| Электрический триллер (эпизод-2) |
Игорь ГУСЕВ |
|
| |
||
|
Сегодня мы расскажем об улучшении системы, выводящем ее на "невиданную доселе высоту" (шутка), а именно - о раздельном электропитании цифровых и аналоговых компонентов аудио комплекса. Дело в том, что при работе любая цифровая микросхема, а также импульсный блок питания генерируют широкий спектр помех, которые не могут не сказываться на звуке. С этим борются, и иногда очень успешно, разделяя в СD проигрывателях, например, цепи питания цифрового тракта, схемы управления приводом и самого ЦАПа, и выходных аналоговых каскадов. К примеру, в не очень дорогой модели СD 6 фирмы Cambridge Audio для решения этой задачи применяются три(!) отдельных сетевых трансформатора и шестнадцать стабилизаторов напряжения. Принцип разделения потребителей на цифровые и аналоговые применяется в сетевых кондиционерах различных фирм. Как правило, для этого служит еще один или несколько фильтров небольшой мощности, включаемых после основного. Причем они нужны не столько для того, чтобы защитить цифровые компоненты, сколько для изоляции аналоговых от помех, генерируемых цифровыми, т.е. работают "задом наперед", осуществляя, таким образом, необходимую развязку. В связи с принципиально иным характером потребления сетевого тока СD проигрывателями или цифроаналоговыми преобразователями и их малой мощностью, требования к такому фильтру будут иными, чем к основному. Попробуем их сформулировать. 1. У цифровых компонентов потребляемая мощность гораздо меньше зависит от режимов работы аппарата и величины сигнала. Она в целом гораздо ниже чем, например, у усилителя, поэтому "энергетические" характеристики фильтра здесь имеют не первостепенное значение (хотя, как мне представляется, схема должна быть рассчитана на ток не менее 10 А). 2. Спектр помех, генерируемых цифровыми компонентами, в основном состоит из "иголок", а также проникновения сигнала тактовых генераторов и их комбинационных составляющих. Поскольку все они имеют ВЧ-характер, спад передаточной характеристики фильтра может начинаться соответственно с более высокой частоты, чем у предложенного в прошлой статье, что обеспечит его меньшие размеры и вес. Такой фильтр может быть реализован по той же схеме, но конденсаторы лучше применить типов КПБ-Ф или ОКПБ-Ф, рассчитанные на ток в 20 А и переменное напряжение 220 вольт, а постоянное напряжение может составлять 500 вольт, емкостью 0,022 - 0,1 мкФ. Индуктивность катушек можно оставить прежней, намотав их проводом диаметром 1 мм. Затухание, вносимое таким фильтром, в зависимости от номинала емкостей составит 10 - 20 дБ на частоте в 1 МГц, и 30 - 40 дБ на 10 МГц, продолжая возрастать с дальнейшим ростом частоты. В моей системе хорошие результаты также показал фильтр японской фирмы JRC. Вот его схема:
А вот как он включается в линию.
Эффект от второго фильтра сразу может быть не столь заметен, как после подключения основного. Он проявляется в уменьшении шероховатости звучания, повышении "певучести". Степень улучшения зависит от конкретной модели проигрывателя компакт дисков и других цифровых устройств. Для их коммутации "земля" может и не потребоваться (об этом позже), но заземление обоих фильтров обязательно, без этого их работа будет малоэффективной. Правда, это утверждение справедливо только для описанной в прошлом материале схемы, большинство других (как, например, компьютерные или тот же JRC) могут работать и в двухпроводной сети. Если объяснять совсем просто, то помехи как бы "сливаются" с фазного на нулевой провод, и это вполне допустимо. При наличии заземления они уходят и с того, и с другого на земляной контур, что конечно предпочтительней. В прошлой раз для прокладки отдельной линии питания рекомендовалось поместить провода в пластиковый короб, но уж если действовать совсем по науке, то их необходимо свить между собой - уровень помех при этом снижается еще больше. Известны случаи, когда особо отъявленные аудиофилы прокладывали отдельные линии для питания усилителя мощности, предварительного усилителя и цифровых источников с сетевым фильтров каждой из них. Результаты были просто блестящие. Так что остается только пожелать всем, решившимся на такой подвиг, как организация отдельной линии питания с хорошей фильтрацией, успешного завершения этого начинания и получения максимального удовлетворения от прослушиваний. По этому поводу нельзя не вспомнить высказывание Н.С. Хрущева "Джазы бывают разные. Иные даже слушать можно". О стабилизаторах напряжения Теперь давайте поговорим о динамических искажениях, проявляющихся в виде кратковременных провалов и выбросов. Они есть следствие подключения и сброса мощной нагрузки в городской сети и приводят к изменениям напряжения до +10...-15%. Не успевающие за ростом количества потребителей отечественные сети из-за перегрузки могут иметь провалы ниже 70 - 80% от номинала, длительностью до нескольких часов или повышение напряжения до 110% при отключении мощных пользователей. Благодаря прокатившейся по России волне "веерных" отключений мы узнали, что почти повсеместно жилые районы питаются от той же сети, что и промышленные предприятия, что положительно на стабильность и качество напряжения влиять никак не может. Отклонения напряжения от номинала зависит от географии: в "спальном" районе на севере Москвы они находятся в пределах 212-227В (-4...+3%), что совсем неплохо, а в центре может быть значительно ниже (часто 180 - 200 В) или повышаться до 250В, такие случаи известны. А между тем, для нашей любимой аппаратуры крайне вредно и то, и другое, поскольку заявленные в паспорте характеристики изготовитель гарантирует при отклонении напряжения питания ±5% от номинального. В противном случае качество звучания аппарата раскроется далеко не полностью. Особенно это будет заметно на модных сейчас ламповых усилителях без общей ООС, у которых рабочая точка на характеристике лампы может сместиться, что может заметно ухудшить звучание, не говоря уже о том, что резкие скачки анодного напряжения приводят к катастрофическим последствиям. В этом случае единственным выходом из создавшейся ситуации будет применение" сетевого кондиционера - так часто называют устройства, состоящие из стабилизатора напряжения и фильтра в одном блоке. Такие устройства выпускаются многими фирмами, и описание достоинств и недостатков различных моделей - материал для отдельной статьи. Пока же попробуем поискать оптимальные с финансовой точки зрения решения этой проблемы. У меня имеется некоторый опыт использования лабораторных стабилизаторов напряжения типа Б2-2 и Б2-3, мощностью в 300 и 600 Вт соответственно. Эти устройства выполнены на основе трансформатора, несколько повышающего сетевое напряжение, с отдельной включенной противофазно управляющей обмоткой, которая регулирует степень насыщения сердечника трансформатора, управляя, таким образом, выходным напряжением стабилизатора. Коэффициент нелинейных искажений на выходе не превышает 0,3%, но с аудиофильской точки зрения им присущ такой недостаток, как ограниченная "энергетика", проявляющаяся в ухудшении динамики, несколько более вялой подаче. При питании мощного усилителя стабилизатор не успевает быстро "отруливать" изменения тока потребления в значительных пределах. Но при этом значительно проясняется звучание в среднечастотном диапазоне, исчезает "грязь", улучшается эшелонирование в глубину, лучше слышны тихие звучания инструментов. При прослушивании моей домашней системы наилучшим решением оказалось подключение через Б2-2 CD проигрывателя и кассетной деки. Зато в одном из городов Московской области, где напряжение в сети 200 - 212 В с резкими бросками - обычное дело, достоинства стабилизатора значительно перевешивают все упомянутые недостатки. При повышении питающего напряжения до номинала звучание аппаратуры приобретает большую энергичность, все музыканты словно просыпаются, появляется бас, исчезает отстраненность и холодность исполнения. Из недорогих устройств интерес представляют отечественные Pilot LС-700 фирмы ZIS Company, хотя слово "Pilot" для российских аудиофилов стало почти ругательным. В отличие от вышеописанных, функционально такой стабилизатор состоит из регулировочного автотрансформатора с отводами, которые коммутируются электромагнитными реле в зависимости от напряжения в сети. В состав этого стабилизатора также входит электронный блок, отслеживающий величину последнего, а также ограничитель выходной амплитуды с варисторами и индуктивно-емкостной фильтр помех. Тестирование такого устройства и его влияние на звук было описано в №№ 8-9 журнала за 1998 год (см. статью "Простое решение"). Испытания проводились в спальном районе Москвы, где напряжение сети близко к номиналу, т.е. не совсем в боевых условиях. На мой взгляд, это не позволило оценить его возможности именно как стабилизатора. А они, надо сказать, совсем не плохи - при мощности в 500 ВА диапазон напряжений стабилизации составляет 154 - 253В, причем благодаря схемотехническим особенностям, как утверждает разработчик, возможна кратковременная (до 0,8 - 1 сек) двукратная перегрузка без "просадки" выходного напряжения. В дежурном режиме "Пилот" потребляет всего 6 Вт, так что при долговременном режиме аппаратуры Stand by разорительных счетов за электроэнергию не будет. Помимо вышеперечисленных достоинств, он обладает еще одним очень важным для нашей страны качеством - при повышении напряжения в сети до 250В он отключает от нее все подсоединенные устройства. Дело в том, что у нас часто возникают аварии, которые электрики называют "отгоранием нулей" - когда при значительном превышении расчетной нагрузки не выдерживает нулевой провод. Бывают случаи неквалифицированного вмешательства, например, при проведении ремонта доморощенными умельцами. В результате напряжение в квартирных розетках увеличивается до 380 В. и что происходит при этом с включенной аппаратурой, думаю, объяснять не надо. Чтобы было понятнее, нарисуем небольшую схему.
Видно, что при обрыве "нуля" его роль начинает выполнять вторая фаза, подключенная к другим потребителям. Напряжение сети, подводимое к компонентам системы, в этом случае составит 380В минус падение напряжения на электроприборе (например, утюг - 60 - 1 00 Ом), подключенном к другой фазе. Стабилизатор 215 в этом случае мгновенно отключит всю аппаратуру и спасет ей жизнь, это проверялось на практике. Тем не менее, повторять подобные эксперименты намеренно не советую. Чтобы испытывать меньшие неудобства от ограниченной мощности такого стабилизатора, логично включить усилитель отдельно через второй такой же блок. Также интересно было бы прослушать, как влияет на звук отключение собственного сетевого фильтра этого стабилизатора. В продаже можно найти продукцию предприятий Российского ВПК - стабилизаторы сетевого напряжения с небольшим к.н.и. выходного напряжения и мощностью 1 - 2,5 кВт с аналогичными защитными функциями. Правда, они дороже почти в три раза. Хочу предостеречь от использования бытовых феррорезонансных стабилизаторов, разработанных еще в 60-е годы для питания ламповых телевизоров. Они имеют к.н.и. не менее 12%, т.е. существенно искажают форму напряжения, которая из синусоидальной превращается в прямоугольную. Кроме того, стабилизационные характеристики такого устройства существенно ухудшаются при малых нагрузках, что обусловлено принципом его работы. Хотя многими ведущими мировыми производителями такого рода приборов выпускаются качественные "феррорезонансники", в значительной степени лишенные указанных недостатков, но это в основном устройства не бытового применения с соответствующей немалой ценой. Борьба с постоянной составляющей Среди более тонких моментов влияния сети на качество звучания, "второго порядка", так сказать, отмечу еще один - возможность наличия в сети небольшой по величине постоянной составляющей, которая образуется даже при небольшой несимметричности "половинок" синусоиды сетевого напряжения. При этом происходит подмагничивание сердечника силового трансформатора, в результате чего он входит в режим насыщения, что ограничивает его мощность и искажает форму выходного напряжения и соответственно влияет на звук. Серьезное внимание этой проблеме уделяют немногие фирмы-производители - устройства для нейтрализации такого эффекта входят, насколько мне известно, только в состав сетевых кондиционеров фирм Accuphase и Burmeister. Одним из возможных решений может стать вот такая оригинальная схема;
Диодный мост должен быть рассчитан на большой ток пропускания. Шунтирование моста дополнительными элементами создает низкое сопротивление схемы по переменному току, также ограничивая ток постоянной составляющей, поступающей на трансформатор блока питания устройства. Подобная схема также применяется в усилителях Lamm Audio нашего бывшего соотечественника Владимира Шушурина. |
||
| |
||
