250V. Zasilacze symetryczne zakupione zostały jako zmontowane moduły. Ich opis znajduje się na stronie http://www.mael.pl/mod_zsd-basic-power-100v.html .
W sekcji pomocniczej również znajdują się dwa identyczne bloki, jednak w tym przypadku są to zasilacze stabilizowane. Dostarczają one stabilne napięcia symetryczne +/-15VDC dla układów dodatkowych, o których napiszę kilka słów przy okazji przedstawiania części elektronicznej mojego wzmacniacza. Zasilacze stabilizowane również zakupione zostały jako zmontowane moduły, a ich opis znajduje się na stronie http://www.mael.pl/mod_zsms-lm3xx.html .
Uzupełnieniem zasilacza jest układ miękkiego startu. Jest on niezbędny przy zastosowaniu transformatora sieciowego o tak dużej mocy. Bezpośrednie podłączenie mojego transformatora do sieci energetycznej powodowało natychmiastowe zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego w instalacji elektrycznej (bezpiecznik B10). Układ miękkiego startu to również moduł z MAEL - Carton Audio. Jego opis znajduje się na stronie http://www.mael.pl/mod_pwr-softstart.html .
Tutaj zauważę jedno, wydaje mi się, ważne spostrzeżenie. Kilkakrotnie uruchamiałem różne urządzenia z transformatorami sieciowymi o dużych mocach i za każdym razem musiałem stosować układy miękkiego startu. Były to układy zarówno kupne, jak i składane przeze mnie samodzielnie zgodnie ze schematami znalezionymi w internecie. Wszystkie układy spełniały swoją funkcję, jednak jest pewna różnica. Do tej pory trzeba było uważać przy wyłączaniu i ponownym załączaniu urządzenia. Czas miedzy wyłączeniem a ponownym załączeniem urządzenia nie mógł być zbyt krótki. Zbyt krótka przerwa powodowała natychmiastowe zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego (zupełnie tak jak przy braku układu miękkiego startu). W układzie PWR-SOFTSTART z MAEL tego problemu nie ma. Nie udało mi się uruchomić zabezpieczenia nadprądowego nawet przez kilkukrotne chwilowe odłączanie zasilania. Układ miękkiego startu wyłapuje to i rozpoczyna pracę tak jak przy normalnym uruchomieniu.
Wzmacniacze
Wybierając odpowiedni dla siebie układ wzmacniacza mocy, brałem pod uwagę zarówno jego parametry mechaniczne, jak i elektryczne. W grę wchodziły wzmacniacze, które mogły współpracować zarówno z głośnikami 4 Ohm jak i 8 Ohm oraz umożliwiały współpracę z różnymi źródłami sygnału, zarówno liniowymi, jak i symetrycznymi (zbalansowanymi). Odpowiedni wzmacniacz musiał dysponować znamionową mocą wyjściową 500W (4 Ohm).
Ze względu na ograniczoną ilość miejsca w obudowie, układy wzmacniaczy musiały mieć możliwość zamontowania bezpośrednio na płaszczyźnie radiatora. Inny sposób montażu byłby ciężki do zrealizowania przy tak małej przestrzeni między transformatorem sieciowym a radiatorami. Zwiększenie tej przestrzeni nie wchodziło w grę ze względu na konieczność jednoczesnego poszerzenia i tak szerokiej już obudowy (460mm).
Rozważając wszystkie za i przeciw mój wybór padł na układ WMT-FET4 z MAEL - Carton Audio. Jest to bardzo mocny stopień końcowy o mocy wyjściowej przekraczającej założenia przyjęte na początku mojego projektu. Nie był to dla mnie jednak żaden problem. Opis wybranego przeze mnie wzmacniacza znajduje się na stronie http://www.mael.pl/mod_wmt-fet4.html . Układ WMT-FET4 zasilany jest w moim przypadku napięciami symetrycznymi +/-77VDC z zasilacza, którego budowę opisałem wcześniej.
Wzmacniacz ma opóźnione załączanie wyjścia głośnikowego, dzięki czemu przy włączaniu jak i przy wyłączaniu zasilania z głośników nie dobiegają żadne przykre dźwięki. Po rozmowie ze sprzedawcą okazało się, że wzmacniacz ma wbudowane zabezpieczenie termiczne, a dokładniej ma wyprowadzone złącze, do którego można podpiąć czujnik temperatury. Czujnikiem może być tani i popularny termostat bimetaliczny. Elementy te dostępne są dla konkretnych wartości temperatur (z przedziału od 40 do 150 stopni Celsjusza - wartości z krokiem co 5 stopni). W mojej konstrukcji czujników temperatury nie podłączyłem. Podłączę je, jeżeli wzmacniacz będzie miał skłonność do przegrzewania się. Jak do tej pory nic takiego nie zaobserwowałem.
Pewnym problemem był dla mnie brak wejścia symetrycznego dla sygnału zbalansowanego. Układ wzmacniacza WMT-FET4 posiada standardowe wejście liniowe (niesymetryczne). Można nim sterować z popularnego domowego sprzętu AV (komputer, odtwarzacz CD, magnetofon, tuner, TV, zestaw typu wieża) czy też z prostego miksera. Profesjonalne miksery wymagają już jednak połączenia symetrycznego (zbalansowanego). Problem ten rozwiązałem, dodając do mojej konstrukcji dodatkowy układ wejściowy - konwerter (desymetryzator) sygnału symetrycznego (zbalansowanego) na sygnał liniowy (niesymetryczny). Opis zastosowanego przeze mnie układu konwertera znajduje się na stronie: http://www.mael.pl/mod_wnm-xlr-br-line.html . Dużym ułatwieniem przy skręcaniu wzmacniacza okazało się wykonanie układu konwertera. Nie trzeba było wygospodarowywać dla niego dodatkowego miejsca wewnątrz obudowy, oczywiście poza miejscem na otwór pod gniazdo XLR na panelu tylnym. Gniazdo to stanowi mechaniczną podstawę dla płytki układu konwertera. Wbrew moim początkowym obawom taki sposób montażu okazał się bardzo stabilny i całkowicie wystarczający. Układy konwerterów zasilane są napięciami symetrycznymi +/-15VDC z wspomnianych wcześniej zasilaczy stabilizowanych.
Uruchomienie wzmacniacza
Pierwsze uruchomienie wzmacniacza przebiegło bez żadnych problemów. Postępując zgodnie z opisem dołączonym do układów wzmacniaczy mocy, ustawiłem prąd spoczynkowy na wartość 200mA, co daje średnio 50mA na jedną parę tranzystorów. Radiatory wzmacniacza w stanie jałowym pozostają zimne. Regulację prądu spoczynkowego powtórzyłem po kilkunastominutowym, intensywnym rozgrzewaniu wzmacniacza. Różnica w wartości prądu spoczynkowego między zimnym a gorącym wzmacniaczem wyniosła odpowiednio 13mA dla lewego kanału oraz 12mA dla kanału prawego. Stabilizacja prądu spoczynkowego działa poprawnie.
Kolejnym krokiem przed podłączeniem zestawów głośnikowych było sprawdzenie napięcia na wyjściu niewysterowanego wzmacniacza. Oba kanały wypadły podobnie. Wskazania woltomierza cyfrowego nie przekraczały wartości 1mV. Ten sam pomiar przeprowadzony oscyloskopem ujawnił jednak problem brumu sieciowego. Na wyjściu wzmacniacza występowały chude szpilki o amplitudzie dochodzącej nawet do 90mV i częstotliwości 50Hz. Te zakłócenia o amplitudzie 90mV to wbrew pozorom dobrze słyszalny (głośny) brum w głośnikach! Na szczęście problem ten okazał się być prostym do prawie całkowitego wyeliminowania. Wystarczyło pokombinować z ułożeniem przewodów wewnątrz obudowy. Najbardziej czułe okazały się przewody sygnałowe (ekranowane) między wyjściem konwertera sygnału symetrycznego na niesymetryczny a wejściem wzmacniacza mocy. Metodą prób i błędów udało mi się ograniczyć amplitudę wspomnianych szpilek do wartości odpowiednio 10mV w kanale lewym i 13mV w kanale prawym. Różnica może być spowodowana długością przewodów sygnałowych - przewód w kanale prawym jest o około 1/3 dłuższy od tego w kanale lewym. Niemniej jednak wartości te są dla mnie całkowicie zadowalające, ponieważ brum sieciowy słyszalny jest teraz tylko w sytuacji, gdy ucho mam bezpośrednio przed kolumną głośnikową.
Problem brumu sieciowego uważam jednak cały czas za nierozwiązany. Będę próbował wyeliminować go lub chociaż jeszcze bardziej zminimalizować przez zastosowanie lepszej jakości sygnałowych przewodów ekranowanych oraz maksymalne oddalenie tych przewodów od źródła zakłóceń, czyli transformatora sieciowego. Wyniki prób opiszę na forum.
Pierwsze próby z sygnałem dźwiękowym to chwile pełne emocji.
Wzmacniacz mocy sterowany z wyjścia słuchawkowego odtwarzacza CD (Technics SL-PG670). Kolumny głośnikowe to dobrze wszystkim znane Tonsil Altus 200. Włączenie zasilania wzmacniacza i... gra muzyka. Dźwięk czysty, szybki, taki jak być powinien. Jestem całkowicie zadowolony z efektów mojej pracy.
Nie wiem, czy jest sens, abym rozpisywał się o swoich doznaniach z odsłuchu mojego wzmacniacza. Na pewno nie byłaby to ocena obiektywna. Jestem tego świadomy i dlatego nie będę porównywał mojego wzmacniacza z innym markowym sprzętem. Podsumuję go tylko bardzo krótko. Przez ostatnie 10 lat muzyki w domu słuchałem na wieży segmentowej marki Technics. Znam ten sprzęt i jego możliwości doskonale. Po kilkudniowym odsłuchu mojego wzmacniacza mogę z całą odpowiedzialnością powiedzieć (napisać), że różnica w dźwięku jest i to duża. Nieskromnie dodam, że jest to różnica na korzyść mojego wzmacniacza. Na pewno ma na to wpływ różnica w mocach obu zestawów, ale niewątpliwie też w ich dynamice.
Krótko podsumowując - założenia projektu zostały osiągnięte. Efekt wizualny może nie powala na kolana, ale za to wzmacniacz jest w pełni funkcjonalny i przede wszystkim praktyczny. Obudowa masywna - wydaje się być niezniszczalna (tylko trochę mało odporna na odciski paluchów
). Dźwięk bez żadnych zastrzeżeń - mocny, dynamiczny i czysty. Jako ciekawostkę podam wagę całości - jedyne 20kg. Jest co dźwigać. Cool? Ranking DIY
Do kolegi Chrusta - założeniem projektu było wykonanie samej końcówki mocy, a nie wzmacniacza zintegrowanego. Jest to sam wzmacniacz mocy bez żadnych regulacji.
