Доработка усилителя «Одиссей-У-010»

Как-то на форуме прозвучал вопрос: Что лучше: «БРИГ-У-001» или «Одиссей-У-010»? Я влез в дискуссию со своим мнением, что Бриг легко и быстро доводится до ума, а с Одиссеем надо повозиться, да ещё с неопределённым результатом. От дальнейшей дискуссии оппоненты отказались, посчитав моё мнение недостойным обсуждения.»

Про Бриг я написал статейку, которую до сих пор всё читают. И вот с оказией пришёл ко мне и «Одиссей». Появилась возможность сравнить. Два месяца я упорно препарировал это чудо советской техники украинского производства, определяя причины его невнятного звучания. Результаты оказались неутешительными:

1. Структурная схема выбрана неудачно. Как следствие шум предварительного усилителя постоянно сидит в колонках, независимо от положения регулятора громкости.
2. Топология общего провода исполнена очень витиевато, и подавить ззз-удение в колонках до конца не удаётся.
3. Технические, монтажные и схемные решения УП и УМ напичканы «изюминками» разработчиков, целесообразность которых не подтверждена измерениями и практикой.

В итоге доработка усилителя оказалась очень «кровавой», посему этот материал не для слабонервных, привыкших только менять электролиты да утолщать провода.

Все изменения схемы отражены в этом файле [.djvu] на гугл.диске. Удаления в схеме показаны синим цветом, а вновь введенные и изменённые элементы показаны красным цветом.

Попытаюсь объяснить причины проведения предлагаемых изменений.

---

Блок питания А4 (БП)

Конденсаторы С3 и С4, приляпанные навесным монтажом, призваны подавлять ВЧ помеху из сети. Но одновременно они вмешиваются в переходные процессы диодного моста VD2-VD5, увеличивая уровень ззз-удения  в АС при отсутствии сигнала. Поскольку по сети уже стоят С1 и С2, выполняющие те же функции, то указанные С3 и С4 вполне можно удалить. Резисторы R2-R5 – печки, призванные быстро разряжать С5 и С6 при выключении питания. Чистая техника безопасности. После проведения всех работ внутри корпуса, перед установкой кожуха можно их выпаять, чтобы не терять впустую 5 Вт мощности трансформатора. Правда светодиод VD1 индикации сети очень долго гаснет. Если раздражает, то можно его переподключить к выходу стабилизатора. Затем замеряем выходные напряжения мощного стабилизатора и (при необходимости) резисторами R23, R26 выставляем исходные ±37В. После всех доработок я поднял выходное напряжение стабилизатора до ±40В и получил прибавку в импульсной мощности, а также более прохладные радиаторы стабилизатора. Но это по вкусу.

 Усилитель предварительный А3 (УП)

Входные цепи. Прямоугольный сигнал, поданный на вход УП, уже на входе в DA1 и DA2 обогатился выбросами фронтов амплитудой больше самого сигнала при небольших углах поворота регулятора громкости (РГ). При увеличении угла поворота РГ амплитуда выбросов уменьшалась. Долго я не мог понять причину этого явления. Наконец дошло: коммутация С1 и С2 осуществляется секцией SA1.1, расположенной на плате УП, и полный сигнал от источника должен бегать по дорожкам печатной платы туда и обратно. А рядом с ними проходят дорожки сигнала с движка РГ с гораздо меньшей амплитудой сигнала и высоким выходным сопротивлением. В итоге имеем условия для емкостной наводки с проводника с полным сигналом на параллельно идущий проводник с движка РГ. Чтобы избавиться от такого соседства, пришлось отказаться от коммутации конденсаторов С1 и С2 и перенести их на плату РГ, а проводники к SA1.1 на плате УП заземлить. Выбросы почти исчезли. А после удаления R4 и R7 они исчезли совсем.

Тонкомпенсация. На современном уровне аудиотехники коррекция по ВЧ не требуется, поэтому R1, R2, C3 иC4 сразу в помойку. А коррекция по НЧ потребовала осмысления. ГОСТ рекомендует делать отводы для тонкомпенсации на уровнях 5-7% (нижний) и 25-40% (верхний) от общего сопротивления РГ. Если используется только один отвод, то рекомендуется использовать верхний. В данном же случае используется один нижний отвод, хотя имелись все возможности для подключения к верхнему. Причём конденсаторы С7 и С8 соответствуют верхнему отводу, а резисторы R5 и R6 – нижнему. Разумного объяснения этой мешанине (кроме незнания предмета) я не нашёл. Чтобы как-то исправить ситуацию, пришлось увеличить ёмкость С7 и С8 до 0,33 мкФ.

Каскад «Баланс АЧХ». В общем-то бесполезный каскад. Хотелось бы его удалить, но регулятор на передней панели не пускает. Пришлось чуть причесать его и сохранить как безобидный. Я подозреваю, что этот каскад был самым крупным «изюмом» всей разработки, и возможно на него даже было получено «Авторское свидетельство». Анализ схемотехники каскада показал, что конденсаторы С21, С22, С27 и С28  ничего не разделяют и могут быть закорочены, а конденсаторы С29 и С30 провоцируют выбросы на фронтах прямоугольного сигнала и могут быть удалены.

Каскад «Темброблок». Это «чудо» схемотехники напрягает своей нетрадиционностью. Пока разобрался в RC-цепочках, определяющих АЧХ блока в крайних положениях регуляторов, все мозги сломал. Но нашёл, что конденсаторы С39, С45 (С40, С46) слишком рано начинают коррекцию по ВЧ и желательно их уменьшить до 0,047 мкФ, а для полной балансировки моста надо R49 и R50 изменить на 390 Ом. Дальнейший анализ схемотехники этого каскада показал, что неоправданно велик ток выходных повторителей (2х15 мА) на VT1-VT4, что ведёт к перегреву резисторов R64 и R65 параметрических стабилизаторов на VD5 и VD6. Пришлось увеличить R52 и R53 до 120 Ом, а R64 и R65 до 820 Ом. Далее, конденсаторы С49 и С50 ничего не разделяют, а режим каскада хорошо держат С37 и С38. Следовательно С49 и С50 вполне можно закоротить. Ну и увеличение С43 и С44 до 12 пФ в цепи компенсации микросхем DA3 и DA4 позволило чуть уменьшить их шумы и повысить устойчивость.

Ну вот, после нескольких косметических операций, предварительный усилитель, так часто поносимый на аудиофорумах, стал легко усиливать и обрабатывать поступающий в него сигнал, не обогащая его продуктами своей жизнедеятельности. И это несмотря на тяжеловесную структуру и множество неоптимальных технических решений. Чего стоит сама согнутая пополам конструкция на 50 с лишним проволочках и вручную собираемые регуляторы все разных номиналов? Это же издевательство над серийным производством и полное пренебрежение ремонтопригодностью. Но к нашему делу это не относится. Просто ворчанье профессионала. Что ж, едем дальше, к новым «чудесам» схемотехники.

Усилитель мощности А5 (УМ)

Обычно УМ проектируют как операционный усилитель (ОУ) в неинвертирующем включении, а инвертирующее включение используют при реализации мостовой схемы на двух УМ. Что заставило разработчиков пойти на нетрадиционное инвертирующее включение УМ? В чём его преимущества в данных условиях? Чёткого ответа сразу я не нашёл. Но когда обнаружил, что сигнал на плату А1 перегрузки снимается с базы входного транзистора УМ (VT1 или VT2), где его величина составляет всего несколько микровольт, затем отчаянно усиливается в тысячи раз каскадами на VT6-VT8 и VT7-VT9 без обратной связи, закралось подозрение в авральном спасении какой-то сложной ситуации. Ведь более неразумное решение трудно себе представить, так как достаточно было сдвинуться на один резистор (R9 или R10)  и получить нормальный уровень сигнала для платы перегрузки. Подозрение стало крепнуть при дальнейшем анализе принятых схемотехнических решений в УМ. Стало понятно, что в погоне за предельно малыми цифрами искажений был введён дополнительный усилительный каскад на VT8  (VT11), который поворачивал фазу сигнала на 180º, что превращало традиционную схему усилителя в генератор. Ради сохранения этого каскада и пришлось изменить схему включения усилителя на инвертирующую. А для обеспечения устойчивости получившегося УМ, он был облеплен компенсирующими конденсаторами (8 штук на канал). По-моему – это перебор, а принятое решение ошибочно. В итоге было принято решение вернуть УМ к традиционному неинвертирующему  включению и почистить каскады от паразитных элементов.

Переход к неинвертирующему включению:

1. Входные цепи. Удаляем С11, С12. Изымаем R11, R12 и подпаиваем их параллельно С5 и С6 со стороны печати. Закорачиваем R9, R10.
2. Цепи обратной связи. Удаляем С13, С14, R31, R32, C19, C20. Бросаем перемычки от резисторов R48 и R49 к базам транзисторов VT9 и VT10 соответственно. Заменяем С3 и С4 на неполярные 22 мкФ.
3. Дополнительный каскад. Удаляем VT8 и VT11, замыкаем оставшиеся контакты  К-Э. Отрезаем связь коллектора VT9 с С52 и коллектора VT10 с С53 соответственно. Бросаем перемычку с базы удалённого VT8 на базу VT15 и соответственно с базы удалённого VT11 на базу VT20.

Всё. Перестроились. Монтаж легко ложится на печатную плату. Сразу же надо уменьшить усиление в каскадах VT6-VT8 и VT7-VT9 на плате А1 перегрузки путём удаления электролитов С8 и С9 и изменения R32 до 82 кОм, а R34 до 100 кОм. Иначе при включении почти сразу загорится перегрузка и аварийно отключится выходное реле.

Ну вот, мы вышли на уровень среднестатистического серийного усилителя 80-х годов. Я бы порекомендовал здесь приостановиться и с недельку послушать его на любимой акустике в спокойной обстановке. Кому-то этого уровня будет достаточно, ведь с помощью ручек «улучшайзеров» на передней панели можно получить вполне комфортное звучание. Но если хочется получить комфортное звучание при линейной АЧХ (как это принято в Hi-End), то надо идти дальше. Каким путём идти – каждый решает сам. Мне нравится мой путь. Если у вас есть свой путь, то идите, идите и идите по нему. Когда дойдёте до намеченной точки, то клавиатуру в руки, и поведайте нам об узловых этапах пройденного пути.

---

А пока я поведаю об этапах своего пути доработки этого усилителя. Итак, начнём.

Входной каскад. Как и в УНЧ-50-8 усилителя «Радиотехника У-101», для кардинального повышения качества звука необходимо изменить режим работы транзистора VT1 (VT2), для чего в его коллектор врезаем резистор R121 (R122) величиной 18 кОм. Одновременно введение этого резистора значительно повышает устойчивость усилителя и позволяет  удалить почти все компенсирующие конденсаторы, которыми облеплен УМ в исходном виде. В УНЧ-50-8 мне удалось удалить все компенсирующие конденсаторы в цепях ООС, что поставило в тупик многих экспертов, и моя статья тогда была обозвана как «малограмотная». Но критерий истины – практика, а она подтвердила корректность предложенного мной решения многократно.

Раскачивающий каскад. Состоит из каскодного усилителя на VT15, VT16 (VT19, VT20) и источника тока на VT17 (VT18). Всё бы ничего. Имеет право на существование. Но на максимальных амплитудах опять вылезли выбросы на фронтах прямоугольного сигнала. Оказалось, что реально на плате вместо VD32+VD33+VD34 (VD39+VD40+VD41) стоят резисторы, зашунтированные электролитами, а вместо R115 (R116) стоят диоды VD7 (VD16). Копнул дальше. В источнике тока вместо VD35+VD36 (VD37+VD38) стоит токовое зеркало на VT13 (VT14), опять же зашунтированное электролитом. Такое скопление электролитов вкупе с несоответствием печати схеме стало сильно меня раздражать, и я разнёс всю эту конструкцию «вдребезги и пополам». Восстановил резисторы R115 (R116), но уже в номинале 33 Ом. Собрался заменить VT15 (VT20) на КТ502Е, но заводские товарищи меня опередили. Выкинул VT16 (VT19), а контакты К-Е в печати закоротил перемычкой. Удалил всю цепь опорного напряжения R34+VD32+VD33+VD34 (R37+VD39+VD40+VD41), вернее всё, что там стояло вместо нарисованного на схеме. Удалил всю цепь опорного напряжения источника тока R35+VD35+VD36 (R36+VD37+VD38), вернее того, что там понаставили, и запитал базу VT17 от базы VT5 через резистор R123 номиналом 200 Ом, а базу VT18 соответственно от базы VT6 через резистор R124. Ну вот, выбросы почти пропали. Окончательно они пропали после удаления всех компенсирующих конденсаторов в выходном каскаде.

Выходной каскад. Обычно это двух или трёхступенчатый каскад с общим коллектором (ОК), собранный по двухтактной схеме. Здесь же мы имеем четыре ступени с переворотом фазы посередине, да ещё и с усилением по напряжению. Круто замешано, но не без пользы, как оказалось. Каскад обладает большой термостабильностью и не требует теплового контакта цепи начального смещения VD8-VD11 (VD12-VD15) с радиатором для выходных транзисторов, тогда как для других схемных решений выходного каскада такой контакт жизненно необходим. Это хорошо конечно, но зачем нужно было усиливать сигнал в 13 раз транзистором VT29 (VT30), затем резистором R71 (R72) ослаблять его, когда достаточно было усилить сигнал в 3 раза и целиком передать дальше? Далее, почему ток через первую ступень VT25-VT26 (VT27-VT28) заложили 3 мА, а через вторую ступень VT29-VT30 (VT31-VT32) – всего 1 мА? По-моему должно быть наоборот, т.е. ток по ступеням должен возрастать. Я так и сделал. Увеличил R53 (R54) до 2,7 кОм, уменьшил R63, R66 (R67, R70) до 330 Ом, закоротил R71, R72 (R73, R74). Соответственно удалил все конденсаторы вокруг этих резисторов С29-С32, С33, С34, С50, С51. Также удалил С21, С22, С24, С27. А вот закоротить R43, R51 (R52, R46) не удалось из-за возрастания искажений. Причину пока найти не смог, отступился. Для запаса по устойчивости увеличил С23 (С28) до 120 пФ.

Настройка. При первом включении обнаружилась нехватка тока холостого хода (ток ХХ) по падению напряжения на R79, R80 (R81, R82). Пришлось ввести дополнительно цепям начального смещения VD8-VD11 (VD12-VD15) ещё германиевые диоды Д18. Лет 50 наверно пролежали в хламе, дождались своего часа. Ток ХХ стал нормально регулироваться резистором R39 (R42). Выставил 60 мВ, что соответствует току около 60 мА. Также понадобилось поднять коэффициент усиления  УМ, для чего резисторы R11, R12, R48, R49 были увеличены до 39 кОм.

Ну вот почти всё. При настройке обнаружилось, что сильно греется выходное реле К1 или К2, в зависимости от положения переключателя SA2. Оказалось, что напряжение на обмотку реле подаётся с плавным возрастанием, поэтому обмотка находится постоянно под пусковым током, что и вызывает повышенный нагрев. Нужно было организовать скачок тока, для чего вместо резистора R107 был установлен стабилитрон Д814А, а в проводник, подводящий напряжение +37 В к переключателю SA2 был врезан резистор R6 сопротивлением 470 Ом и мощностью 1-2 Вт. В результате и реле резко срабатывает, и ток через него течёт небольшой, и корпус его не нагревается.

И напоследок про связь общего провода с корпусом. Исходно используются две точки корпусения: на входных разъёмах и в точке связи передней панели с шасси, куда подводится проводник с общего провода на входе в УМ. В итоге ззз-удит левый канал. Попытка убрать одну из точек корпусения приводит к ззз-удению в правом канале. Прыгал, прыгал вокруг, устраивал пляски с бубнами, ничего не помогает. Так и пришлось врезать в упомянутый проводник с общего провода резистор сопротивлением 1 Ом и таким образом снизить добротность петли по земле. После этого ззз-удящая помеха сгладилась в обоих каналах и стала практически незаметной. На этом и успокоился.

Вот теперь кажется всё. Может чего и упустил, так пусть дотошные товарищи дополнят. Не буду утомлять описанием измерений выходной мощности, искажений, АЧХ и т.д. Всё как обычно. Никаких чудес. Можно собирать, и начинать испытания на прочность акустики, стен, пола и нервов соседей. А поскольку звук усилителя значительно очистился и смягчился, стал комфортным при линейной АЧХ, то перечисленные испытания могут затянуться на довольно длительное время.

Подведём итоги. Качество звучания усилителя значительно поднялось. Звук не утомляет. Хочется слушать и слушать. При этом я не менял транзисторы на импортные супер аналоги, не трогал провода в жгутах, не менял все подряд электролиты на современные скоростные, не менял разъёмы. Просто почистил каскады от мусора, исправил монтаж на печатной плате, оптимизировал неудачные схемные решения. По пути удалил из усилителя 12 электролитов (не заменил, а выкинул за ненадобностью), убрал 6 транзисторов, выкинул 20 керамических и 4 плёночных конденсатора, удалил 10 резисторов, изменил номиналы 10 конденсаторов и 12 резисторов, вставил 4 новых резистора и 2 новых диода. Кроваво конечно получилось, но что делать – слишком много неразумных решений оказалось под крышкой этого 10-килограммового монстра.

Сей трактат составлен 26.04.2013

Автор: Николай Васильевич (Nivaga)