DIY ради настоящего Hi-Fi. Часть третья: «Империя наносит ответный удар»

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com (подробнее »)
| Записки разработчика | Своими руками (DIY)

В комментариях к прошлым статьям (первая и вторая) многие высказались по поводу превосходства усилителя в классе – «Д» над усилителями, рассмотренными мной. Были высказаны мнения, что при прочих равных, изготовление усилителя в классе – «Д» проще, дешевле и звук обладает сравнимым (а некоторые утверждали, что превосходит) качеством. Так как в моих статьях я стараюсь показать, как сделать усилитель с нуля, а не собрать их покупных плат, приступим к созданию усилителя в классе-«Д».

Посвятив этой теме некоторое время и сравнив различные варианты, я пришел к выводу, что сделать DIY-еру сразу что-то типа n-Core Hypex – нереально. Для этого нужно долго и кропотливо изучать принципы работы таких устройств, что не для всех является приемлемым, как по временным, так и интеллектуальным затратам. Вывод из этого – обратить взор на микросхемные решения, коих в большом разнообразии представлено сейчас на рынке.  Почитав на профильных форумах отзывы по качеству звука и соотношении его к мощности, выбор пал на микросхему TPA3255 от Texas Instruments. Данная микросхема имеет 4ре встроенных усилителя в классе-«Д» и может выдать (при искажениях 10% THD+N на 4 Ом.) до 315 Вт на канал в стерео варианте включения (BTL конфигурации). Или 260 Вт при искажениях, не превышающих 1%.  Ширина питающего напряжения от 18 до 53,5 вольт. По заявлению разработчика, микросхема выдает высококачественное звучание (пару раз в datasheet проскальзывает слово HI-END) и является при этом очень энергоэффективной. Изюминкой данной микросхемы является возможность ее включения с цепью обратной связи (что дополнительно снижает и без того небольшие искажения).

 

***

— Темная сторона сильнее?
— Нет. Легче, быстрее, соблазнительнее
.

© мастер Йода

                                                                                                               

Прочитав datasheet на микросхему, с оптимизмом приступил к изучению остальных брошюр производителя (благо их несколько и там много нужной информации), связанных с микросхемой, для построения своей платы. Зачем нужна своя плата — обязательно спросит в комментарии въедливый читатель. Ну, во-первых, потому что мне нравится все делать самому. Во-вторых, платы, изученные мной, мне не понравились как по топологии, так и по примененным комплектующим (тем более, что они продавались в сборе). Ну и платы, где все было хорошо с предыдущих точек зрения, имели не очень адекватный ценник. 

 После около десятка итераций возник финальный вариант платы (а также схема), который можно увидеть на рисунке ниже.

 

Ссылка на Gerber (для производства платы) хотя они никому и не нужны (поэтому эта часть будет, вероятно, заключительной).

Гнев, страх, агрессия! Это Тёмная сторона Силы. Легко приходят, но тяжела цена за мощь, которую они дают.

© мастер Йода

                                                                                                                                                

Пока с виду все кажется довольно легко и просто. Какие же подводные камни нас ждут при изготовлении усилителя класса – «Д»?

Начнем с того, что нам нужен блок питания. Его можно сделать как трансформаторным (как в случае классических усилителей звука), так и импульсным. Допустим, мы отдельно купим (а не сделаем с нуля), например, импульсный блок питания. В идеале нам нужна еще плата с фильтром C-R-C или даже С-L-C, на котором будут емкости основного питания, а также вспомогательного. Данная микросхема имеет три входа питания 12в., а также двух полярное (-12 в. — 0 +12 в.) стабилизированное питание операционных усилителей, инвертирующих входной сигнал, делая его дифференциальным, что необходимо для задействования всех четырех внутренних усилителей микросхемы (иначе в режиме BTL половина микросхемы будет не задействована). В идеале, если делать все питания отдельными стабилизированными, сложность блока питания приближается к сложности аналогичного блока питания ЦАП (там, правда, еще и стараются питать от разных обмоток трансформатора все питания). Но по заверению многих, такая сложность не требуется (разница не слышна) и все входы микросхемы, требующие +12 в. можно запитать от одного стабилизатора, не потеряв сильно в качестве звучания. Можно пойти дальше и запитать микросхемы ОУ также однополярным питанием, объединив с предыдущими, платой будет обязательное использование в цепи сигнала разделительных электролитических конденсаторов. Но охватив последние обратной связью, мы снизим до минимального, их негативное влияние на звук.

Вторым подводным камнем стало необходимость использования недешевых комплектующих в выходном фильтре усилителя: индуктивностей и конденсаторов. Причем есть их модификации с совсем неприличной стоимостью. Место их применения и качество критично влияет на звук.  Можно поставить дешевые колечки с тонким проводом (какие обычно на Алиэкспресс и ЧиД), а можно из спец. сплава, да намотанные плоским проводником, что значительно дороже, но и настолько же лучше по звуку (искажениям). Остальные качественные комплектующие тоже не повредят – здесь все, как и в усилителях класса — «АБ», рассмотренных мною ранее.

Следующий камушек – необходимость иметь приличное оборудование для пайки микросхем. Паяльная паста, паяльный фен или, что еще лучше паяльная станция с термостабилизацией – здесь просто необходимость. Как, впрочем, и прямые руки: работа по пайке микросхем с близким расположением выводных контактов — практически равна ювелирной, в отличии от пайки транзисторов (даже SOT-32).  

Еще один, довольно существенный камень – необходимость специфической защиты, способной работать с усилителями в мостовом режиме. Обычно защита от постоянного напряжения на выходе, способного поджарить динамики АС, работает относительно «земли». Можно, конечно, отказаться от нее совсем, положившись на то, что такого не случится или если случится, то микросхема умрет совсем, а не выдав вместо сигнала постоянное напряжение… Можно просто поставить на все 4-ре выхода по электролиту большой емкости, но, как Вы понимаете, в случае качественных акустических систем высокого уровня как первое, так и второе – неприемлемо. Одно дело ставить такое в «бумбоксики», цена динамиков, которых пару долларов, другое — где динамики в сто-двести раз дороже. Впрочем, тут даже не столько страшны электролиты на пути сигнала, сколько их размер и емкость. Емкость должна быть большой, чтобы конденсатором, как фильтром не отрезались самые низкие частоты. А качественный конденсатор большой емкости опять же не дешев.

Долго думал заказать или не заказывать платы, все время что-то корректируя исходный файл, наконец, решился — заказать. К тому моменту, когда платы пришли на Почту, как это часто бывает, интерес к проекту угас и переметнулся на другой.

И все же желание дописать эту статью, расставив все точки над «i» со временем победило. Собрав волю в кулак, я довел проект до стадии, когда возможно все отслушать и сравнить с тем, что есть у меня на данный момент. Как раз и уже давно купленный и лежавший без дела корпус пригодился.

Я сказал тебе правду. Правду — если смотреть на неё с определённой точки зрения. Многие из тех истин, которым мы доверяем, являются таковыми лишь тогда, когда мы придерживаемся определённой точки зрения. 

©   Оби-Ван Кеноби

                                                                                                                               

     Подключив его на свой страх и риск в основную систему (как видите, блока защиты там нет, полностью положился на защиту, встроенную в микросхему), с известной долей скепсиса запустил первую композицию: «Titanium feat. Sia  — David Guetta, Sia».

     Хм… А ведь очень даже неплохо! Довольно качественное «взрослое» звучание. В целом звук «светлый» и слегка ярковат. Очень четкий артикулированный верхний бас, что, впрочем, для устройств этого класса довольно распространенное явление. Но TPA3255 делает это не выпячивая его, как, например, tpa3116d2, а ровно, аккуратно, в меру. Также усилитель прекрасно воспроизводит нижний (sub) бас. С чем, например, микросхемы LM3886 и TDA7293 не справляются от слова «совсем». Да и верхний бас у них не настолько передает энергетику удара (особенно, если у Вас напольные акустические системы с басовым динамиком большого диаметра). Здесь звук ближе к усилителю классической схемотехники (Apex AX-14), в который установлено две пары выходных транзисторов. С одной парой в нем бас тоже немножечко «размыт».

     После включил трек «Rihanna – Rehab». Все довольно прекрасно, единственное, услышал некоторое подчеркивание «сибилянтов». Так как на пути сигнала стоит однослойная керамика типа НП0, а не обычная многослойная, склоняюсь, что дело все же в работе самой микросхемы (возможно далекие моды несущей частоты накладываются на основную). Но возможно замена НП0 на пленку типа Wima FKP2 и устранило бы эту небольшую проблемку. 

     Следующим треком был «Cher — Strong Enough». Здесь ждал следующий сюрприз. Контральто Шер немного потеряло в мощи и наполненности, голос стал не то чтобы выше, низкие ноты не кажутся выше, тембр стал более женственен, но и легковесен. Аналогичная ситуация ждала меня с «Lana Del Rey — Doin Time», «Sade — Smooth Operator».

    Так как усилитель сравнивался с усилителем класса АБ достаточно высокого уровня (в магазинах ценники на такие начинаются от двухсот тыс. рублей), то, как итог всему, можно смело сказать, что усилитель получился достаточно хорошего уровня и подавляющее большинство меломанов он бы устроил полностью. Но и изготовление его не настолько простое, как усилителей, описанных в предыдущих двух статьях. Изготовив полностью самостоятельно такой усилитель, можно смело двигаться на следующий уровень и браться за цифроаналоговый преобразователь (DAC). Нечто вроде такого:

 

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

52 комментария

Л
Стоило ли вводить общую ООС по напряжению?
locki
Мое мнение: однозначно — да. Но уши у всех свои.
Кого-то, например, и просто индуктивности, как слева на фото, где их несколько, устраивают…
Последний раз редактировалось
Л
В даташите на TPA3255 нет ООС. Я слушал как звучит эта микросхема в стандартном включении и её плюс в том, что звук не классический «транзисторный». При введении ООС по напряжению противоЭДС от катушки динамика через неё возвращается на вход усилителя, подмешиваясь к полезному сигналу и в итоге получается не совсем то, что хотелось бы. А так да, звучание детальное, воздушное, с уклоном в светлую сторону, но от него немного устаёшь. В отличии от JLH1969. И фильтр на выходе рассчитан на нагрузку 4 ом. При росте импеданса нагрузки он уже пропускает много ультразвука на выход.
Syncaine
Интересная тема, не хватает только измерений.
b
«Во-вторых, платы, изученные мной, мне не понравились как по топологии, так и по примененным комплектующим (тем более, что они продавались в сборе). ».
После этого, надо полагать, покупать готовую плату с Алиэкспресс — совершенно неприемлемо? Или если нет лишних ₽200000, всё-таки можно?
m

Ответ bigfoot_tmn на комментарий
покупать готовую плату с Алиэкспресс — совершенно неприемлемо?


Кроме плат с али, есть TPA3255EVM. Автору, вестимо, $150-200 слишком дорого показалось.
b
А где это продаётся?
m
Не знаю, где вам удобнее. Гугл показывает, что оно есть под заказ в терраэлектронике, например, и в Тюмень они доставляют как-то.
locki
А она разве не похожа один в один на те, что китайцы скопировали практически 1:1 и продают на Али (как на втором фото)? -)))
Ну, не устроила — да.
m

Ответ locki на комментарий
А она разве не похожа один в один на те, что китайцы скопировали практически 1:1 и продают на Али (как на втором фото)?


Я не знаю, что там бывает на али, а со вторым фото ничего общего.
locki

Ответ murka на комментарий
Ответ locki на комментарийА она разве не похожа один в один на те, что китайцы скопировали практически 1:1 и продают на Али (как на втором фото)?
Я не знаю, что там бывает на али, а со вторым фото ничего общего.


Ну, давайте сыграем в «найди 10 отличий».
1. https://www.ti.com/diagrams/tpa3255evm_tas3255evm-image-boardangled.jpg
2. https://skr.sh/s5PSMxuEwds
от перестановки мест конденсаторов, там особо ничего не поменялось. Смысл тот же.
PS ^ Ну понятно, что ТИ вывела все 4ре входа, а китацы сделали пред с ОУ… Но если Вам лишь бы поспорить и оставить за собой последнюю фразу, то ладно
Последний раз редактировалось
m

Ответ locki на комментарий
от перестановки мест конденсаторов, там особо ничего не поменялось. Смысл тот же.


Ну так общий смысл — он в классе D везде примерно тот же :D. Вопрос в нюансах.
d
Так зачем DAC, это лишнее преобразование цифра-аналог-шим. Надо было ставить DSP типа inersil, или TI кажется тоже что то выпускает. Цифру ведь лучше напрямую в ШИМ конвертировать, избавиться от посредников?
locki
Да, там TASxxxx есть микросхемы… Но, насколько я понял, там не совсем все без преобразований… Но не вдавался, надо уделить время, пожалуй, и ей.
m
Можно поставить дешевые колечки с тонким проводом (какие обычно на Алиэкспресс и ЧиД), а можно из спец. сплава, да намотанные плоским проводником, что значительно дороже, но и настолько же лучше по звуку (искажениям).

Так обратную связь для того и делают в этой схеме, чтобы избавиться от влияния дросселей. А если они продолжают влиять, значит, ерунда получилась.
locki
Если бы ОС совсем все убирала — это было бы волшебно.
Однако давайте рассудим логически, как домохозяйка: если в звуке что-то исчезло совсем — откуда оно вновь появится?
m
Да, вы правы. Посмотрел даташит — дешёвые дроссели всё равно начинают сильно искажать гораздо раньше. Правда, в даташите ещё написано «It is best to keep the feedback components close to the device so the feedback signals are not subject to significant distortion or noise», а у вас цепь обратной связи длиной чуть ли не во всю плату. Так что тут очень нужны сравнительные измерения — есть вопросы к топологии.
locki

Ответ murka на комментарий
… а у вас цепь обратной связи длиной чуть ли не во всю плату. Так что тут очень нужны сравнительные измерения — есть вопросы к топологии.


Сможете сделать короче, пришлите фото.
Последний раз редактировалось
m
Нет, конечно, с какой стати мне вас учить?
d
я пришел к выводу, что сделать DIY-еру сразу что-то типа n-Core Hypex – нереально.

между тем его уже давно сделали, есть даже ролики на трубе — ncore усилитель, набрать в поиск.
locki
Там очень хорошо разбирающийся в теме парень (и кажется, он уже юр. лицо открыть и продавать собирается, скоро подорожает — успейте прикупить его посл. версию). Я столько времени уделить этому не мог /не хотел.
I
фигней вы страдали, второе фото платы впс целиком бы не строило, и нтз там осеовательный, а не светлый
m
Собрав волю в кулак, я довел проект до стадии

До стадии выкидывания и использования платы DrModd с вегалаба :D? http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=86647&page=4&p=2737008&viewfull=1#post2737008
А усилитель по продаваемой автором схеме вообще хоть раз собирался, или тут сферический проект в вакууме :D? Интересуюсь, потому что в магазине pcbway та же самая фотография собранной платы.
locki
Делалось, и с ним совместно в итоге делалось тоже: -)
Там много вариантов, даже с БП на общей плате было...
Впрочем, спросите его сами, раз не поленились и нашли часть (потом все перенеслось в ВОТСАП).
Последний раз редактировалось
locki

Ответ murka на комментарий
по продаваемой автором схеме


Да кому тут что продашь??? Шутишь или реально думаешь ради этого статья??? Редактор попросила дать ссылку, вот и дал. Изначально в тексте было: «Ссылку на Gerber (для производства платы) давать не буду, так как показала практика, к
сожалению, – оно никому не нужно (кстати, поэтому эта часть будет, вероятно, заключительной).»
PS^ Вот хотел же не вступать в диалог вообще, что бы кто ни написал… зачем написал…
Последний раз редактировалось
m

Ответ locki на комментарий
Да кому тут что продашь?


Вопрос уже не только про ixbt, как-то по факту так вышло, что в магазине получилось подложное фото.
locki
Del
Последний раз редактировалось
m

Ответ locki на комментарий
Впрочем, спросите его сами


Шта? Это ваш обзор, и именно вам вопрос, откуда в нём левое (?) фото. И вам же вопрос, собиралось ли что-либо по вашей схеме или это просто абстрактная картинка, а все ваши впечатления — о чужом усилителе.
locki
У меня на этот бред, только один вопрос, тебе по кайфу в каждую мою статью в коммент говно писать?)
Если да, то ради твоего удовльствия пиши еще. Отвечать, впрочем, больше не стану
Последний раз редактировалось
m
На какой ещё бред, алё! У тебя в статье совершенно явно не та картинка! Объясни, что за ерунда происходит!
locki

Ответ murka на комментарий
На какой ещё бред, алё! У тебя в статье совершенно явно не та картинка! Объясни, что за ерунда происходит!


Ок. Последний раз. Специально для тебя. Эта ревизия подходит в этот корпус (так как там стаб 12в сразу на мат. плате), а той прошлой требует другой более крупный блок с отдельными линиями +- 12в. Та в корпус не влезла бы. А про эту как раз и написано, когда пепечисляются приемлимые компромиссы
locki
Если Кикад есть, вот тебе из последнего архив https://yadi.sk/d/l9KbuJ6JKD9iAA
m
И что? Это схема DrModd, которую он тебе любезно дал.
locki
Там вообще-то был (удалил) весь проект со схемой печаткой и BoM — Бери и делай
locki
del
Последний раз редактировалось
m
1. Почему ты называешь это ревизией — это же вообще не твоя плата? А если твоя, то почему ты не привёл именно её схему?
2. Вопрос остался: ты собирал плату по приведённой схеме? Почему нет её фотографии?
3. Что именно ты прослушивал?
Все эти вопросы очень не праздные, т. к. схема DrModd лучше, IMHO.
locki
Ок. Продолжим.
Во-первых, он просто отказался от упоминания участия в статье. Его право. Сказал пиши, что только твое.
Во — вторых, «его схема лучше» — напиши в чем разница между «его» (как ты ее называешь) схемой и моей.
«Что именно ты прослушивал?» — обе и из Чип и Дип еще третью (она без ОС).
m

Ответ locki на комментарий
Во — вторых, «его схема лучше» — напиши в чем разница между «его» (как ты ее называешь) схемой и моей.


Сначала покажи свою плату в сборе, надо с этого начать.

Ответ locki на комментарий
обе и из Чип и Дип еще третью


Почему ты про это умолчал? Обзор был бы гораздо лучше, если бы было сравнение между платами.
D
Я разрешил пользоваться моим дизайном всем.
A-Gugu
Филиал вегалаба уже и на ихбт?
M
Прелестно, просто прелестно! ©
Ни результатов измерений, ни толковых рекомендаций по выбору комплектухи, ни как оказалось, реальных фото.
Такая «замануха для начинающих» может быть интересна только любителям ребусов, но только матерых.
Встретить такое на хоботе ни как не ожидал.
106858782320885755067@google

Ответ Monsterof3D на комментарий
Прелестно, просто прелестно! ©
Ни результатов измерений, ни толковых рекомендаций по выбору комплектухи, ни как оказалось, реальных фото.
Такая «замануха для начинающих» может быть интересна только любителям ребусов, но только матерых.
Встретить такое на хоботе ни как не ожидал.


Ну нормальный электронщик и так поймет, по фото и схеме. А обычный схемудай не разберется.
s
Что там собрано на фото в корпусе? И какое это имеет отношение к заявленному усилителю?
S
Отличная статья, но к сожалению без измерений.
Про блок питания хотелось бы подробнее — схему или ссылку.
l
по DAC'ам статья будет?)
C
сделать DIY-еру сразу что-то типа n-Core Hypex – нереально.

На вегалабе одному товарищу удалось сделать клон. Причём попроще, чем оригинальный, но, судя по измерениям, не хуже. Схемы он выложил, но для того, чтобы повторить, там надо потратить время на поиск отдельных узлов.
locki

Ответ Chudik на комментарий
сделать DIY-еру сразу что-то типа n-Core Hypex – нереально.
На вегалабе одному товарищу удалось сделать клон. Причём попроще, чем оригинальный, но, судя по измерениям, не хуже. Схемы он выложил, но для того, чтобы повторить, там надо потратить время на поиск отдельных узлов.


Это вы про " Усилительные модули HB 2.05X" от sousmanster?
Так человек не просто DIYер, а по профессии радиоинженер, да и ИП уже собирается открыть по их продаже...
Да и полных схем я там не нашел, но тщательно и не искал.
C
Да, про них.

Ответ locki на комментарий
а по профессии радиоинженер,


Одно другому не мешает :-) Может и радиоинженер, но некоторые решения у него не самые хорошие
Я там качнул часть схем. Но платку того, что он называет демодулятор, не нашёл. Говорит, что всё выкладывал, но линки не даёт. Мол, ищите, всё есть. А у меня всё времени нет потщательнее поискать.

Ответ locki на комментарий
ИП уже собирается открыть по их продаже..


Это его право. Но он на Украине живёт.
Я ему обещал, что если сподвигнусь на клонирование, то обязательно буду указывать на его авторство и не буду ему мешать на вегалабе. :-)
locki

Ответ Chudik на комментарий
Да, про них. Ответ locki на комментарийа по профессии радиоинженер,
Одно другому не мешает :-) Может и радиоинженер, но некоторые решения у него не самые хорошие
Я там качнул часть схем. Но платку того, что он называет демодулятор, не нашёл. Говорит, что всё выкладывал, но линки не даёт. Мол, ищите, всё есть. А у меня всё времени нет потщательнее поискать. Ответ locki на комментарийИП уже собирается открыть по их продаже..
Это его право. Но он на Украине живёт.
Я ему обещал, что если сподвигнусь на клонирование, то обязательно буду указывать на его авторство и не буду ему мешать на вегалабе. :-)


Все ж дольше послушал и посравнивав с другими усилителями АБ, я понял, что нет смысла в Д-классе дома.
Хоть в статье и положительный отзыв я написал, по звуку ВСЕ Ж проигрывают (я про тот на ТПА3255, от соусмастера не слышал — не скажу), высокие частоты хуже довольно ощутимо и мощи столько не нужно никогда…
C
Я слушал оригинал от Hypex. После него включили какую-то Ямаху из считающихся хорошей — день и ночь. Звук очень чистый во всей полосе. Если у клона звук близок к оригиналу, то оно того стоит. Насколько я понимаю, там основная фишка в том самом демодуляторе, как он его называет.
TPA3255 — это для саба хороший вариант. В полном диапазоне у него те же проблемы, что и у других в этом классе. Хотя и должно быть получше.

Ответ locki на комментарий
и мощи столько не нужно никогда…


Так это напряжением питания определяется… Никто не заставляет выдавливать из него 400Вт.
locki
Не, не знаю даже с какими усилителями фирменными можно сравнивать хороший свой DIY, сделанный по хорошей схеме с качественными и недешевыми комплектующими… Пока не встретил такого, а были в сравнении ADCOM 535mk2, Cyrus 8VS, Creek4330 MK2 и т. п. не самые дешевые и пиаренные журналами...
Хайпекс не слышал, возможно он много лучше звучит, чем тпа3255.
У ТПА3255 тоже собранной без экономии проблема только на вч и только в прямом сравнении.
Понятно, что напряжением… Ну а ради чего, кроме мощи нужен этот Д-класс, если проще сделать хороший АБ? Ну только, если Вы фанат Греты Тунберг…
Последний раз редактировалось
C

Ответ locki на комментарий
Ну а ради чего, кроме мощи нужен этот Д-класс, если проще сделать хороший АБ?


Ради интереса. :-) Не, мне реально понравился Hypex, но платить по $400 за канал (а тогда евро стоил около $1.5) — земноводная задавила.
А этот клон Hypex реально сделан так, что по сложности не превышает AB.
Да и то, что несколько производителей тупо взяли Hypex для своих топовых усилителей о многом говорит.
TPA хорош для саба и автозвука.

Добавить комментарий