Виниловые пластинки, бывшие популярным звуконосителем пол сотни лет, всё-же полностью не исчезли с рынка. Даже в эпоху цифровых девайсов они все еще присутствуют в виде старых коллекционных изданий у аудиофилов. Для воспроизведения записи с виниловой пластинки необходим проигрыватель винила, но чтобы он мог работать с аудиосистемой и извлекать все качества трека, требуется специальный фонокорректор, схема которого и представлена в этой статье.
Известно что звук на виниловой пластинке записывается в виде канавки, боковые стенки которой точно воспроизведены в штамповочном прессе с матрицы, а их неровная поверхность хранит первоначально записанный сигнал двух каналов. Этот звук можно воспроизвести с помощью своеобразного стилуса, колебания которого преобразуются в электрический сигнал.
Необходимость записать побольше звука на пластинку заставило авторов стандарта разработать диск малыми дорожками. Это, в свою очередь, потребовало особого типа записи в соответствии с кривой RIAA. Не вдаваясь в подробности, такое обозначение состоит в понижении уровня низких частот и повышении уровня записи высоких частот.
Стилус помещается в картридж (звукоснимающую головку, по-нашему), который является преобразователем колебаний иглы в электрический сигнал. Есть три основных типа фонокартриджей:
- Пьезоэлектрический картридж – встречается в ранних моделях проигрывателей винила популярного класса, но также встречается в проигрывателях, которые продаются в настоящее время;
- Вставка MM (Moving Magnet) – самый популярный тип вставки, она содержит магнитный элемент, который вибрирует рядом с катушкой;
- Картридж MC (Moving Coil) – катушка является вибрирующим элементом.
Картридж используется в оборудовании высшего класса, для него требуется специальный предусилитель с высоким коэффициентом усиления, так как он дает сигнал с уровнем напряжения всего 0,5 мВ. Данный предусилитель рассчитан на использование с картриджем ММ, выходной сигнал которого имеет напряжение примерно 5 мВ.
На протяжении десятилетий было разработано множество радиосхем для усиления сигнала от фонокорректора. Изначально это были схемы с электронными лампами, затем транзисторы, а теперь используются операционные усилители. Но вид проигрывателя с ламповым предусилителем рядом выглядит по-настоящему винтажно, поэтому решено использовать в конструкции именно лампы.
Ламповые фонокорректоры можно разделить на два основных типа. Первый имеет схему частотной коррекции RIAA, расположенную между каскадами усиления. Второй тип имеет блок коррекции RIAA в контуре обратной связи. Здесь как раз выбрана схема с петлей обратной связи.
Схема преампа для проигрывателя виниловых пластинок
Принципиальная схема представлена на рисунке. Первый каскад усилителя, содержащий половину лампы V1 (6Н2П-ЕВ), усиливает входной сигнал и в то же время обеспечивает правильную нагрузку фонокорректора.
Основные параметры:
- предназначен для звукоснимателей, выходной сигнал которых имеет напряжение около 5 мВ,
- ламповые каскады работают в схеме с общим катодом,
- блок коррекции RIAA в контуре обратной связи,
- входы и выходы выведены на разъемы DIN5,
- питание от БП с постоянным напряжением 12 В и током 2 А.
Для головки звукоснимателя требуется нагрузка с сопротивлением 47 кОм, но допустимы небольшие изменения этого значения, потому что таким образом можно формировать звук в соответствии со своими предпочтениями. В схеме используется малошумящий резистор 47,5 кОм. Поскольку входной каскад работает с небольшими сигналами, усиление не должно быть слишком большим, так как это подчеркнет шум лампы и резисторов. По этой причине катодный резистор R16 не шунтирован конденсатором, а локальная обратная связь для переменных сигналов снизила коэффициент усиления и расширила полосу пропускания. Измерение напряжения в схеме дало значения для этого каскада: U3L = 195 В, Ua = 111 В, Uk = 1,1 В. Измерение второго канала выглядит аналогично.
Второй каскад усиления представляет собой половину лампы V2. На входе присутствуют резисторы общим сопротивлением 2 МОм, которые соединяют сетку лампы V2 с землей. Этот каскад предусилителя позволяет добавить конденсаторы C13 и C14 параллельно резистору R17, который, замыкая переменный компонент на землю, отключит его обратную связь, вызванную резистором R17, и коэффициент усиления каскада увеличится.
Во время тестовых прослушиваний было замечено что усиление схемы было слишком высоким. В зависимости от используемых ламп, напряжений питания и используемой головки, элементы, устанавливающие рабочие точки лампы, следует подбирать индивидуально в соответствии с предпочтениями. Значения катодного и анодного резисторов не являются критическими, и можно попробовать разные конфигурации. Но следует помнить, что лампа должна работать с небольшими токами. Это влияет на создаваемый в ней шум.
Каскад усиления имеет контур обратной связи, в котором сигнал берется с выхода, а коэффициент усиления каскада формируется с помощью элементов R24, C15, C16 + C17 в соответствии с характеристиками RIAA.
По сравнению со схемами с пассивной коррекцией, фазовые сдвиги сигнала в таком решении меньше. После замера напряжения на V2 составляют U2L = 218 В, Ua = 121 В, Uk = 1,2 В.
Усиленный сигнал с лампы V2 нельзя напрямую подать на выход усилителя, так как выходное сопротивление цепи слишком велико. В классических решениях используется еще один триод, работающий по схеме катодного повторителя. Поэтому на выходе усилителя используется MOSFET-транзистор. По нему протекает небольшой ток, поэтому можно использовать элемент в планарном корпусе. Стабилитрон D4 защищает затвор T1 от слишком высокого напряжения, которое появляется вскоре после активации, прежде чем анодный ток лампы V2 возрастет.
Блок питания с повышающим преобразователем напряжения
Предварительному усилителю требуется ток около 350 мА для питания цепи нагрева лампы и несколько миллиампер анодного тока с напряжением 220 В. Цель была достигнута за счет питания предусилителя от внешнего источника напряжением 12 В, 2 А. В блоке питания установлен повышающий преобразователь, который подает анодное напряжение, а цепи накала ламп включены последовательно.
Резистор R1 сопротивлением 220 мОм ограничивает величину коммутируемого тока несколькими десятками миллиампер. Из-за низкого потребления тока ожидается высокое значение индуктивности L1. В документации к MAX1771 производитель включил упрощенную формулу, по которой можно выбирать параметры дросселя. Расчетная индуктивность составила около 470 мкГн, но во время испытаний работа схемы была неустойчивой, а напряжение слишком низким. Значение выходного напряжения определяется делителем напряжения R2 + R3, R4, а значение элементов выбирается по формуле, приведенной в даташите. Полученное напряжение 220 В дополнительно фильтруется.
Тумблер S1 требует отдельного описания. В выключенном состоянии диод D6 подает напряжение +12 В для питания микросхемы MAX1771. Но схема инвертора не запускается, потому что на входе SHDN высокий уровень. Напряжение +12 В поступает на светодиод через дроссель L1 и диод D2, который слабым светом сигнализирует о состоянии ожидания. После включения питания контакты переключателя 1-2 подают напряжение на цепь накаливания лампы, а контакты 4-5 подключают вывод SHDN к массе – при этом запускается преобразователь и светодиод D1 загорается сильнее. После выключения усилителя резисторы R11 и R12 соединяют анодное напряжение с землей, тем самым разряжая конденсаторы. Наличие высокого напряжения на анодах лампы при холодной нити накала вредит лампе.
Рисунок печатной платы
Элементы схемы размещены на двусторонней печатной плате, места на нижней части платы, отмеченные звездочками, требуют отдельного подключения проводом.
Резисторы в сигнальных цепях лампы должны быть малошумящими. Элементы коррекции RIAA выбирайте хорошего качества.
Конденсаторы С16 и С23 емкостью 330 пФ можно заменить на пару 220 пФ и 100 пФ – так проще получить необходимую емкость, равную ровно 330 пФ. В цепи обратной связи, формирующей характеристики RIAA, используются серебряно-слюдяные конденсаторы. В остальных местах конденсаторы MKSE (150 нФ) и MKC (2,2 мкФ).
Оба канала должны иметь одинаковое напряжение в одних и тех же точках схемы. В усилителе используются лампы 6Н2П-ЕВ, которые эквивалентны лампам ECC83, но имеют другое расположение выводов накала.
Схема была помещена в небольшой прочный алюминиевый корпус, который одновременно обеспечивает защиту от внешних помех. На передней панели находится переключатель S1 и светодиод, показывающий рабочее состояние. Задняя часть корпуса состоит из двух гнезд DIN5 и заземления. DIN5 кажутся устаревшими, но это действительно прочные и неплохие разъемы.
