Двухтактные усилители и выпрямители в сравнении с их однотактными вариантами имеют два существенных недостатка – сложную конструкцию, вызывающую потери ясности звучания и невозможность соблюдения четырех правил ориентации деталей трансформаторов:
- Ориентация проводов обмоток: направления проводов должны вписываться в систему Контуров.
- Правило правой руки: задает направление навивки провода “по часовой стрелке” относительно вектора центрального керна магнитопровода.
- Пространственное положение катушки: ось катушки должна быть расположена вертикально, а суммарный Вектор компонентов катушки направлен “сверху-вниз”
- Вектор железа магнитопровода: относительно обмоток направленность центрального керна также определяется по правилу правой руки.
Таким образом, с одной стороны, чтобы сделать трансформатор с чистым звуком необходимо чтобы все его обмотки были намотаны по правилу правой руки. С другой стороны, если мы взглянем на схему двухтактного усилителя, то увидим, что для соответствия направлений проводов трансформатора системе контуров, одну из обмоток придется мотать наоборот – по “правилу левой руки”. В противном случае, если мы будем мотать обмотки по одному правилу, окажется нарушена система контуров.
На пояснительных рисунках жирные черные линии и стрелки показывают фрагменты контуров, красные стрелки указывают направления обмоток трансформатора, а серые – векторы магнитопровода.
На рис 3. показан вариант, где вектор магнитопровода, по аналогии с Контурами, замкнут по кругу. Такая круговая направленность была выведена гипотетически в то время, когда провести более-менее точный эксперимент с магнитопроводами было невозможно и еще не было уверенности, что направленность никак не коррелирует с направлением тока или другими физическими величинами.
Первые реальные шаги по исследованию направленности магнитопроводов были сделаны с помощью Тестового Аудиотракта (ТА) на катушке индуктивности с плоскими, железными лентами в качестве магнитопровода. Сначала с помощью ТА определялась продольная направленность каждой пластины магнитопровода, затем катушка подключалась в разрыв сигнальной цепи ТА и во время прослушивания музыки пластины по одной вставлялись внутрь катушки. Изменения в звучании ТА контролировались на слух и для каждой пластины определялось ее наилучшее положение из четырех возможных. В конце эксперимента оказалось, что более 80% пластин были продольно направлены относительно катушки по правилу правой руки .
На следующем этапе было собрано два симметричных варианта “ОО”-магнитопровода (рис. 4 и рис. 5), в которых центральный керн по отношению к обмотке был направлен по правилу правой руки. На рисунках кружок с крестом внутри означает, что провод направлен от нас, кружок с точкой – провод направлен на нас, серые стрелки показывают направление векторов пластин, черные – суммарную пространственную направленность катушки индуктивности, красные – продольное направление проводов. Оба варианта звучали ощутимо хуже варианта с простейшим i-сердечником, однако обобщить отрицательное мнение о круговой направленности магнитопровода тогда было нельзя. Во время эксперимента при последовательном загибании пластин (формировании направленности магнитопровода по кругу) ясность звучания ТА постепенно падала, но это можно было отнести на счет векторных потерь, а не на счет замыкаемого в кольцо вектора сердечника. В другом эксперименте во время сборки обычного броневого трансформатора точно так же можно было выбрать лучший вариант положения каждой его Ш-пластины и точно так же при добавлении пластин ясность понемногу снижалась даже после выбора их оптимального положения. В этой ситуации нельзя было уверенно сказать, какая конструкция лучше, можно было только сказать какой из этих двух конкретных трансформаторов по сумме плюсов и минусов звучит предпочтительней без каких либо обобщений.
Вопрос о предпочтительном направлении магнитопровода по отношению к его обмоткам так и остался не решенным, оптимальное по звуку решение пришло позже и с обратной стороны – со стороны шасси и корпуса.
Чтобы звук акустической системы (АС) при установке в нее усилителя не зажимался, необходимо чтобы все компоненты усилителя были максимально сонаправлены с днищем АС. Днище и устанавливаемое на него шасси делаются с направлением изнутри наружу и на зрителя. Если взглянуть на трансформатор рис.4, то станет понятно, что его вообще невозможно установить на шасси правильно так как векторы обеих его половин направлены внутрь. Вариант рис. 5 потеряет в звуке меньше, но, как ни крути, его все равно нельзя установить без серьезных векторных потерь в одной из половин сердечника. Еще хуже ситуация будет, если вы захотите жестко закрепить трансформатор на шасси с помощью верхней планки и двух длинных болтов (наилучший, простейший способ крепления), в этом случае у нас получатся три неправильных касания из четырех, что уже совершенно неприемлемо.
Анализ ситуации показывает, что единственный вариант сердечника, позволяющий полностью раскрыть звучание трансформатора – это штыревой “О”-образный сердечник, вектор которого имеет одинаковое направление на всех его участках и максимально точно сонаправлен с Вектором шасси – рис.6. Аналогию здесь можно продолжить и дальше: вектор шасси должен быть сонаправлен с Вектором корпуса АС, корпус со стойкой под аппаратуру и так далее. В идеале корпус, шасси, трансформатор и все другие детали, установленные как внутри, так и снаружи усилителя и АС должны представлять собой единое целое.
Сборка и ориентация деталей магнитопровода сонаправленно шасси позволила решить две казалось бы неразрешимые проблемы:
- Жесткое крепление трансформатора к шасси с помощью сонаправленных крепежных скоб без потерь Ясности звучания
- Одновременное соблюдение всех четырех вышеупомянутых условий при намотке, сборке и креплении двухполупериодного трансформатора с О-образным магнитопроводом
Здравствуйте Антон!
Спасибо за очередную, очень интересную статью!
Вопросы:
1. Применим ли Ваш новый способ выравнивания направленностей сердечника и шасси к ферритовым сердечникам? Будут ли в них какие-то особые нюансы?
2. Вертикальное направление оси катушки оптимально для любых трансформаторов и дросселей?
3. Печатная плата, по идее является тем же шасси. Видимо, данный способ применим и для правильной ориентации печатных плат и расположенных на ней деталей: трансформаторов и других элементов?
Я сейчас занимаюсь улучшением звучания компьютеров, интернет-приемников, МП3 плееров и других цифровых устройств, и мне интересно понять правила их конструирования для достижения хорошей ясности звучания.
Александр.
Александр, здравствуйте!
Идея применима к ферритовым сердечникам без каких-либо нюансов. Симметричный трансформатор можно сделать на кольце, установленном на бок. Можно сделать и на составном 0-сердечнике, но поскольку половинки сердечника штампуются в одинаковых условиях, будет сложно найти две половинки с противоположно направленными Векторами, чтобы после сборке сердечник с точки зрения направленности представлял собой единое целое.
Да. Я уже давно исследую этот момент и сомнений в универсальности принципа у меня практически нет.
Конечно, печатная плата по сути – это то же шасси. Для нее важно, чтобы Вектор ее диэлектрика (гетинакса или текстолита) максимально совпадал с Векторами ее медного покрытия, металлизации отверстий, лаковых покрытий, краски и тд. С точки зрения сонаправленности частей, в промышленных печатных платах всегда ошибка на ошибке, поэтому на звук положительно влияет смывка краски и лаков с плат, а наиболее радикальный метод улучшения звучания – это навесной монтаж.
Детали, установленные на плате при их касании поверхности платы чаще всего изменяют свое звучание в худшую сторону, то-есть в идеале каждая деталь должна быть подобрана так, чтобы ее корпус был сонаправлен с печатной платой. Нереально сложная задача.
Трансформатор для ЦАПов и вообще любой симметричный цифровой трансформатор таким методом однозначно можно вывести на новый уровень звучания.
Антон.
Любопытный трансформатор на четырех кольцах магнитопровода приведен по ссылке:
http://www.walab.de/tehnologii/transformatory-walab.html
Он, конечно, сделан без учета направленностей, но, возможно, в нем есть что-то положительное для аудио.
На мой взгляд, это просто совместная работа инженера и маркетолога.
Ничего интересного для звука я там не вижу. Сложная конструкция и ни слова об Окраске и Направленности, – по звуку будет “пальцем в небо” и всегда не оптимально.
Антон, спасибо за комментарии!
Попробую сделать симметричный ферритовый трансформатор для импульсного блока питания.
Хорошая тема! Мне самому нужно переделывать БП в моем Мac-G3. Но там задача не простая, родной БП забит деталями под завязку, как туда впихнуть нестандартный трансформатор – непонятно и ферритового сердечника подходящего нет. Не знаю когда займусь этим, так что Ваш опыт будет интересен.
День добрый, Антон! По симметричному трансформатору. Стоит ли ориентировать направленность трансформатора и шасси со стойкой снизу вверх, и на слушателя, если все будет устанавливаться на полу? Пол так же ориентировать на слушателя снизу вверх?
С уважением, Федор
Спасибо!
Стоит ли расматривать в проигрывателе иглу и катридж как источник направленности, и ориентировать направленность распостранением её вектора от иглы, по тонарму, через подшибник радиально во все стороны по плинту и вниз через ноги, по аналогии с динамиком и корпусом ЭР? Я пока с проигрывателем не определился, определил лишь направленности диска, ролика, обмоток и корпуса движка (проиг. роликовый Connoisseur)
Рассматривать конечно стоит, ведь от того, что мы не будем это рассматривать, направленность никуда не исчезнет).
Но вопрос в том, как правильно соединить компоненты в головке для меня все еще открыт. Тут два нестыкуемых момента, которые я выяснил, думаю, точно тк перепроверял неоднократно.
1 – Тонарм, включая шелл и крепления головки должен быть направлен от основания к головке и снизу вверх. (см. схему в статье)
2 – иголка и кантеливер должна быть направлена от пластинки к звукоснимателю (кристаллу).
И здесь мы получаем противоречие тк кристалл придется крепить к шеллу с погрешностью в направленности условно 90 градусов, а то и все 180.
Решить этот вопрос можно только закончив эксперименты с самодельными кристаллами на которые у меня пока нет времени. там еще масса открытых вопросов, например о направленности “бутерброда” из пьезопластин – внутрь или наружу? Обычно выход делается из центра, правильно сделать такой выход можно только если сориентировать пластины снаружи внутрь. Но во всех других случаях я сталкивался только с направленностью изнутри наружу. с другой стороны головка- это возможно отдельный разговор. Предсказать не берусь, а по заводским головкам-кристаллам определиться невозможно, там каша с направлениями полная.
В общем, ничего определенного по этому вопросу сказать пока не могу.
По Коносеру – ну и как, есть шанс собрать подходящий корпус?
Решил металическую панель убрать вообще и смонтировать диск с подшибником и привод ролика /помните, это отдельный узел с движком/на деревянной клееной направленной панели. Вот здесь вопрос – панель делать из сосны /естественная сушка несколько лет/ или же из черного дерева эбони / прочное и упругое, сродни металлу/ но, так как покупное, сушка и обработка быстрей всего ускоренная. Я с него каркасы для катушек трансов вытачивал, чувствуется “привкус”. Сосна же не за мягкое для несущей механики привода? Не знаю пока, но эбони удовольствие не дешевое, чтобы портить. Зато аромат при обработке беспободен. В конце концов проигрывателя есть в наличии 4, направленные детали отобрал, может попробовать оба варианта?
По деревянному столу – для звука это правильное решение. Но надо будет разбираться с “гулянием” дерева в зависимости от влажности в помещении и по любому так точно сделать плоскость поворота тонарма, как на железе не получится, если только не делать корпус из фанеры, но фанера может вполне оказаться по звуку хуже литого железного корпуса 1950х.
Столяры решают проблему деформации древесины, укладывая доски поочередно, то лицом вверх, то внутрь. Это хорошо работает для мебели, но для аудио корпусов не подходит, звук получится с дефектами. Так что если делать весь корпус лицом наружу, а-ла ЭР, то дерево должно быть перед склейкой высушено идеально, столешница по толщине должна быть не менее 3 см и все равно надо быть готовым к некоторым деформациям в отопительный сезон или в сырую погоду.
Черное дерево при прочих равных конечно предпочтительней сосны. Недаром его не гнушались использовать даже в барочных скрипках, тогда как сосна не использовалась там вообще и, думаю, дело не только в том, что сосна может сильно смолить. Но с черным деревом невозможно ориентироваться по годовым слоям, там все может быть шиворот навыворот, соответственно перед склейкой корпуса из планок надо очень хорошо все протестировать на слух чтобы потом не кусать локти, если звук зажмется или пойдут призвуки. Большой плюс черного дерева в том, что его не нужно лакировать, достаточно заполировать. Аудио-лакировка – это сложный и плохопредсказуемый момент, испортить то “чуть-чуть”, которое получено с огромным трудом, можно как два пальца обделать. Даже если использовать какой-нибудь “супер-лак”. В общем, я бы делал из эбони и всю чистовую обработку поверхности делал бы по максимуму в ручную.
По проигрывателям – для себя надо однозначно собирать один, размениваться на два не стоит. Если делать для себя, то какие-то детали даже выбранные из всех четырех столов окажутся в итоге узким местом системы, которые захочется улучшить. А оставшиеся столы можно аккуратно собрать и продать, но делать это сразу тоже не стоит тк обычно с первой попытки отобрать лучшие детали не получается. И со второй тоже.
Что ж, да осилит дорогу идущий, попробуем. По любому будет лучше металической панели. Я уже пробовал сделать несколько, Ленко, B&O, темерь вот старый роликовый гаррард (не 301-401, в них слишком много ненужных деталей) поставил на массивную дубовую крышку от консоли, долго ее крутил относительно мезаники пока не слилось. Получилось очень музыкально и не дорого, так себе и оставил, не отпускает. пока:)
Фанеру современную трудно переварить, вот старая, с толстыми слоями куда не шло.
Гаррард, который 1940х годов по теплоте звучания скорее всего переиграет Коноссер 1950х. Тепло практически не зависит от направленности, только от года выпуска (технологичности изготовления)
Слабое звено Гаррарда резиновые втулки подвеса мотора. Заменил ранее на новые, теперь думаю, на что лучше, войлок или свернутую кожу? По идее, тот же вопрос станет и с Коносьером и др. столами.
Ох уж мне эти втулки, резина, войлок и прочие демпферы. Недавно решил снизить рокот тракта войлочной прокладкой под тонарм, сделал все максимально тщательно, пришлось и сам тонарм дорабатывать. мучился потом неделю тк играть стало неуловимо, но хуже и вернул в итоге все обратно. Короче лучше не сравнивать иначе жизни не будет)
С Коносером эта проблема решается нормально. Там у двигателя после запуска можно отключить фазосдвигающую цепочку и убить сразу двух зайцев – резко снизить вибрации мотора и улучшить ясность звучания стола. Я на своем столе поставил тумблер “старт” и вместо резины выточил деревянные втулки. Рокот от движка на нормальной громкости был вообще не слышен.
Ясно, спасибо! Попробую еще заменить древними пружинами, констукция позволяет. А деревянные втулки может из липы? Довольно мягкая.
И спасибо за музыку, в дальней поездке самое то. Очень несомое звучание, даже не ожидал. Только Самоцветы подкачали, никак не играют .
Там уже не важно мягкая древесина или нет, тк придется весь узел жестко стягивать шпильками.
А если пробовать отвоевать еще децибелл – другой тишины, то лучше использовать пробку и развязать шпильки от прямого контакта с корпусом. Но развязка – это усложнение, снижающее ясность, если уровень рокота с жестким креплением устроит, то лучше так и оставить. Пробку если что надо конечно целую, а не клеенную крошку.
Антон, здравствуйте. Собираюсь изготовить выходной трансформатор на стержневом сердечнике и силовой впридачу, решил уточнить следующие детали :
1) Как сильно влияет на трансформатор направленность боковой стенки корпуса ?
2) Был ли у Вас опыт пропитки обмоток и магнитопроводов ?
3) Насколько О трансформатор с круговой направленностью уступает однонаправленному ? Пробовали крепить к корпусу только за нижнюю сторону ? Собираюсь делать тороидальный силовой трансформатор.
4) Как я понял, Энергофон, с которого были сделаны все ремастеринги запитан именно от симметричного трансформатора ?
5) Доводилось ли Вам прослушивать германские народные радиоприемники 30-х годов, у которых выходная лампа res164, res174d, res374, rens1374d, rens1823d или аналогичная ? В наших краях весьма доступна.
Вопросов я назадавал многовато, сильно раскрыто не отвечайте.
С уважением.
1 – Если трансформатор касается стенки, то она влияет так же, как дно, на котором трансформатор установлен.
2 – Опыт пропитки был. Неудачный. С тех пор я ничего не пропитываю без крайней нужды (сетевой шнур в хб изоляции, хочешь-не хочешь, а приходится пропитывать густым шеллачным лаком). Пропитка – по сути такая-же процедура, как и лакировка, отрицательные моменты возникнут точно и не факт, что они полностью исчезнут после “созревания” лака. А зреть лак может годами.
По звуку, безотносительно к креплению – сложно сказать. Чистый эксперимент я не ставил. О-магнитопровод с круговой направленностью у меня был в Тестовом Аудиотракте, так там я его вообще не смог закрепить корректно, он в итоге просто стоял на дне корпуса, только так он играл “открыто”. Транс был однополупериодный, схема усилка другая, лампы другие – с симметричным трансформатором и сегодняшней схемой получается слишком много различий, чтобы делать какие-либо выводы о звучании, связанном с особенностями магнитопровода.
Да.
Да, я когда-то перепробовал много таких ламп. С точки зрения звука они ничем не хуже своих более мощных современников. Эти лампы надо искать с бронзовыми “сплит-пинами”, это самые ранние, среди них попадаются шедевры в случае, если внутри лампы проводники соединены более-менее удачно с точки зрения направленности. Если пины у лампы жестяные (реплики 1930х-1940), то преимуществ в звуке перед следующей, паучковой серией “А” у них уже не будет.
Благодарю, Вы дали много ценной для меня информации.