суббота, 15 февраля 2020 г.

Звучат ли лампы с Али? Измеряю параметры и делюсь впечатления от звука diy-усилителя на лампах 6J1

Гибридный усилитель на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П) и микросхеме LM1875T

Всем привет).

На этой неделе я собрать гибридный усилитель (из недорого diy-наборчика с Алиэкспресса), послушал его и измерил параметры. Впечатлениями от сборки я поделился тут (можно щелкнуть), теперь расскажу об результатах измерений и звуке.

Когда я заказывал набор, веры в чудо не было совсем (да и какое чудо за 600р?). Когда собирал и отмывал плату, не ждал ничего хорошего. Когда прикручивал провода от АС (АС - акустическая система) в ужасные клеммники, был абсолютно уверен, что зря потратил время и деньги... 

Но все же из любопытства продолжал. Подготовил плату, подключил и щелкнул кнопкой: усилитель включился и заиграл... А я послушал). Но о том что я услышал напишу позже, в конце статьи, а сперва хочу рассказать об измерениях.

Начинаем


Концепция схемы усилителя  мне очень симпатична: лампа (6J1 или 6Ж1П) на входе, полупроводники (LM1875T) на выходе - отличное сочетание: недостатки элементов прячутся, а достоинства, наоборот, проявляются... Но конечно, концепция и реализация - не одно и то же. По-этому посмотрим как дела обстоят на самом деле. Вот схема усилителя из набора:

Схема гибридного усилитель на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П)

Разбирать ее не хочу, лучше сразу перейдем к измерения: они все покажут. Начнем с самого интересного - с лампы. Кстати лампа - пентод 6J1. Отечественная замена - 6Ж1П. Ток анода выставлен 2,5 мА, а напряжение на аноде 24В. На графиках лампы эта рабочая точка находиться в нелинейной области.... ох что же измерения нам готовят? :)  

Сперва подадим на вход лампового каскада синус частотой 1 кГц и посмотрим, что будет на его выходе (верхний по схеме вывод резистора R6 (исправлено 09.03.2020, спасибо LeXXTech за обнаруженную опечатку))

Измерения лампового усилитель на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П)

Красный график - сигнал на входе лампового каскада, желтый - сигнал на его выходе

Мда... синус как синус. Инверсия сигнала... Все нормально... Вот только коэф. усиления всего 1,7. Лампа в схеме явно не для усиления...

Заменим синус на "прямоугольник", заодно подняв частоту до 10кГц:

Измерения лампового усилитель на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П). Частота 10 кГц.

Фронты вроде нормальные, а вот завал "полочек" подозрительный... он явно к проблемам на низких частотах (и это не народная примета:))

Увеличим частоту до 200 кГц:

Измерения лампового усилитель на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П). Частота 200 кГц.

Здравствуй завал фронтов). Но для 200 кГц на входе - это отличный результат. Похоже по ВЧ у лампового пред. усилителя все отлично. 

Для проверки снял АЧХ. Границы частотного диапазона (по уровню спада -3 дБ): 30 Гц- 1200 кГц. По ВЧ результат супер, но по НЧ посредственный. Вывод: басов от этого усилителя не дождаться. 

Впрочем, если акустическая система маленькая, и/или комната прослушивания небольшая, то  и 30 Гц достаточно. Частоты ниже все равно не воспроизведутся, а лишь перегрузят систему, увеличив искажения... Так что без НЧ даже лучше :). Подключать же этот усилитель к чему-то более крупному и в большом помещении - сомнительное решение... Мощность и класс усилителя не те.  Не дорос он до этого :).

Еще один промежуточный вывод: пока совершенно не понятно зачем лампа в схеме. Пользы нет. Вреда вроде тоже... 

Попробуем измерить искажения лампового предусилителя


Для снятия всех осциллограмм и измерения АЧХ, я использовал советский генератор Г6-37 и совсем не советский осциллограф OWON DS7102V. Отличный дуэт, но для измерений искажений усилителей он обычно не подходит: у генератора собственные искажения на уроне 0,5%, а спектроанализатор осцилографа хоть и лучше, но не намного... Вот так выглядит спектр сигнала, поданого с генератора на осцилограф:

Тест измерительного оборудования
   
Уровень второй гармоники, примерно, 0,5%... Сложно найти усилитель, искажения которого будут видны на фоне искажений такой измерительной системы. Но оказалось что это возможно:). Вот результаты измерения лампового преда:

Измерения лампового усилитель на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П). Спектр искажений.

Вторая гармоника, примерно, 2,4%... неожиданно много... я бы даже сказал: "жутко много"... Хотя может и нет:)

Из-за ограниченности "спектроанализатора" сложно понять, что происходит с гармониками более высоких порядков. Но одно очевидно: вторая гармоника очень высокая и она явно доминирует. И... для ламповых усилителей это нормально. Более того, многие разработчики (в том числе и я) именно наличие высокой второй гармоники считают одной из основных причин появления "лампового звука". 

Уверен что прагматичные китайские инженеры, устанавливая лампу, специально вогнали ее в такой режим. Она не усиливает сигнал, она его "окрашивает". Думаю что именно это и было целью.

Некоторые (даже многие) ценителей ламповго звука считают, что лампы линейнее и точнее воспроизводят сигнал чем полупроводники. Кроме громких и эмоциональных заверений других подтверждений этого мнения нет. Я же считаю, что все же скорее именно вносимые лампами искажения дают красивое и неповторимое звучание. Косвенным подтверждением является то что лампа меняет звук даже полупроводникового тракта. Думаю вполне очевидно то что лампа не смогла бы убрать из звука уже внесенные транзисторами искажения и тем самым "исправить" его. А вот добавить своих искажений и этим изменить звук она может. 

А что об этом думаете Вы? Пишите в комментариях).

Таак... С лампой разобрались. 


Теперь можно посмотреть весь усилитель целиком.


Так как все уже подключено для измерения искажений, с них и начнем. Меряем с выхода усилителя при подключенной акустической системе сопротивлением 6 Ом.

Измерения гибридного усилителя на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П) и микросхеме LM1875T
  
Результат (то что тут можно рассмотреть) практически идентичен результату для лампового преда. Вывод: спектр искажений усилителя определяется лампой.      

А что с общей АЧХ?. С нею в общем то все нормально: диапазон частот (по уровню спада -3 дБ) от 30 Гц до 450 кГц.. Снизу АЧХ ограничивается ламповым каскадом, а вот сверху микросхеме ни как не угнаться за лампой и спад происходит раньше. Кроме того микросхема еще и "ошибается" на ВЧ:

Измерения гибридного усилителя на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П) и микросхеме LM1875T

Какой некрасивый горбик. Это взнос микросхемы в порчу звука)). На частоте 100 кГц горб тоже заметен, но не нак сильно:

Измерения гибридного усилителя на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П) и микросхеме LM1875T

В звуковом же диапазоне он не виден вовсе.

Зато, на "прямоугольном" сигнале частотой 1 кГц очень хорошо видна проблема с НЧ:

Измерения гибридного усилителя на лампе 6J1 (аналог 6Ж1П) и микросхеме LM1875T

Вообще-то "полочка" должна быть горизонтальной :) Но это уже не к микросхеме вопрос ...

Итак, финальные результаты по измерениям усилителя:


  • Выходная мощность схемы достигает 20Вт на канал.... но штатный радиатор перегревается, он слишком маленький. 
  • Коэффициент усиления: 37. По-моему он несколько великоват. 
  • АЧХ широкая: от 30Гц до 450 КГц. (по уровню спада -3 дБ). Верхний предел отличный, а вот нижний подкачал.
  • Импульсный сигнал обрабатывает терпимо, хотя имеются неприятные искажения на фронтах.
  • Искажения до 2,4% на частоте 1 кГц. Основной вклад в них дает лампа. В искажениях преобладает вторая гармоника. 
Вывод: если не считать бешенных искажений то все приемлемо. А считать их не стоит так как их заложили специально).


А теперь несколько слов о звуке:


Звук чистым назвать нельзя. Ну вот вообще ни как. Но также нельзя сказать, что он жутко неприятный. В нем действительно есть ламповость. И с этим сложно спорить.

Всеядность по жанрам музыки у усилителя отсутствует и появляться не планирует: неплохо (даже хорошо) звучат "простые" произведения, есть ощущение детализированности, их приятно слушать, а вот "сложные"... Они лишаются всей своей прелести, вместо музыки - каша и это утомляет... Местами проблема с динамикой. Для многих произведений НЧ не хватает.

Вообщем этот усилитель не конкурент нормальным усилителям (не важно полупроводниковым, микросхемным или ламповым). Но все же играет терпимо... Он однозначно лучше чем усилители в мультимедийной активной акустике... 

Так что если нужен усилитель для простых колонок на рабочем столе, а рок и прочая подобная музыка - это не то что предстоит играть (интересно кто слушает рок на таких колонках?), то этот усилитель подойдет. Впрочем, лично я вместо него взял бы обычный полупроводниковый на TDA2030, только нормально "приготовленный". Он будет не дороже, но точно всеяднее.

Спасибо за внимание!


Заходите ко мне в гости в инстаграм. Это ссылочка на мой аккаунт:)

С уважением, Константин.


Предыдущая статья об этом усилителе: 


Лампово-микросхемный усилитель с Али. Стоит ли собирать. - впечатления от сборки diy-набора гибридного усилителя с Алиэкспресса. Рассказал о проблемах и сложностях которые возникли. Много фотографий и минимум текста).




2 комментария:

  1. Спасибо за "разбор полетов" и комменты. В электротехнике используют два крайних значения - КЗ и обрыв цепи. Радиотехника - все, что между ними. ))) Что бы понять, что такое ламповый HiEnd надо сделать анализ такого "чуда".Да уж, четные гармоники фореве (в той или иной степени) и "теплота" звука на колонках, несмотря на шумишки и искажения трансов. Это не хорошо или плохо, это "объективная реальность данная нам в ощущениях". Надо подумать о DSP и программах "лампового звучания"... Да, наверное не верхний вывод R5, а оный в R6...

    ОтветитьУдалить
    Ответы
    1. О, действительно опечатка с резистором. Большое спасибо, поправил текст). Гармоники четные (ну если точнее то в основном вторая и четвертая) в разумных концентрация и на определенных музыкальных жанрах - отличная вещь, хотя и на любителя. В некоторых случаях они вообще великолепно звучат, например, если говорить об усилителях для электрогитар. Я думаю что воссоздать, хотя бы частично, ламповый спектр гармоник в цифровых устройствах - вполне возможно, и наверное это даже не очень то сложно. Я о чем-то таком слышал... По-моему речь о каких-то плагинах к проигрывателю шла. Надо будет поискать и попробовать в деле)

      Удалить