Доработка усилителя «Вега 50У-122С» или о том, как «Вега» усилителем стала

Много, много лет назад, когда главным источником звукозаписи был кассетный магнитофон, когда рассказы о влиянии проводов на звук казались чем-то далёким, а музыка брала за душу даже играя из переносного радиоприемника и была куплена эта Вега за 500 бумажных рублей.
К ней в придачу была куплена и КР590КН3, потому как кто-то умудрился, как всегда, спалить входной коммутатор. После этого жизнь её была тяжела. Да, она играла как могла, и иногда даже казалось неплохо, иногда «радовала» очередной кучкой несчастных, пробитых выходных транзисторов и потом опять играла.

↑ Лирика

Время течёт и постепенно «Желание Выкинуть Вегу В Окно» становилось все сильнее, но отсутствие другого приличного усилителя останавливало, а так же останавливала фраза, когда-то увиденная в одном из форумов и запомнившаяся.
Звучала она примерно так: "Инженер, который не может починить неисправную Вегу, таковым в общем-то и не является«.
Да, починить я её мог, но всё это как правило сводилось к замене выгоревших деталей.

А потом был долгий перерыв, потому как был усилитель поприличнее, но вот время вновь свело меня с этим чудом инженерной мысли. Пришлось досконально разобраться, проверив многие догадки на практике.
В этой статье — результат, то, что получилось в итоге.

↑ Схема переделки усилителя, практика

На этом лирическая часть закончена, приступаем к практической. Какая то часть текста была уже опубликована на форуме, поэтому возможны повторения, но и изменения тоже есть.
Поэтапно рассмотрю то, что в общем то надо сделать, чтобы Вегу можно было называть усилителем. Пропуск какого либо этапа существенно отразиться в любом случае и в худшую сторону, так что если вам это не под силу, лучше сразу выкинуть её и не мучить бедный аппарат, он и так уже много натерпелся за свою жизнь.

И так усилитель напряжения, оконечный усилитель и блок питания. В конце статьи есть ссылка на архив схемы в высоком качестве.

↑ Блок питания

В первую очередь надо заняться схемой питания усилителя, это просто тихий ужас. Тонкие провода к трансформатору, конденсаторам, силовые цепи проведены через всю плату от выпрямителя, который сделан так, что основное преимущество схемы усилителя - двойное питание сведено на нет.

Меняем все провода (увеличиваем сечение), что помечены красным на схеме, на плюс, минус конденсаторов — минимум 2,5 мм², на общий у меня стоит 6 мм², на трансформатор и АС 1,5 мм², свитые вместе, выход с платки наушников тоже свитыми проводами 1,5 мм², каждая косичка на свой канал. Кроме того на плате силовые цепи надо соединить (продублировать) непосредствнно с выходами выпрямителей, у меня для этого были использованы медные 100-амперные шины, но можно и даже лучше сделать это акустическими проводами.


Конденсаторы в выпрямителе брать хорошие (от их качества зависит бас и нижняя середина), с выводами на клепках, никакого китайского ширпотреба с проволочными выводами, каждый конденсатор обязательно шунтировать пленочным (у меня полипропиленовые EPCOS на 63 в 1 мкф) (от этого зависят средние и высокие частоты). Особые фанатики могут так же поменять диоды в мостиках на шоттки типа КД2998Г (полностью подходит по размеру и расположению анод-катод, но работает на пределе по обратному напряжению), это поможет выжать ещё немного мощности, на сколько не знаю, не менял)


Единственное оправдание связи между собой источников 23 и 33 вольта - отсутствие высоковольтных конденсаторов. Развязываем их и получаем 2 независимых источника - 23 для силовой и 33 вольта для предварительной части усилителя, это незамедлительно сказывается на звучании, причем теперь просадка по питанию из 23-вольтового источника никак не влияет на предварительные каскады, а ток из 33-вольтового берется лишь в самые пики сигнала (кстати распространенная ошибка - трактовать работу выходного каскада Веги, точнее её вольтодобавки - работает она на самом деле так - когда амплитудное значение выходного напряжения оказывается больше напряжения питания ±23 вольта (ну или сколько там остается)), только в эти моменты открываются транзисторы вольтодобавки и подтягивают напряжение питания к амплитудному на выходе.

Кстати схема эта на Веге практически не работает (а на недоработанной Веге не работает совсем, опять же из за связи высоковольного источника с низковольтным и просадке в них обоих из за этого), чтоб она работала без искажений и раньше открывала транзисторы вольтобавки, чем происходит ограничение на выходе, необходимо уменьшить сопротивление резисторов R37, R39. Замена резисторов R103, R105 в предвыходных каскадах нужна для того, чтоб повысить стабильность и ограничить пики тока через транзисторы VT27, VT29 (раньше они были порядка 4 Ампер, из за чего эти транзисторы горели). Так же необходимо заменить все керамические маленькие конденсаторы с емкость в пикофарады на нормальные групп не более M1500.

↑ Где собака порылась?

Полный прогон схемы усилителя в симуляторе, включая усилитель напряжения и тока одного канала привел к выводу, что основные искажения при мощности близкой к максимальной возникают из за разбалансировки входной части (иначе и не назвать) усилителя тока. Причем искажения возникают в усилителе напряжения, а не в ОУ коррекции искажений оконечника (как известно ОУ имеют уровень подавления помех по питанию и синфазных помех порядка 80-100дб и выше, поэтому разбалансировка по питанию даже на несколько Вольт не приводит к существенным искажениям).

Усилитель напряжениия (УН) отключенный от усилителя тока дает на выходе порядка 0,005% гармоник на 10кгц (при выходной амплитуде 30вольт), при подключении оконечника даже при полной балансировке искажения УН возрастают на порядок (0,05%) (на 1КГц эти параметры соотвественно 0,002 и 0,006, так что не пугайтесь. Тоесть нам надо облегчить в первую очередь жизнь УН чтоб получить качественное звучание и качественно передать сигнал с его выхода на вход усилителя мощности.

Делается это несколькими путями. Первое - меняем самую жуткую для звука вещь - электролитические конденсаторы на пристойные, причем одинаковые и самые лучшие из тех, что у вас есть, чем больше емкость тем лучше, я использовал 105 градусные 1500мк на 16в , фирмы Sanyo, с вышедшей из строя материнской платы (использовать для звука твердотельные конденсаторы с новых мат. плат не рекомендую, а также рекомендую прибрать старые качественные мат. платы, а то скоро приличных конденсаторов и почти даром вообще нигде не найдете). Можно конечно установить Black Gate, но стоить это будет дороже чем весь усилитель. Теперь внимание, ОБЯЗАТЕЛЬНО! их зашунтировать пленочными полипропиленовыми (EPCOS), не менее 1 мк, а лучше больше (чем больше, тем более качественно будут проходить средние), на каждый, от этого будет зависеть ВСЁ звучание усилителя на верхней середине и ВЧ. К слову сказать первоначально пробовал прослушивать без них, наслышаный о хороших частотных свойствах компьютерных конденсаторов, остался неудовлетворен - такая же зажатость и грязь на ВЧ, убирается только шунтированием их пленкой (долго не мог понять что такое со звуком, когда вывод пленочного конденсатора в одном плече отвалился), не пренебрегайте этим.

Второе - убираем все нелинейные элементы со входа, то есть стабилитроны и диоды в плечах питания (зачем диоды там установлены мне не понятно, наверное на складе лишние были)). Этот шаг не менее важен, несмотря на некоторые опасения за работу оу. Удаление стабилитронов очень улучшит звук на нижней середине, очень. Можно сказать после этого что усилитель наконец то зазвучит как и положено звучать технике высшего класса, то что мне и не нравилось в его работе. Уйдет хрипотца и зажатость на средних частотах и на них появиться легкость и открытость звучания. А все потому, что конденсаторы не идеальны, и часть входного сигнала все же проходила через стабилитроны, они портили весь звук. Чтоб установить напряжение питания оу в пределах 12-15 Вольт увеличиваем сопротивление резисторов в плечах до 2,4КОм (кроме того это положительно скажется на разгрузке УН, искажения на высоких частотах упадут примерно в 2 раза), не стоит боятся отсутствия стабилитронов - напряжение прекрасно само балансируется (разбаланс не более 0,5-1 вольта) и фильтруется от низкочастотных помех по питанию помех этими же конденсаторами 1500мк.

ОУ меняем на КР574УД1 (бюджетный вариант). И это совершенно правильный выбор надо сказать!) Слушал на её месте NE5532 и NJM4580 (ужас, теперь понимаю)) - чисто, заглажено и мертво, детали теряются, не впечатляет совершенно. Только обязательно надо проконтролировать отсутствие возбуждение на выходе оу. По умолчанию (при простой замене в лоб, при заводских номиналах) оно есть на частоте примерно 10МГц. Его не слышно и оно практически не сказывается на работе усилителя, кроме того, что убивает звук. Чтоб исключить ставим те номиналы и дополнительные конденсаторы по схеме. Конденсатор С23 устраняет возбуждение по вч, RC цепочка - вч колебания на импульсном сигнале. После установки данной цепи коррекции стало возможно прослушать AD8066 и LM4562. LM4562 мне не очень понравилась, хотя поклонников такой звук тоже найдет, слишком приглажено, но в то же время ясно, с ней слышны задние планы, но, думаю, за счет немного подавленных высоких. AD8066, сдвоенный, (одинарный оу - прямой кандидат на замену подходящий по распиновке и плате это AD8065) очень понравился, превосходный звук, прекрасная передача высоких и средних частот и без искажений, завораживает аж, хотя может излишне ярковато, от этого тоже можно уставать).

КР574УД1 находиться по окраске звучания примерно посередине между ними, ближе к AD, но проигрывает обоим по чистоте звучания и отсутствия искажений, но свою цену в 25 рублей против 150 у AD8065 отыгрывает на 200%). Хотя скажу, что после того как услышал AD больше на 574 не вернусь. В результате этих изысканий у меня стоят в оконечнике AD8065. Поскольку ток покоя у них достаточно велик по сравнению с 574 серией, изменять сопротивление R29, R31 не надо, напряжение питания ОУ при заводских номиналах равно ±12 Вольт. Как ещё вариант для возможной замены рекомендую обратить внимание ещё на AD8671 - это прекрасный малошумящий высоколинейный ОУ с восхитительной передачей музыкальных инструментов, особенно хорош для классической музыки. Скажу, что немного жалею, что услышал его звучание позже, чем проводил прослушивание веги, а то бы наверное стоял он в ней.. Но это уже тема другой статьи.. Может кто нибудь попробует).

Далее – ещё одна цепь портящая звучание и исключив которую можно выгадать ещё немного улучшений в звуке – это RL цепочка на выходе усилителя. Практически она установлена для повышения стабильности на емкостной нагрузке и исключения возбуждения по вч при возможном стечении обстоятельств. Если у вас все с этим хорошо, точнее ничего такого не наблюдается, смело закорачиваем эту цепочку. Этим повышаем скорость нарастания выходного напряжения и уменьшаем петлевое усилие OOC (и искажения соответственно) для ОУ в случае его коррекции по максимальному совпадению входного и выходного сигнала усилителя (у меня эту коррекцию обеспечивает та самая дополнительная RC цепочка и её номиналы даны именно для варианта усилителя без выходной RL цепи, при таком включении обеспечивая отсутстивие каких либо выбросов или завала фронтов меандра на нагрузке). Только после надо быть очень аккуратным в подключении выходных клемм усилителя к измерительной аппаратуре (например у меня при случайном соединении сигнального выхода с общим щупом осциллографа начиналось жуткое возбуждение оконечника по вч). На реальной же нагрузке в виде АС никакого возбуждения нет, так же на меандре отсутствуют какие либо паразитные выбросы.

Ещё некоторая тонкость касаемо подключения нагрузки. Было несколько версий веги, в одной (у меня такая) реализован режим ИТУН (смотрите резисторы на выходе ас), его надо исключить в угоду нормальному басу, а не разухабистому буханью (как было у моей веги и многие даже хваляться им)), если конечно вы не собираетесь слушать классику. Если собираетесь - пустите провода обратной связи от платки с резисторами качественными экранированными (экран заземлен с конца АС) проводами прямо до УН, минуя плату головных телефонов и плату усилителя мощности.

Теперь усилитель у нас уже наполовину готов и чтоб так было и дальше осталось раскрыть страшную тайну – почему же он сгорает не с того ни с сего? Ответ прост: термостабилизация. Точнее её отсутствие. Внимательно посмотрев на схему, а потом на физический монтаж видим, что транзистор установки тока покоя VT17 никак не контактирует с выходными транзисторами ток покоя которых и устанавливает. Зато связан зачем то с VT27 (прижат к его радиатору)… Видимо у инженеров была надежда, что хоть так ток покоя не будет гулять как ему захочется. Зря надеялись. Исправляем эту досадную глупость стоившую жизни большей части погребенных вег.


Не забываем изолирующие прокладки под транзисторы. Кроме того надо обязательно заменить подстроечные резисторы R51, R52 на пристойные, лучше керамику, поскольку с теми что были я так и не смог установить стабильный ток покоя, любой удар по корпусу приводил к его изменению. И вот только после этого можно попробовать настроить ток покоя собственно оконечных транзисторов.

В симуляторе минимальный ток покоя обеспечивающий низкие искажения получался равным 80мА и выше. Я же настраивал его по отстутствию завала фронтов меандра на 20КГц и по отсутствию искажения треугольного сигнала той же частоты. Сам ток покоя после этого не измерял – довольно проблематично это из за схемотехники, но судя по постоянному подогреву радиатора выходных транзисторов до 45 – 50 градусов ток получился несколько больше. Но не стоит этого бояться, введенная термостабилизация прекрасно поддерживает его на постоянном уровне, тогда как без неё при таком токе покоя усилитель бы перегрелся и вышел из строя даже при отсутствии сигнала.

↑ Дальше - ко входу

УН собран по классической схеме и совершенно не нуждается в каких либо доработках. Меняем С6 на хороший, шунтируем. Поскольку на нем всего 0,6 Вольт можно обойтись без него вовсе, но замена его перемычкой отрицательно сказалась на звуке (хоть и не испортила его ужасно), поэтому решено было оставить, если оставляем, то необходимо изменить полярность на обратную, в обоих каналах при замере напряжения на C6 мультиметром у меня оно оказалась противоположной полярности чем на схеме усилителя (хотя на всякий случай проверить не помешает). С1 естественно MKP, хотя если хотеть чтоб все старания были зря можно оставить эту керамику или К73 что там стоял от завода. (причем в одном канале у меня был керамический, в другом К73)))

После всех этих мер по качеству звучания усилитель мощности окажется на таком уровне, что теперь стало слышно влияние проводов используемых для соединения с источником и ас, а это уже многое значит. Бас после доработки по питанию вас поразит, а радиатор мощных транзистров практически перестал греться, даже при существенной выходной мощности (наверное разработчики корпуса, оставляя такие маленькие щелки для охлаждения, думали что разработчики печатной платы и соединений обеспечат кпд равный расчетному теоретическому).

↑ Теперь не менее проблемная входная часть.

Можно начать с простого – замыкаем все электролиты перемычками, удаляем ставшими ненужными резисторы уравнивающие потенциалы. Это все лишнее. Далее выпаиваем DA2 (К157УД2), выкидываем в ведро, ставим вместо неё перемычки. Остается самое неприятное – регулятор громкости, а точнее то, что он должен быть низкоомным. Переменный резистор для него - от 1 но не более 5Ком (лучше ниже). Все остальное не подойдет, будет звучать очень, очень плохо и зависить от положения регулятора громкости (проверял на 22КОм) из-за того, что сопротивление УН в УМЗЧ порядка 10Ком. Поскольку переменного сдвоенного резистора СП3-33 на такое сопротивление да ещё и с характеристикой В я не нашел, пришлось сделать самому из двух одинарных характеристики A, один сдвоенный и зашунтировать его движок резистором равным 1/3 сопротивления для получения характеристики близкой к В. Такой же вариант звучит очень пристойно, кроме того обладает низким выходным сопротивлением во всем диапазоне регулировки. Можно послушать импорт, но я не пробовал. Далее отключаем цепь терморезисторов и отпаиваем лишние провода, что зачеркнуты (обязательно!). На этой плате все закончено.


Плата коммутатора входов потребует большего вмешательства. Для начала надо заменить ОУ DA3 на LM4562, как обеспечивающий самое нейтральное звучание, незаметность в тракте и ультранизкий Кг. Поскольку мы лишились одного каскада усиления, эта обязанность возлагается теперь на неё.


Добавляем резисторы превращающие повторитель в неинвертирующий усилитель с Ку = 9,3. В таком случае входная чувствительность всего усилителя у нас будет порядка 500мв. Существенно превышать такой уровень сигнала не следует, поскольку у LM4562 после выходного напряжения большего 6 Вольт сильно растет Кг (поэтому же её напряжения питания выбрано максимально возможным - порядка 16,5-17 Вольт (особо внимательные могут найти моё скромное допущение в схеме ;)). Такой вариант подходит для воспроизведения со звуковой карты компьютера, но не CD проигрывателя. На этот случай имеются дополнительные резисторы подключаемые параллельно основным, снижающие усиление до 2,9 и обеспечивающие чувствительность 1,5 вольта.

Разделительные конденсаторы C9, C10 на входе ОУ за ненадобностью заменяем антизвонными резисторами, R9, R10 тоже исключаем. Немаловажно питание этой части. Его надо отделить от цифровой и сделать свой стабилизатор, как видно тут он собран на составных транзисторах по простейшей схеме, однако обеспечивает отличное звучание. Главное что стабилитроны должны быть отечественные в металлическом корпусе, импортные стеклянные не подойдут, слишком плохие параметры и плохой звук с ними. Тогда уж лучше 2 кренки. Общие провода цифровой и аналоговой части на плате уже разделены, это наверное единственное что сделано правильно.

Коммутатор на КР590КН3 в этом случае будет слабым звеном ограничивающим верность звука. У меня он остался на месте, только теперь как коммутатор для высокоомных 24 вольтовых реле РЭС-49, а они уже коммутируют сигнальные цепи. Для входа ПКД включаются ещё 2 реле в предусилителе, снижающие чувствительность. Поскольку тока микросхемы не хватает для управления 4 реле сразу, пришлость их включить через повторитель на транзисторах.


Опять же убираем все соединения, что зачеркнуты на схеме, от этого зависит качество звука.

Остается входная часть. Вроде ничего сложного, но даже тут инженеры-вегостроители накосячили по полной. Начиная от того, что общий провод на всех гнездах объединен, так он ещё и соединен в том месте с корпусом усилителя, а до платы идет как попало и причем по разным проводам одновременно и неэкранированным шлейфом и по оплетке кабеля для корректора звукоснимателя. Причем это очень сказывается на звуке и разных каналах по разному (даже до всех доработок слышал что правый канал намного лучше звучит, слышны послезвучия, а в левоми такого не было.. грешил на схему, операционники, но только не на провода, каково же было удивление, сделав все это проблема осталась, только проявилась сильнее – правый намного лучше звучал через входные гнезда. И что простое вытаскивание из гнезда кабеля корректора звукоснимателя уравняло каналы…)

В общем делаем правильно – отделяем каждый вход со своим общим проводом, на платке входных разъемов разрезаем печатную дорожку так же отделяя каждый разъем друг от друга. Шлейф который идет до платы коммутатора растаскиваем на отдельные проводники, лишние откусываем, оставшиеся каналы свиваем по принципу косички, каждая на свой канал. Можно ещё надеть сверху экранирующую оплетку и заземлить со стороны сигнала, но я этого делать не стал (наверное зря). Обязательно проследить, чтоб сигнальный кабель нигде не заземлялся на корпус усилителя (это у входа звукоснимателя). Теперь будет звучать.


Общий вид снизу

сверху

↑ Тесты

Тестирование проводилось с использованием звуковой карты Creative Audigy 4 в режиме Loop программой RMAA 5.5. ОУ на выходе карты заменен на AD826.

Вход Веги - магнитофон 1, чувствительность 500мв, на выходе 2 нагрузочных проволочных резистора сопротивлением 5,6 Ом с делителем обеспечивающим номинальный сигнал на входе звуковой карты.
Немного о эмпирических единицах –
0Дб - 22в 43вт
-10Дб - 7в 4,37вт
-20Дб - 2,2в 0,43вт
Как видно на резисторе 5,6 Ом теперь может выдать амплитудное значение 22 вольта, мощность 43 Вт на канал, а тестировались сразу 2 канала. Неплохо, 86 честных Ватт с такого усилителя, хотя в пике и больше 100 Вт даст.

Результаты всех тестов в сводной таблице.


Ниже представлены графики теста самой звуковой карты.
Коэффициент гармоник 1КГц

Интермодуляция между частотами 1КГц и 7Кгц


И соответственно результаты тестирования самого усилителя при разных уровнях выходного сигнала.
Коэффициент гармоник 1КГц на уровне -20Дб

Коэффициент гармоник 1КГц на уровне -10Дб

Коэффициент гармоник 1КГц на уровне 0Дб

Интермодуляция между частотами 1КГц и 7Кгц на уровне -20Дб

Интермодуляция между частотами 1КГц и 7Кгц на уровне -10Дб

Интермодуляция между частотами 1КГц и 7Кгц на уровне 0Дб

Изменения уровня на выходе производилось регулятором громкости самого усилителя, все установки звуковой карты оставались неизменны.

Обращу внимание на то, что Кг и Интермодуляционные искажения слабо зависят от выходной мощности (хотя конечно на графиках все куда более нагляднее), то есть каскады усилителя работают практически всегда в оптимальных режимах и выжать ещё что то из них в существующей элементной базе и схемном решении не представляется возможным.

Кроме того были проведены измерения при включенных ФВЧ, ФНЧ, Ослаб СЧ и эквалайзере, результаты тоже могут представлять интерес.
Помещены в сводную таблицу.

Графики АЧХ при различных режимах.

Шума эквалайзера и Кг наглядно изображен в следующей визуализации.

Понятно, что его можно использовать только на какой нибудь вечеринке, когда басов мало например)

Так же когда то Вега была тестирована (правда на реальную нагрузку в виде АС) без каких либо доработок, разве что с замененной КР544УД1 на КР574УД1, результаты измерения сохранились, что и привожу в таблице и наглядном графике.


Как видно табличные параметры прежней веги не слишком хуже, куда более страшен график. Что ещё раз доказывает, что цифры практически не отражают реального качества оборудования.

Так же приведу ещё 2 осциллограммы – прямоугольного и треугольного сигнала частотой 20КГц измеренные на активной нагрузке.


При подключенных АС остаются практически неизменны. Однако подключение на выход усилителя конденсатора порядка 2мкФ уже приводит к самовозбудению на высоких частотах. Об этом также нужно помнить.
Полоса усилителя на синусоидальном сигнале по уровню – 3Дб получилась примерно равной 500КГц.

↑ Файлы

• От камрада Sat_2003: Паспорт усилителя Вега 50У-122С (схема и платы, скан в высоком разрешении)

🎁Лэйка ПП мощника, 19-12-2022-add-fox.7z  386.07 Kb ⇣ 65
Кидаю на наш фтп Lay мощника, схему и архив с герберами для резонита, дается как есть. Никакой информации по позиционным обозначениям на ПП нет, все делалось на память. Плата под импортные выходники, лучше это D44H11, D45H11, можно заменить на TIP41, TIP42. ОУ в окончательном варианте у меня стоит OPA627BP.

🎁Файлы всех измерений в архиве  770.78 Kb ⇣ 519
🎁Файл смоделированной схемы в симуляторе Multisim 10  2.57 Mb ⇣ 501
🎁Полноразмерные схемы с изменениями  319.54 Kb ⇣ 895
🎁Лэйка ПП переходника с К157УД2 на SOIC-8  6.51 Kb ⇣ 494

Надеюсь эта статья будет полезна не только как руководство по доработке именно Веги, а для помощи в других подобных случаях.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации