Проволочный ФНЧ

Оригинальная конструкция фильтра низких частот для цифро-аналоговых преобразователей, обеспечивающая высокую ясность звучания. В статье даны рекомендации по доработке компакт-диск проигрывателя, приведена схема и конструкция специальной, активной АС, впервые сформулированы общие правила направления намотки катушек индуктивности, проволочных ФНЧ в том числе.
Backtomusic team

История началась с переделки никчемного с аудиофильской точки зрения СД плейера Sony CDP-195. Доработка подразумевала экстремальное упрощение конструкции и схемы (см. Идеология короткого пути АМЛ), замену современных компонентов на старые или самодельные аналоги, разводку ответственных цепей схемы по контурам и учет Векторной направленности элементов механики.

Доработка компакт-диск проигрывателя

Из проигрывателя были изъяты: корпус, механизм фронтальной загрузки диска, вакуумный индикатор со всей обвязкой, включая стабилизатор напряжения 45 вольт, кнопка вкл., кнопки для программирования, усилитель для наушников, включая стабилизатор напряжеения 12 вольт, дополнительные микросхемы стабилизаторов 5 вольт для раздельного питания ЦАП, аналоговой и цифровой части (все микросхемы запитаны от одного стабилизатора), технологические перемычки, а так же подавляющее большинство блокировочных конденсаторов и электролитов. Трансформатор питания был заменен на самодельный, выпрямитель — на однополупериодный на диоде Д7А, так же заменены некоторые резисторы и конденсаторы на их аналоги более ранних годов выпуска.

Механика проигрыватиеля, платы и трансформатор питания установлены на деревянном основании. Механика и монтажные платы привинчены к основанию через деревянные втулки. Вращающаяся подставка под компакт диск выточена из моржового клыка, прижим компакт диска — из старой меди. Весь крепеж так-же заменен на старый или самодельный (фото 2).

Земляные цепи и цепи питания на монтажных платах проигрывателя продублированы старыми проводами с соблюдением их направленности в соответствии со схемой Электрических Контуров. Выводы питания каждой микросхемы соединены в одной точке (катод выпрямительного диода) отдельными проводниками, таким же образом, каждый земляной вывод микросхем соединен с земляным выводом вторичной обмотки сетевого трансформатора (фото 3). Аудиосигнал снимается непосредственно с выходной ножки ЦАП, землится так-же прямо на земляном выводе сетевого трансформатора.

При склейке деревянного основания, рейки были уложены таким образом, чтобы результирующий вектор основания, являющийся векторной суммой направленности каждой рейки, был максимально выражен в вертикальном напаравлении (перпендикулярном плоскости основания). Деревянные ножки под механику, платы и под само основание так же ориентированы снизу вверх (комлевая сторона внизу, крона — вверху). Горизонтальные проекции их векторов совмещены с горизонтальной проекцией результирующего вектора деревянного основания конструкции. Результирующий вектор основания направлен на слушателя (горизонтальная составляющая) и снизу вверх (вертикальная составляющая).

Активная АС

АС была собрана в корпусе от приемника «Рига — Т 689». Лицевая панель АС склеена из старых досок, на нее установлен громкоговоритель с диаметром диффузора 32 см. с алнико магнитом, судя позвучанию — немец, 1940е годы. Пищалка с диффузором 11 см, примерно тех же лет, тоже алнико. Усилитель — двухкаскадный. Драйвер на пентоде RENS-1284, выходная лампа — Siemens DA. Оба тансформатора и дроссель намотаны вручную. Все пассивные компоненты и провода — максимально старые или самодельные. Схема изображена на рис.1.

Особенности принципиальной схемы

  1. Пентод RENS1284 включен без катодного резистора смещения, поскольку удалось ввести лампу в нормальный режим с помощью подбора анодного и сеточных резисторов. При этом без резистора первой сетки пентод звучит предпочтительней, но неустойчиво держит рабочую точку и на долго из нее выходит после помехи при подключении или отключении соединительного кабеля. В старых триодах, которые прекрасно работают без сеточного резистора, проблема ухода рабочей точки при значительных помехах по входу решается с помощью кратковременного замыкания сетки на землю переключателем (своеобразный «reset»). Подобное решение использовано в ММ-корректоре моего знакомого, который его эксплуатирует с 2006 года без нареканий.
  2. В схеме использован классический способ регулирования громкости, увы, не позволяющий правильно сориентировать переменный резистор в соответствии с Контурами. Изначально в схеме планировалось использовать переменный резистор прямо в анодной нагрузке пентода, однако имеющиеся в наличии старые резисторы сильно шуршали в присутствии постоянного тока, от идеи пришлось отказаться.
  3. Емкость C4 RC фильтра R5C4 сеточного смещения выходной лампы соединена с плюсом питания, а не с землей, как это принято. Таким образом, контур, сформированный RC цепочкой замыкается на обмотку трансформатора питания напрямую, а не через емкость C3, что добавляет ясности в звучание схемы.

Если стоит задача достигнуть максимальной ясности звучания схемы, то при монтаже, каждый контур необходимо замыкать по максимально короткому пути. Желательно дотянуть все провода питания прямо до верхнего вывода трансформатора TR3, а земли прямо к выводу дросселя L1. С шасси земляной вывод дросселя должен соединяться в одной, экспериментально найденной во время прослушивания уже отлаженного усилителя точке. При таком соединении удается добавить в звучание системы положительные черты звучания старого шасси без больших потерь ясности.

Монтаж

Последовательность контуров для цифровых схем (кроме ЦАП) не исследовалась, в связи с этим, дублирующие земли и питание +5 вольт для всех микросхем, на всех трех монтажных платах проигрывателя и плате, расположенной на каретке лазера, разведены веером прямо от земляного провода трансформатора питания (см. фото 3) в соответствии с направлениями, указанными на схеме стрелками. Внешний вид системы показан на фото 4 и 5.

Проволочный ФНЧ и ФНЧ-конденсатор

Изначально ФНЧ вообще не был предусмотрен, однако во время эксплуатации тракта выяснилось, что не отфильтрованные ВЧ составляющие дают помеху на некоторые ТВ каналы, в качестве передающей антенны при этом работал соединительный кабель. ФНЧ первого порядка с частотой среза 20 кГц, установленный рядом с ЦАПом, наводку полностью убирал, однако любые фильтры, которые я пробовал ощутимо портили звучание. Сложившаяся ситуация послужила стимулом хорошенько подумать, в итоге родилась идея использовать в качестве фильтра распределенную емкость и индуктивность Проволочного Конденсатора.

Конструкция Проволочного ФНЧ (Wirewound Low Pass Filter) отличается от конструкции Проволочного Конденсатора только одним дополнительным выводом для подключения земли. У внутренней обмотки, выполняющей функцию обкладки конденсатора, используется только один вывод — начало провода, аудио сигнал проходит через индуктивность, образованную второй обмоткой. На фото 6 видно, что один из Проволочных ФНЧ намотан в три провода: это экспериментальный гибрид ФНЧ и емкости. Работа над трехобмоточным ФНЧ-Конденсатором осталась не законченной из-за сложного расчета взаимного влияния обмоток друг на друга, опытный образец на фото используется в качестве Проволочного ФНЧ, у него задействованы только две обмотки.

Правила намотки

В процессе работы над ФНЧ были установлены правила намотки катушек индуктивности. Направление навивки проводов определяется по «правилу правой руки» или «правилу буравчика», устанавливающему взаимозависимость направления намотки и продольной направленности каркаса:

«Если взять правой рукой каркас катушки индуктивности так, чтобы выпрямленный большой палец указывал в сторону продольной направленности каркаса, то провод должен навиваться на каркас в направлении, указанном обхватывающими каркас четырьмя пальцами. Начало провода должно быть расположено у мизинца, катушка мотается в направлении от мизинца к указательному пальцу»

Во всех многослойных катушках и рулонах конденсаторов необходимо учитывать Радиальную Направленность, руководствуясь следующим правилом:

«Начало проводника всегда должно быть ближе к центру катушки, а конец находиться снаружи»

Таким образом, в ФНЧ впервые были учтены три составляющих (проекции) его Вектора: Радиальная, Продольная и Тангенциальная (круговая).

Частота среза ФНЧ

Распределенная емкость и распределенная индуктивность в Проволочном ФНЧ ведет себя точно так же, как и обычные емкость и индуктивность в г-фильтре, то есть, частоту среза Проволочного ФНЧ можно вычислить, измерив емкость и индуктивность обмоток мультиметром. Контрольные измерения можно производить прямо в время намотки ФНЧ, не обрезая провода со сматываемых катушек, для чего перед намоткой необходимо припаять провода к выводам каркаса Проволочного ФНЧ. Емкость, при этом, измеряется прямо на припаянных выводах, а для измерения индуктивности в качестве щупа используется бритва, которой осторожно продавливается лак на одном из наматываемых на каркас проводов.

***

Цифровой тракт работает в неизменном виде уже более полутора лет и сейчас можно с уверенностью сказать, что Проволочный ФНЧ — такая же удачная находка, как и Проволочный Конденсатор. Классическая музыка звучит чисто, свежо и иногда производит впечатление даже на мое, въедливое восприятие. Оценить звучание системы можно, послушав видео запись — mpeg видео файл, М. Полякин, В. Ямпольский, П.И.Чайковский — «Размышление», фрагмент. Компакт-диск АудиоМагазин CD006, ремастеринг с пластинок на 78 об. — А.Лихницкий, 2004 год.

Антон Степичев
Санкт-Петербург, 10 ноября 2012.

Рецензия на статью — АМЛ+

Антон как всегда из скромности не представил свою статью! Так вот хочу обратить всех внимание на то, что Антон взялся за самую, можно сказать, противоречивую задачу построения фильтра на выходе ЦАПа. С одной стороны «правильный» фильтр, то-есть, не пропускающий на вход усилителя мощности комбинационные продукты искажений, вызванные квантованием и дискретизацией сигнала очень сложен и поэтому в эзотерическом смысле убивает живую сущность передаваемой через него музыки. С другой стороны, отключение фильтра возвращает жизнь музыке, но забивает музыкальный сигнал на входе усилителя упомянутыми продуктами искажений. Антон решил задачу: сохранил при передаче через придуманный им фильтр музыку и существенно снизил уровень упомянутых комбинационных искажений. Советую всем прочитать эту статью!

Анатолий Лихницкий

Текущие Вопросы и Комментарии

  • Добрый вечер Антон! Можно ли сделать вывод из Вашей статьи, где Вы описали свою модернизацию сд проигрывателя Сони, что если бы заменяли ЦАП в проигрывателе, Вы бы заменили внутри аппарата его, а не стали бы выводить по spdif или I2S интерфейсу на внешний ЦАП, т.к. это не соответствует «короткому пути» цифрового сигнала, я правильно рассуждаю?

  • Антон, у меня вопрос по приемной антенне. Сейчас я занимаюсь «чисткой» звука в своем УКВ-ФМ тюнере (делаю новые контура из хорошего провода, самодельные конденсаторы, резисторы, шунтирую печатные дорожки хорошим проводом, все ставлю по направлениям и т.д. и т.п.).
    Вчера я столкнулся с тем, как ужасно портит звучание современная телескопическая антенна. По сравнению с хорошим медным проводом, она вносит жесткий, скрипучий окрас, а также заметно зажимает звук и ухудшает динамику. Старые (70-х годов) телескопические антенны звучат лучше, но тоже хуже, чем провод. И оказалось, что самое лучшее, «волшебное» звучание получается. когда вместо антенны касаешься пальцами входной цепи усилителя ВЧ.
    Какая у Вас антенна в Вашем приемнике? Какой лучше провод использовать: более тонкий, или толстый? По длине для города, с точки зрения приема, хватает даже 30 см провода. Лучше более длинный, или короткий? Куда направлять: от слушателя, или вверх? Может быть, лучше попытаться сделать антенну в виде кольца, или рамочную? Будет ли улучшение, если антенну намотать на качественном по звучанию деревянном стержне? Нужно ли лакировать?

    • Я сейчас не занимаюсь тюнерами и не слушаю УКВ, в этой статье описан мой последний опыт. По памяти, антенна ведет себя так же, как и проводник в тракте, то-есть, с точки зрения звука:

      1. начало антены должно быть снаружи, конец — в антенном гнезде тюнера
      2. наиболее ясное звучание будет у одиночной, прямой антены без изоляции и покрытия (чем проще, тем лучше)
      3. длина и толщина антенны не важна (вторична в сравнении с Окраской проводника антенны и ее направленностью)
      4. оптимальное положение в пространстве непредсказуемо (определялось по месту)
      5. тело человека звучит более разносторонне и гармонично чем любая металлическая антенна
      6. положительно влияет завивка провода антенны по часовой (моя антенна была расположена сверху вниз)
      7. лак и доп изоляция влияют на антенну точно так же, как и на провода в тракте.
  • Доброго времени суток Антон, подскажите про ренс1284, как вы и писали чтоб запустить с открытой сеткой пентод , без смещения, надо подбирать номинал анодного резистора более точно, сначала поставить в анод переменный резистор, найти рабочую точку, а потом уже впаять винтажное сопротивление нужного номинала. Разрешите несколько вопросов —
    1) Так же на вход 500-1000пф поставить для корректного запуска — перезагрузки?
    2) Под какой вольтаж у вас в схеме ренс1284. Интересует 230-250в
    3) Так же вижу подбор резистора второй сетки, что то особенное из за такой схемы включения пентода с открытой сеткой ?
    4) при запуске без смещения триода рен904 заметил что усиление на 15-20% ниже, так ли это или я не выставил рабочую точку как надо?
    5) и последний вопрос исходя из 5 вопроса, в таком включении пентода я смогу со стандартного сигнала 0.8 получить размах амплитуды не менее 40в?

    С уважением к вам.

    • Так же на вход 500-1000пф поставить для корректного запуска — перезагрузки?

      1284 нормально работал и при 5нф. Поведение каскада с открытой сеткой зависит от сопротивления утечек монтажа — если диэлектрики входной части не влагостойкие (хб, дерево), то летом, когда влажность большая каскад может работать нормально даже с 1мкф, в отопительный сезон может и 500 Пф будет много. У меня правда такого не случалось.

      Под какой вольтаж у вас в схеме ренс1284. Интересует 230-250в

      Там было 210 вольт, насколько я помню. При большем напряжении надо пропорционально увеличивать сопротивления второй сетки и анодное.

      Так же вижу подбор резистора второй сетки, что то особенное из за такой схемы включения пентода с открытой сеткой ?

      На схеме с сетки в землю стоит резистор 1 мом. По идее, в таком включении нужно ставить сопротивление и электролит в катод, но подбором обоих резисторов (второй сетки и анодного) мне тогда удалось выставить рабочую точку лампы и с катодом на земле. Вскоре я убрал резистор из первой сетки и никогда уже больше не ставил, а схему не исправил. Сейчас уже даже не помню, почему я тогда поставил 1 мом в сетку, какая-то засада была похоже. Возможно лампа подсевшая была.

      при запуске без смещения триода рен904 заметил что усиление на 15-20% ниже, так ли это или я не выставил рабочую точку как надо?

      Усиление снижаться не должно. Нагрузка (вх. сопротивление следующего каскада) может снижать усиление, если сопроивление в аноде получилось больше стандартного.

      в таком включении пентода я смогу со стандартного сигнала 0.8 получить размах амплитуды не менее 40в?

      Не уверен, что с этого пентода вообще можно получить чистые 40в размаха. Для Siemens DA надо 25-30 вольт, при этом 1284 начинает искажать сигнал несколько раньше, чем Siemens DA. По усилению каскада опять-же сложно что-то сказать наверняка. Все источники и усилители у меня нестандартные, лампы часто подсевшие, громкоговорители с непредсказуемой чувствительностью, трансформаторы намотаны не по правилам, а исходя из того, какие провода и железо есть в наличии. Я давно перестал что-либо считать в схемах теоретически, поскольку на практике всегда получается иначе. Просто прикидываю примерно и собираю схему. Чувствительности усилителя 1284 + Siemens DA вполне хватает, чтобы слушать музыку с MAC-G3 прямо с ЦАП, где сигнал по амплитуде раза в два меньше сигнала на линейном выходе. Для сравнения, у Энергетического Рупора (REN904 + AL1) усиление получилось на пару-тройку дБ меньше, его иногда не хватает, если музыка записана тихо.

  • Антон, мой поклон вам за такое подробное разъяснение, супер. Всё ясно тогда. С уважением.

  • Здравствуйте Антон.У Вас цап запитан в схеме от стабилизатора?Или стаб на старом транзисторе будет лучше?Делаю цап на 1543,много думаю:)

  • Здравствуйте! ЦАП конечно от стабилизатора запитан, и да, на старом транзисторе будет интереснее, чем с 7805.

Ответить Николай Отмена

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Максимальный размер загружаемого файла: 8 МБ. Вы можете загрузить: изображение, аудио, видео, документ, таблица, интерактив, текст, архив, код, другое. Ссылки на YouTube, Facebook, Twitter и другие сервисы, вставленные в текст комментария, будут автоматически встроены.