Po skúsenostiach s prvou stavbou mostíkového zosilňovača s autotrafami som chcel vyskúšať postaviť aj “obyčajný” zosilňovač s obyčajným autotrafom a tiež vyskúšať iný návrh oveľa lepšieho autotrafa. Pri svojom poslednom návrhu som vymyslel autotrafo veľmi jednoducho, kde jednotlivé vinutia nasledovali postupne za sebou. Tentoraz som sa snažil ale navrhnúť autotrafo s nižším rozptylom a tak, aby bolo absolútne dokonalé a optimalizované. Počítal som ho celkom dlho, na čas odložil a po pár mesiacoch sa zase vrátil späť, prepočítal, vylepšil, a myslím že som navrhol asi najlepšie trafo aké sa mi kedy podarilo.

Parametre zosilňovača

• Výkon 2x300W RMS do 2Ω / 4Ω / 8Ω
• Skreslenie <0,001% pri plnom výkone <0,005%
• DF >100
• SR ~25V/us
• FR rozsah 7Hz - 160kHz -3dB // pre plny vykon cca od 20Hz

Konštrukcia

Ovládacia elektronika pre softstart je koncepčne veľmi jednoduchá. Obvod 555 plní funkciu zapínania tlačidlom. Zároveň je tu implementovaná funkcia remote on cez optočlen. Po zapnutí sa zruší reset obvodu CD4060 ktorý spustí ocilátor indikovaný blikaním diódy LED. Po ubehnutí predvoleného času sa skratujú výkonové odpory pomalého nábehu výkonového transformátora a zmení sa farba indikaťnej LED diódy. Tento modul je zároveň prepojený s menšou doskou vstupov s ďalšími doplnkovými funkciami ako remote in/out, mute audio signálu, a napájanie chladiacich ventilátorov podľa úrovne vybudenia.

Doska plošných spojov

Doska pločného spoja - "Control Board"

Zdroj

Zdroj zosilňovača je spoločný pre obidva kanály a je tvorený 600W audio-grade toroidom s filtráciou 2x40mF. Toroid je super tichučký a vôbec ho nepočuť. Orientáciu toroidu voči výstupným transformátorom som testoval vo všetkých možných aj nemožných polohách až som našiel tú správnu kde je najnižší brum. Výsledkom je absolútne dokonalý odstup od rušivých napätí.

Koncový stupeň

Koncový stupeň nie je nič nové, klasický symetrický diferenčný zosilňovač tvorený s 2N5551/5401 a s rozkmitovým stupňom SA1381/SC3503 a za tým “trojitý darlington” kde sú budiče 4793/1837 a koncové tranzistory Toshiba 5200/1943. Kľudový prúd je cez násobič U_be  BD139. Prúd budičmi je celkom veľký na to aby zvládal bezproblémov budenie aj veľmi nízkych impedancií - v tomto prípade autotrafo. Tu je aj ďalšia výhoda autotrafa - vďaka nemu môžem navrhnúť zosilňovač do veľmi nízkej impedancie pri nižšom napájacom napätí ktoré je ±50V bez záťaže a maximálne využiť SOA troch párov koncových tranzistorov. Zároveň je možné nastaviť relatívne vysoký kľudový prúd koncovými tranzistormi bez nezmyselne vysokého odberu celého zosilňovača. Prúdovú ochranu som navrhol tak, aby bez problémov zvládla fungovať aj do veľmi nízkych impedancií bez obmedzenia. Veľmi zložité bolo dopasovať spätnú väzbu. Paradoxne bolo problémom práve “rýchle” autotrafo, takže všetko moje snaženie bolo trochu kontraproduktívne. S párovaním tranzistorov som si veľmi nelámal hlavu, ale potom ma to štvalo že mám asi 10mV_DC offset na výstupe, čo som neskôr doladil zmenou odporu v jednej polovici vstupného diferáku a DC offset mám tým pádom na nule, vďaka tomu aj nulové DC sýtenie výstupného trafa.

Výstupné autotransformátory sa mi podarilo navrhnúť tak, že je vždy “sekundár” obložený z oboch strán “primárom” (resp. spoločným vinutím) a zároveň sú počty závitov rozvrhnuté tak že vždy je dané vinutie tvorené kompletnou vrstvou na kostričke v správnej hrúbke drôtu pre danú impedanciu, a zároveň sú počty v správnom pomere aby pasovali jednotlivé impedancie, a zároveň je celkový počet závitov pre dané jadro taký, aby bola spodná frekvencia dostatočne nízko.

2Ω vinutie je najviac prúdovo namáhané a je preto najkratšie zo všetkých vinutí a má najnižší DC odpor. Zároveň trafo funguje stále ako step-up, len pri 2Ω odbočke funguje ako step-down, a vtedy je akurát toto 2Ω vinutie "primárom" takže je vtedy výhodné že leží priamo na jadre ako prvá vrstva. Štýl vinutia je prispôsobený tak, aby vždy vinutie začalo aj skončilo na tej strane kostričky, kde sa prepája s ďalším vinutím - úplnou náhodou sa to podarilo tak, že na jednej strane kostričky je vstup a na druhej výstupy. Priznávam sa že toto je úplna náhoda a nebol to úmysel. Ako vidíte je pri výpočte spolu zladených neuveriteľn veľké množstvo premenných, ale všetko do seba dokonale zapadlo. Výsledkom je snáď najdokonalejšie autotrafo, čo sa nakoniec ukázalo trochu na škodu, pretože bolo až priveľmi dokonalé, čo robilo trochu problémy… Nakoniec po dlhom dolaďování a kompenzovaní sa podarilo a výsledok je super.

Zapojenie vstupnej časti zosilňovača

Celková schéma

Celkové zapojenie koncového zosilňovača

Doska plošných spojov

Doska pločných spojov koncového zosilňovača

Mechanická konštrukcia

Mechanická konštrukcia je trochu netradičná ale má svoju logiku. Celý zosilňovač leží na nosnej konštrukcii ktorú tvorí nerezové chassis. Na tomto sú z hornej strany upevnené všetky komponenty a zo spodnej strany je vedená kabeláž čo okrem iného dobre vyzerá. Zo spodu je namontovaný aj modul zapínania a softstartu a pod transformátormi ešte aj priečna výstuha proti prehýbaniu. Na tejto je ešte chladič s diódovým mostíkom. Nerezové chassis je použité nie len preto že je oveľa pevnejšie ako klasická oceľ, ale hlavne z dôvodu že je nemagnetické a neprenesie rušenie do výstupných transformátorov. Na vrchu hlavného chassis je namontovaná konzola pre pevnejšie prichytenie predného panelu a tiež zadný panel obsahujúci ventilátory pre lepšie chladenie. Na vrchu toho všetkého je už len krycí plech tvaru U.

Prvé dojmy z testovania

• Malá vstupná citlivosť, chce to necelých 2,5V_RMS signál pre plný výkon
• Najnižšie frekvencie to hrá velmi pekne a hlboko bez zaváhania, krásna dynamika a detaily. Nič co by mi vadilo. Keby som nevedel že sú tam schované trafa neveril by som
• Ak reprosústavu napojím na rôzne odbočky, je zaujímavé aký vplyv to má na celkový prednes. Napr. 4Ω reprosústava na 2Ω alebo 8Ω odbočke. Samozrejme že to bude dané rôznou úrovňou hlasitosti a klamem sám seba, ale mám pocit že na vyššej odbočke je viac detailov čo je dané len inou hlasitosťou
• Nulový brum. Z toho som dosť prekvapený. Obzvlášť ak si zoberiem veľmi veľký toroid hneď vedľa vystupákov. Orientácia sa podarila na jednotku
• Dosť ma prekvapilo že ani pri zapnutí nič nelupne. Čakal som aspoň nejaký ťukanec alebo niečo, ale nič

Výsledky meraní zosilňovača

2Ω

4Ω

8Ω

4Ω PWR

16 hz 4Ω

100 kHz 4Ω

3 Hz

4Ω 470n Complex

Sínus 20 kHz

Obdĺžnik 2Ω

Obdĺžnik 4Ω

Obdĺžnik 8Ω