Mauri Pännäri: Heräsi kiinnostuspuolijohdepohjaiseen etuvahvistimeen, jonka voisi parittaa sujuvasti kaikkien putkipäätteiden kanssa. Toteutus parhailla audiomikropiireillä tuntui olevan helpoin polku ja päätin yrittää.
Tervehdys pitkästä aikaa kaikille AudioVideon lukijoille. Putkivahvistinrintamalla on itselläni ollut vähän hiljaiseloa. Säröominaisuuksiltaan tähän asti parhaan single ended -päätevahvistimen olen kuitenkin saanut kasaan, soundissakaan ei ole moitteen sijaa. Se on jatkokehitelmä täällä Timo Toikkasen kanssa julkaisemaani PL36- rakennusohjeeseen.
Nyt pääteputkena on SQ (Special Quality) Mullard teollisuusputki EL360 ja keulassa on Philips / Xaerix -tietoliikenneputki E83F. Päätemuuntajat ovat Lundahl LL1664 / 3 kohm / 100 mA.
Hämmästyin kun proto pudotti HP 8903B -analysaattoriini 1 W /1 kHz THD- särölukeman 0,06%. Säröarvo riippuu tässä keulaputken väännöstä, toinen kanava näytti 0,3%. Ei kovin tyylikästä, mutta tällaista se on vastakytkemättömissä vehkeissä! Vaihtamalla siihen samalla jyrkkyydellä toimiva keulaputki, tuli sama hyvä tulos molempiin kanaviin, pääteputket kun oli jo alunperin paritettu hyvin tarkkaan. Särö on reilun puolen vuoden käytössä ajautunut arvoon 0,2% putkien suhteellisen väännön muuttuessa. Sittemmin pääteputki on vaihtunut tyyppiin 12E1, joka on unohdettu hieno 30-wattinen tykki sekä visuaalisesti että parametreiltaan, STC/ITT teollisuusputki. 12E1 sopii samaan 36-kantakytkentään, tähän ehkä voidaan palata jatkossa.
Asiaan
Lähiaika onkin sitten mennyt protoillessa operaatiovahvistimiin perustuvaa linjaetuvahvistinta, johon myöhemmin sisällytin myös RIAA-asteen ja äänenvärin säädöt. Proto lähti soimaan yli vuosi sitten ja ja lopputulos on itseäni tyydyttävä kaikin puolin. Tämä vahvistin ei ole “Blameless”, kuten D. Selfin jotkut tekeleet, vaan pitkään haettu ja kuuntelulla testattu näkemykseni hyvälaatuisesta minimalismista.
1980-luvulla olin hyvinkin aktiivinen uusien vastalanseerattujen oparityyppien kanssa, ja silloisessa Hifi-lehdessä esiteltiinkin LF356, LF357, NE5533, TL072 ja OP27/37 -piireillä rakentamiani etuvahvistimia, joista parhaiten on jäänyt elämään kaksiasteinen 5533-pohjainen RIAA. Se on aivan käypää valuuttaa tänäkin päivänä ja löytyy kirjasta ‘Tee itse elektroniikkaa’.
Tavoite vielä parempaan
Muutamia ankaria lähtökohtia asetin kun ryhdyin suunnittelemaan itselleni tämän päivän versiota, jotta julkaisukynnyskin, joka on itselläni noussut kovin korkealle, mahdollisesti ylittyisi.
Ensimmäiseksi: Äänenlaatu pitää saada sellaiseksi että laitteen kehtaa laittaa minkä tahansa putki- tai puolijohdepäätteen eteen ja vielä niin, että kun hana on kiinni, systeemin peruskohinatason määrittää aina päätevahvistin.
Toiseksi: Monimutkaiset akateemiset härvelit servoineen pitää sulkea pois ja pyrkiä hyväsoundiseen minimalistiratkaisuun, joka on loogisesti selkeä ja kenties jopa houkutteleva kaupalliseeen monistukseen. Kolmanneksi: virransyöttöön on lisäksi panostettava. Lohkokaaviosta tuli tältä pohjalta seuraavan kuvan mukainen.
note 1: gain can be tailored upwards/downwards by chancing one resistor
note 2: toggle or high quality rotary switch for 2…n inputs, or a relay arrangemnet
note 3: high quality 2 x on-on toggle (e.g. C&K), rotary sw or a relay arrangement
note 4: Best Quality, 2 x 10 kohm ALPS used in the prototype, down to 2,5 kohm can be used. A step attenuator could also be utilized
General notes:
1. This pre- amplifer is finalle based on using low- noise fet- input operational amplifiers in all stages. It gives the freedom of ignoring meaning of current input noise at all inputs.
2.The low impedance volume potentiometer is placed at the output. The basis for the choice is, that if placed it in front of the inverting 2…5 x line stage, sensitive end amps may introduce basic noise
Rakentaminen ja kokeilu lähtivät liikkeelle linja-asteesta. Minulle oli sen enempää miettimättä selvää, että teen sen invertoivalla vahvistimella, sillä kun on meriittinsä ainakin minun korvilleni. Ei-invertoiva sisäänmenokin voidaan ehkä maadoittaa suoraan, jolloin saadaan yksi kohinaresistanssi pois laskuista. Tämä saadan kyllä huonomman common mode -käytöksen kustannuksella, mutta sillä ei ole tässä merkitystä.
Voimakkuusäätimen paikka oli taas kerran mietinnässä. Viimeiseksi ketjussa sijoitettu pieni-impedanssinen (logaritminen 2,2 ohm tai 5 kohm) voimakkuudensäädin nollilla sulkee tässä koko etupään peruskohinan ja määrittää siis systeemin peruskohinan päätevahvistimen peruskohinan tasoon. Etupäästä summautuva aina vääjäämätön pienempi tai suurempi peruskohina hukkuu sitten signaaliin hanaa avattaessa.
Turhat kondensaattoritkin piti saada pois ja tämä johti lopulta fet-ottoisiin opareihin, niissä kun biasvirta on pikoampeeriluokkaa ja offsetti pysyy aisoissa.
Topologiat ja komponenttikokeilut
Ensimmäinen kokeiluni linjaan oli kylläkin bipolaari-videopiiri LM318 (50 MHz). Äänenlaatu oli oikein hyvä ja olisin kelpuuttanut piirin enempiä kokeilematta heti jatkoon mutta se osoittautui liian herkäksi värähtelemään harrastajan kytkentöihin ilman ylimääräisiä kompensointikomponentteja ja luovuin tämän jatkokehittelystä.
Lopulliseen kytkentään jäi sitten monien kokeilujen jälkeen Texasin TLE207x, joka on evoluutioversio vanhasta mainiosta TL07x-sarjasta. Linja-asteen ottoimpedanssi on 33 kohm ja vahvistusta on helppo muuttaa vastakytkennän pitkittäisvastuksella, jonka voi myös korvata kanavakohtaisella 220 kohm -potentiometrillä, jolloin näillä voidaan säätää myös kanavatasapainoa.
Protossani on kiinteä 3-kertainen linjavahvistus. Helpoin tapa vaihtaa gainia olisi ehkä miniatyyrivipukytkin, jolla invertoivan linja-asteen pitkittäisvastus shuntataan (vaikka “lennossa”) puoleen arvoon esim. 6-kertaisesta gainista (esim. 180 kohm → 90 kohm).
Äänenvärin säätöaste on toteutettu aktiivisena Baxandall-versiona, vanhan koulukunnan poikittaista passiiviratkaisua (a’la Köykkä ja muut kitarapuolen “tonestakit”) en edes miettinyt. TLE207x toimii myös tässsä oikein hyvin. Basso- ja diskanttisäädön käännepisteet on sijoitettu tavallista ulommaksi 1kHz:stä ja bassokorostus putoaa pois pelistä 20 Hz käännepisteessä 6 dB / oktaavi. Tämä oma keksintöni eliminoi myös edeltävän asteen offsetin monistumisen lähdössä bassoa lisättäessä.
Alunperin toteutin proton niin, että 4 x 2 -vaihtokytkimellä värinsäätöasteen säätökomponentit poistuivat pelistä. Jatkopohdinta johti fiksumpaan ratkaisuun jossa poistetaan koko säätöaste ketjusta vaihtokytkimellä. Särömielessä tämä on yksi ja hailea, mutta itselleni puristinen vaihtoehto. Mainiota tässä on se, että sähköisen signaalin absoluuttivaiheesta kiinnostuneet voivat tässä kytkimellä lennossa kääntää vaiheen ketjussa ottamalla värinsäätöasteen mukaan säätimet keskiasennossa.
RIAA:n pitää paitsi mittautua, myös soida kauniisti
RIAA-aste on toteutettu yhden asteen ns. Baxandall-versiona (viite 1) ja 1 Khz -vahvistus on 37 dB. Valintaperusteenani on korvalleni hyvin natsaava vinyylitoisto. Taannoisissa tekeleissäni on yleensä ollut toinenkin (lineaarinen) vahvistusaste, mutta tässä halusin yksinkertaistaa topologian ja silti säilyttää laadun, kiitos hienojen uuden sukupolven opareiden. Olen toteuttanut vuonna 1982 tämänlaisen kytkennän silloin juuri lanseeratulla BB OP37:lla silloiseen Yamahan lippulaivaani, CR1020 viritinvahvistimeen.
Oma kritiikkini ja kysymysmerkkini tässä kohdistui diskantin yliohjausvaraan, joka jää tässä vääjäämättä pienehköksi kun gaini on melko suuri. Tätähän piti katsastaa käytännössä. Omatekoisella huippuarvomittarillani (mittaa / jättää pitoon jännitteen maksimihuipun) suoraan operaatiovahvistimen lähtönastasta mitatut huiput olivat 2 V:n luokkaa (signaalitason piikit alle 800 mV) kun soitin kaikkein pahiten naarmuuntuneita levyjäni AT95E:llä, ja sama mittaus lähdön passiivisen 2120 Hz:n RC-lenkin takaa antoi enää n. 800 mV:n suuruisia rapsujen piikkijännitetasoja pienemmän (piikit alle 400 mV) äänitysmateriaalin päällä.
Havaintoni: aidot signaali- ja häiriötasot 2120 Hz:n yläpuolella pienenevät voimakkaasti ja tästä asteesta voi huoletta ottaa jopa 40 dB jos tarvitsee (protossa nyt 37 dB, ei ehkä riitä joka lähtöön), moderneissa opareissa jää silti bassopäähän (josta näin liki 60 dB on syöty vahvistukseen) vastakytkentävaraa 40 – 70 dB oparin open-loop vahvistuksesta riippuen. Kolme fet-ottoista operaatiovahvistinta vaihtoehtoina tarjoten sopii tähän käyttöön mainiosti: TLE2071, OPA 134 ja OPA637. Näissä on erilainen offset- säätö, mutta ilman sitäkin pärjää. Offsetti jää pahimmillaan oparityypistä ja yksilöstä riippuen jonnekin pariinsataan millivolttiin ja aste pitää tällöin erottaa jatkoketjusta 2 uF / 63 V -lähtökondensaattorilla (esim. WIMA MKP). Tähän voi myös halutessa mitoittaa tunnetun 20Hz:n käännepisteen.
MM-liitännän käytännöllisessä suunnittelussa ei mielestäni kannata tavoitella taivaita signaalikohinasuhteen kanssa. Oikosuljetun MM- oton vaikkapa 73 dB:n painottamattomasta S/N- arvosta ei ole jäljellä kuin alle 70 dB kun rasia kytketään ja vielä vähemmän kun neula lasketaan levylle (viite 2). Siksi TLE207x-piirikin toimii tässä mainiosti, vaikkei kohinaltaan ihan parasta huippua edustakaan.
Linja-aste on suoraviivainen invertoiva operaatiovahvistin, johon voi laittaa parhaaksi todentamansa lutikan. Omassani toimivat hyvin TLE2072, OPA2134, OPA627 ja Burson V6 (Classic tai Vivid). Näillä kyllä pärjää. THD- särövertailut näiden välillä ovat mielestäni merkityksettömiä, kaikissa on pilkun jälkeen kaksi nollaa (1kHz, invertoivalla gainilla 3x, 3V ulos). Jos ei käytä RIAA:aa, ja värinsäätöjäkin käyttää laiskasti, koko etupään laadun ydin on tässä (virransyöttö tietysti mukaanlukien).
Baxandall-äänenvärinsäätöasteeseen sopivat samat piirit kuin linja-asteeseenkin, ja niiden kombinointi linja-asteen piirien kanssa tuo kokeilijoille lisää kokeiluvaraa. Itse kun käytän äänensävynsäätöjä tosi vähän, TLE2072 toimii tässä mainiosti.
Pitkä tie protoilusta rakennussarjaksi
Nämä kokeilut ja prototyyppi johtivat yhteistyöprojektiin Uraltone Oy:n kanssa ja noin vuoden puurtamisen jälkeen saatiin loppukesästä 2021 ensimmäiset rakennussarjat myyntiin. Tämä yhteistyö on kyllä hieno palanen suomalaista DIY-kit-historiaa, vaikka nyt itse sanonkin.
Tämän suppean katselmusluonteisen artikkelin myötä AudioVideo.fi ja Mauri Pännäri toivottavat kaikille lukijoille Hyvää Joulua ja Onnellista Uutta Vuotta.
Viitteet:
1: P.J. Baxandall: “LETTERS TO THE EDITOR, Comments “On RIAA Equalization Networks” (an earlier AES article by Stanley P. Lipschitz, editors note), Journal of the Audio Engineering Society, Jan/Feb 1981, VOL 29, Number 1/2
2: B.I.Hallgren:” On the Noise Performance of a Magnetic Pickup”, Journal of the Audio Engineering Society, September 1975, VOL 23, Number 7.
Klikkaa alla olevaa linkkiä päästäksesi UralTonen rakennussarjaosioon. Sieltä löytyy myös tämän esivahvistimen rakennussarja sekä sellaisenaan että ICEpower-päätevahvistimella terästettynä täydellisenä integroituna vahvistimena.
Kuvat: Mauri Pännäri ja Samu Saurama
Kommentointi suljettu.