Например TDA7294

РадиоКот >Конкурсы >Поздравь Кота по-человечески 2019! >

Теги статьи: Добавить тег

Электростатические наушники с адаптером ПИОНЕР

Автор: Alex2
Опубликовано 24.09.2019
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2019"

 

Как известно у котов прекрасный слух. Уважающий себя кот должен слушать музыку только на качественной аппаратуре. Коты достойны самого лучшего. А радиокоты способны достичь этого лучшего своими силами.

Некоторое время назад я обратил свой взгляд на электростатические наушники STAX, однако невероятная их цена, даже для самых младших моделей побудила к действиям по изготовлению самодельного аналога.
https://staxaudio.com/system


Электростатический излучатель можно считать наиболее высококачественным типом излучения звука, подробнее о преимуществах и особенностях работы технологии можно ознакомиться здесь:
https://habr.com/ru/post/87753/


Первые промышленные ЭС наушники комплектовались схемой с трансформаторным преобразованием сигнала звуковой частоты, в дальнейшем начали изготавливаться специальные транзисторные или ламповые усилители.
Внимательное ознакомление со схемотехникой и особенностью полупроводниковых усилителей, заявленными ТТХ, моделирование их работы, а так же изготовление опытного образца выявило ряд существенных технических недостатков специальных усилителей:
- зачастую высокое выходное сопротивление, от единиц до десятков килоом- при этом емкость ЭС перезаряжается фиксированным током от долей до единиц мА. Это касается как транзисторных, так и ламповых УМ. Связано это с тем, что проще всего реализовать полумостовую схему с транзистором/лампой в нижнем плече и источником тока в верхнем, чем полноценную мостовую схему.
- вынужденное высокое усиление, обычно КУ= 1000
- Как следствие первых 2-х пунктов недостаточное быстродействие, линейность, недостаточно глубокая ООС и высокий коэффициент нелинейных искажений (КНИ), который в базовых моделях за тысячи долларов редко опускается ниже 0,01% (для топового Stax SRM-T8000) что достаточно много учитывая, что УМЗЧ для динамических АС могут демонстреровать КНИ в 0,001% на 1кГц и при мощности 100Вт и это не предел.
В процессе творческих изысканий была разработана и испытана схема портативного усилителя для ЭС наушников с питанием от Li-ion АКБ на базе усилителя Amarok радиолюбителя из Чехии.


Однако схема не работала должным образом- была склонна к возбуждению, имела высокий КНИ и низкое быстродействие. Моделирование в симуляторе Мультисим показало аналогичные проблемы. Схема была признана непригодной для дальнейшего использования заброшена в дальний ящик. Моделирование анлогичной промышленной конструкции усилителя Stax SRA-10S дало следующие результаты КНИ для 1кгц 0,05%, для 10кГц 0,2%, для 20кгц 0,3%.

 

Таким образом для области ВЧ искажения усилителя будут значительно превышать искажения наушников! Это старая модель, схем на новые модели к сожалению не нашлось, однако представленные в ТТХ значения КНИ не слишком впечатляют. Впрочем вышесказанное не означает, что на ПП приборах невозможно построить высококачественный усилитель для ЭС. На текущий момент найден только один твердотельній усилитель с достойніми параметрами, однако он не доступен к повторению, являясь коммерческим изделием:


http://www.ecosound.info/Static.html


и его продолжение:
http://www.ecosound.info/Static2.html

 

Топлогия


Было принято решение остановиться на следующей топологии- УМЗЧ + сигнальный трансформатор + инвертор смещения, как это делается в больших излучателях ЭС АС.


Плюсы такого решения превзошли все недостатки:
- простота и доступность схемотехники, низкая стоимость. Имея готовый УМЗЧ легко сделать к нему приставку для работы с ЭС наушниками. Не имея готового УМЗЧ проще и лучше по итогу сделать хороший УМЗЧ и дополнить схемой смещения и выходными трансформаторами. Возможность сборки из готовых модулей.
- возможность достижения относительно легкими путями низких искажений, высокой скорости нарастания сигнала, значительно превзойдя лучшие промышленные образцы дискретных промышленных ЭС УМ для наушников. Так же имеется многократный запас мощности, возможность получения различных параметров варьированием параметров трансформатора.
- эффект описан в литературе (Цыкин. Трансформатры низкой частоты ) и проверен на практике- трансформатор на электротехнической стали без подмагничивания формирует преимущественно 3-ю гармонику, что достаточно хорошо, если сравнивать с ПП усилителем, который будет формировать широкий спектр гармоник до 10-й и выше. Чем ниже порядок гармоники, тем меньше ее негативное влияние на звучание. КНИ в трансформаторе с ростом частоты растут медленно или падают, в отличии от ПП УМЗЧ, у которых с ростом частоты искажения будут нарастать. Это связано с уменьшением индукции в сердечнике с ростом частоты. У трансформатора максимальные искажения будут на НЧ, у полупроводникового усилителя для ЭС на ВЧ. Однако слух наиболее восприимчив к КНИ именно на СЧ-ВЧ, искажения на НЧ воспринимаются слабо. Так у сабвуферов КНИ могут превышать 10%.
- возможность легкой модернизации для подключения ленточных наушников или обычных динамических путем намотки дополнительных обмоток на трансформатор. В дальнейшем мною планируется изготовление самодельных ленточных наушников по мотивам RAAL SR1A и использование с данным блоком.
Мною используется самодельный УМЗЧ по схеме ОМ2,7.

Следует упомянуть и о недостатках такой топологии:
- привязка к УМЗЧ и его параметрам, хотя практически всегда, кроме нескольких моделей, ЭС наушники не являются портативом, это конструкция для домашнего, стационарного УМЗЧ. Последний должен иметь минимальное постоянное напряжение на выходе, чтоб исключить подмагничивание, ну и в общем высокую линейность, хороший демпинг фактор. Этот пункт легко разрешим. Современные усилители сренего и выше уровня автоматически выполняют эти условия.
- для получения высокой линейности, максимально низкой частоты завала на НЧ и малых искажений необходимо применять трансформатор с большим сечением от 3 до 10 см2 и достаточно высокой индуктивностью первичной обмотки, при низкой паразитной емкости, что требует трудоемкого изготовления и соответствующих габаритов и веса трансформатора. Впрочем изготовить хороший ПП усилитель для ЭС наушников- тоже не за мышами сходить.
Недостатки не являются критическими.

 

Наушники


Оголовье


Прежде всего за основу конструкции было взято готовое оголовье и чашки от советских ТДС-8 Феникс.

Это значительно упростило задачу. Оголовье достаточно удобное. Соответственно размеры и конфигурация драйвера приспосабливались под них, форма драйвера круглая, диаметр 80мм. Активная площадь мембраны получилась 65мм.
Чашки было решено сделать из тех же от Феникса. Толщина оригинальной чашки слишком большая к тому же она закрытая, что недопустимо для ЭС. Чашка была обрезана и доработана на токарном станке, там же были изготовлены кольца- крышки для чашек из дюралюминия.

Для механической защиты и улучшения внешнего вида была добавлена сетка из нержавейки. В чашке просверлены новые отверстия под скобы крепления и гермоввод под кабель.

Амбашуры диаметром 100мм были куплены на Алиэкспресс вместо старых полихлорвиниловых с пропавшим поролоном. Крышка чашки осталась родной, в ней был вырезан круг, просверлены отверстия под винты М3 при сборке, а так же вырезано герметизирующее кольцо между крышкой и драйвером из пористой резины.

Статоры


Для изготовления статоров продумывались 2 различных варианта- изготовить из подходящей по конфигурации металлической сетки, либо создать дизайн печатной платы и изготовить статоры из стеклотекстолита на китайском производстве. Для повторения максимально перспективным является именно промышленные стеклотекстолитовые детали т.к. обеспечивают максимальную точность изготовления и многократно упрощают мехобработку. В прототипе однако было принято решение изготовить из мет. сетки, снятой с корпуса старого системного блока. Толщина метала 0,8мм, крашеная поверхность, что необходимо для изоляции статоров от мембраны в случае прилипания. Из сетки были вырезаны круги 80мм, просверлены под 4 винта М3. Для обеспечения электрической изоляции 2-х статоров друг от друга и мембраны при сборке драйвера были применены пластиковые винты М3 с потайной головкой. В случае изготовления статоров на ПП в этом нет необходимости, изоляция осуществляется просто травлением меди на участках крепления. К тому же присутствует заводская маска.- диэлектрическое защитное покрытие. Провода паяются на торцы металлических статоров после залуживания активным кислотным флюсом. Флюс смывается.


Мембрана

 

Следующим элементом конструкции является мембрана с кольцами- проставками. Кольца обеспечивают изоляцию мембраны от статоров, установку работего зазора нужного значения, а так же механическое крепление с нужным натяжением для рабочей мембраны. Кольца были вырезаны из стеклотекстолита толщиной 0,5мм.Толщина проставок значительно влияет на параметры наушников. Прежде всего меняется емкость, чувствительность и демфирование мембраны, так же для разного расстояния следует подбирать различное напряжение смещения.
Были опробованы проставки толщиной 1мм, однако с ними чувствительность была слишком низкой, субъективно в несколько раз тише, а так же замечены призвуки свободно болтающейся мембраны. При увеличении расстояния уменьшается рабочая емкость драйвера и сила притяжения к статору. что очень плохо. В то же время нельзя уменьшать зазор меньше критического значения, иначе не будет обеспечиваться нужных диапазон свободного хода мембраны, наушники можно будет слушать только на низкой громкости либо мембрана будет вообще прилипать к статору.
Одно из колец было изготовлено полностью диэлектрически, второе с вытравленной кольцевой дорожкой и контактом для подпайки провода, это необходимо для подводки напряжения смещения на мембрану. При повторении эти детали целесообразно так же заказывать на производстве в Китае.
Для самой мембраны необходима тонкай прочная пленка. Оптимально подходит майлар/ лавсан.
Доступными к заказу в моем регионе были только пленки с толщиной от 10мкм, что многовато для нашей мембраны. Было принято решение достать лавсан из большого пускового конденсатора для электродвигателей и куплен CBB-65 60uf x 450VAC. После разборки в руках оказался рулон 85x45мм с двойной навивкой металлизированной пленки 5мкм,

пленка прочная, упругая. Что подходит для наших целей. Пленку с меньшей толщиной проблематично достать, с ней сложнее работать и прирост параметров от применения более тонкой пленки неочевиден, хотя по доступной из сети информации в современных наушниках Stax применяется пленка около 1мкм.

Традиционно мембрана ЭС имеет проводящее покрытие в виде тонкого высокоомного слоя. Обычно с сопротивлением от единиц мегаОм до гигаОм. Однако для облегчения жизни было решено опробовать ЭС драйвер с заводским металлизированным напылением. Это судя по всему алюминиевое напыление, рассчет толщины по удельному сопротивлению пленки дал значение около 50нм. Драйвера с напылением были собраны и испытаны.

По звуку и измеренным параметрам они показали прекрасные результаты, однако были и негативные моменты, делающие невозможным их успешную эксплуатацию.
Прежде всего низкоомное покрытие способствовало усиленному прилипанию мембраны к статору, второй негативный момент – низкая стойкость и прочность напыления. Оно отслаивалось при приклейке мембраны, оно отваливалось чешуйками видимо при вибрации мембраны и в конце концов оно просто «испарялось», вероятно по принципу гальванического травления.

От такого варианта было решено отказаться.
В дальнейшем заводская металлизация стравливалась химически разбавленной в 5 раз ортофосфорной кислотой, но это можно произвести и любым другим активным раствором- щелочью, другой кислотой, хлорным железом. Для содания высокоомного покрытия рассматривалось несколько вариантов, подчерпнутых у самодельшиков ЭС АС
- втирание графита в пленку,
- создание клея с графитовой пылью
- использование покрытия специальными антистатическими аэрозолями.
Был выбран последний вариант. Как наиболее технологичный и обеспечивающий минимальную массу и однородность покрытия. Был преобретен аэрозоль ANTISTATIC CRAMOLIN 200мл. Покрытие наносилось в 2 слоя на 2 мембраны одновременно, для обеспечения близости параметров. Сейчас ясно, что достаточно было и одного слоя. Об этом можно судить по скорости включения наушников в работу. При наличии сверхвысокомного покрытия громкость в наушниках наростает медленно. Достигая максимума через несколько минут. В моем случае это происходит мгновенно, значит сопротивление достаточно низкоомное. После нанесения были попытки измерить его величину, однако сделать это без специального оборудования проблематично. Мультиметр измеряет до 50М, RLCметр измеряет значительно выше, но на переменном токе, из-за чего мешает образуемая при измерении емкость.
После нанесения аэрозоля мембраны просушивались. Далее на тыльную сторону без проводящего слоя клеилось диэлектрическое кольцо. Мембрана просто распавлялась на ровной поверхности без складок. После высыхания клея приклеивалась вторая текстолитовая проставка, с проводником. При этом клей наносится на свободную от дорожек часть текстолита, чтоб избежать попадания клея на дорожку. Пленка к дорожке просто плотно прижата при склейке по всей поверхности. Были опробованы несколько различных клеев: Дисмакол- хорошо держит, в меру эластичный, быстро сохнет, из минусов- при необходимости ремонта его достаточно сложно удалить, делал это паяльником. Он сильно размягчается при нагреве. Клей БФ-6. Держит хуже, но достаточно, , и при ремонте легко растворяется растоврителем или изопропиловым спиртом. Клей 88 – хороший вариант. На нем и остановился . При необходимости его можно разбавить, остановился на этом варианте, разбавив дихлорєтаном, в таком варианте прочность соединения с лавсаном была отличная. Не всякй клей хорошо может приклеить лавсановую пленку, большинство просто отслаиваются от нее.
Для успешной работы ЭС мембрана должна быть равномерно и качественно натянута, на двух драйверах одинаково. При недостаточном натяжении мембран будет проявляться негативные эффекты- прилипание мембраны к одному из статоров, с ростом искажений, пропаданием НЧ.
Задача усложняется тем, что стеклотекстолитовые кольца толщиной 0,5мм не могут обеспечить необходимую жесткость без специальных мер. Для обеспечения этого условия была отработана технология термического натяжения. Мембрана скручивалась крепежными винтами к одному из статоров, покрытьием от статора, это зажищало мембрану от деформации. Иначе при натяжении мембрану выворачивало восьмеркой. Подготавливались обе мембраны для одновременной натяжки. Мембраны прикрученные к статору укладывались статором вниз на нижний подогреватель с нагревом до 105 градусов. При такой температуре пленка начинает размягчаться и немного провисать. При дальнейшем нагреве она начинает потихоньку натягиваться. Сверху нагрев обеспечивался ИК лампой 200Вт, вкрученной в патрон с сетевім шнуром, лампу водил круговыми движениями для медленного и равномерного нагрева. Пленка начинает медленно натягиваться, от центра к краям пока полностью не исчезнут все провисания и складки и не будет идеально ровного натяжения, как стекло. 2 драйвера прогреваются одновременно, что обеспечивает равное значение натяжения. Затем Мембраны снимаются с нагревателя и остывают.

Пробовал натягивать мембрану с 2-мя статорами. Но в таком случае процес более инерционный. Плохо видно процесс натяжения. При снятии со статоров мембраны сохраняют правильное положение за счет равномерного натяжения. Если постучать по торцу шайб мембран звук у 2-х мембран должен быть одинаковым по тону, что свидетельствует о равном значении натяжения 2-х мембран.
Были попытки натяжения мембран при помощи паяльного фена. Однако им сложно обеспечить контролируемый и равномерный нагрев. Несколько попыток завершились прожиганием мембран. Вряд ли с феном возможно достичь того же результата, что и при ИК нагреве.

 

Защитные мембраны


Для работы драйвера достаточно только 2-х статоров и мембраны. Однако эксплуатация в таком виде проблематична, поскольку в драйвер будут проникать пыль и влагавлажность в виде испарений пота. Которые негативно будут влиять на работу, могут повреждать мембрану.
Наличие поляризующего напряжения провоцирует электростатическое налипание пыли. Для защиты от пыли и влаги в моей конструкции, как это делается и в промышленных были применены защитные мембраны. Они таже обеспечивают демфирование мембраны, что дает как положительные так и отрицательные следствия. При использовании натянутой пленки ухудшается отдача драйвера на НЧ. Проявляется более глубокий завал на АЧХ. При отсутствии защитных мембран иногда наблюдались тихие призвуки в наушниках- шуршание, подсвистывание и писк. Не громкие, но раздражаюшие. Первое время драйвер можно использовать без ЗМ, но для долгосрочной эксплуатации они крайне желательны.
В своей конструкции защитные мембраны были наклеяны на стеклотекстолитовые колца, вырезанные по тем же чертежам, что и для мембран, но толщиной 1мм. С наружной стороны применил слой сетки от женских капроновых чулков. Материал практически акустически прозрачный, имеет мелкую сетку, которая будет защищать от попадания пыли. И обеспечивать небольшое демфирование драйвера.


Со стороны уха была использована наклеенная стрейчевая пленка 9мкм, купленная в супермаркете для упаковки продуктов. Ее высокая пластичность позволила растянуть ее значительно перед наклейкой, что обеспечило уменьшение толщины пленки. Пленка так же имеет высокий коэфициент поглощения, практически не дает призвуков если сравнивать с лавсаном. После приклейки пленка растягивалась в нескольких местах для получания мелких локальных провисаний. Это обеспечит отсутствие снижения басов. Однако обратной стороной монеты могут быть повышение искажений в области верхних НЧ на частотах от 100 до 500 Гц. Такая мембрана склонна к созданию призвуков в данном диапазоне как раз из-за слабой натяжки.
Когда все элементы готовы производится сборка драйверов в бутерброд :защитная мембрана- статор- рабочая мембрана- статор- защитная мембрана. Все это стягивается пластиковыми винтами.

Шляпки подрезаются практически заподлицо.
Если имеется измеритель емкости, то можно оценить качество сборки драйвера измерением емкостей статор- мембрана – статор. Емкости от статора к мембране и от другого статора к мембране должны быть близки с минимальной погрешностью , это свидетельствует об равенстве расстояний от статора к мембране. Значительная разница в емкости может свидетельствовать о геометрической деформации со значительной разницей в расстоянии от мембраны к одному из статоров. Если емкость от статора к мембране слишком низкая, можно сделать вывод о том, что проводящее покрытие на мембране не работает, емкость формируется только проводящей дорожкой на кольце стеклотекстолита.
Для проверки работоспособности драйвера если еще нет усилителя/ адаптера можно собрать навесным монтажом простую схему из резисторов и подключить драйвер к сети 220В. Однако следует помнить об опасности данной схемы и необходимости строгого соблюдения техники безопасности.


Кабель.


Кабель для ЭС должен обладать определенными электрическими харамтеристиками, кроме электрической прочности изоляции. Способной выдержать максимальное приложенное напряжение, кабель обязан обеспечивать минимальное значение паразитной емкости. Именно этот параметр способен максимально влиять на качество звука. Вопреки маркетинговым заявлениям Стакса о бескислородной меди и посередрении- єто является пылью в глаза доверчивым аудиофилам, состав проводника никак не влияет на звук, а вот емкость влияет. Паразитная емкость кабеля сумируется с рабочей емкостью драйвера и нагружают усилитель/ согласующий трансформатор, уменьшая скорость наростания сигнала. Поэтому следует стремиться минимизировать паразитную емкость кабеля.
Для снижения емкости могут применятся различные меры, из самых достижимых- снижение площади проводника (площади обкладки паразитного конденсатора) и отдаление 2-х проводников друг от друга (увеличение расстояния между обкладками). В промышленных наушниках применяют плоские провода, что снижает емкость.
Было изготовлено 2 типа кабеля- компактный из проводного шлейфа отщеплены 3 проводника и затянуты в силиконовый кембрик, емкость кабеля оказалась 60 пф, что многовато.


Второй кабель был изготовлен из провода МГТФ 0.12, каждый проводник затянут в свой силиконовый кембрик, далее кембрики собирались вместе при помощи колец из термоусадки. Емкость 1,5 м кабеля с разъемом получилась всего 20 пф, что можно считать отличным результатом, кабель получился объемный. Но не тяжелый. Оставил его.


Имеется так же идея изготовления плетеного косичкой кабеля, текстура плетения будет снижать емкость, следует выбирать провод с тонкой жилой при толстой изоляции и достаточной гибкости и износоустойчивости. Думаю, что неплохо подошел бы провод МГШВ 0,14-0,35.
Разъем для наушников был выбран типа MIC325 как подходящий по габаритам и функционалу.

 

Адаптер


Адаптер было решено сделать отдельным блоком, но при большом желании и наличии свободного места его можно встрить в УМЗЧ. Формфактор был выбран в виде «колоны».

В таком виде он занимает немного места на столе, а так же служит подставкой для наушников.
Адаптер поключается с УМЗЧ кабелем в котором идут сигналы с выхода УМЗЧ, питание 15В и провода управления. Снабжен кнопкой влючения с фиксацией, которая при нажатии дает команду на переключение выходов УМЗЧ при помощи реле с АС на Адаптер.
Все разъемы собраны на одной панели в задней части корпуса, некоторые разъемы добавлены под будущую модернизацию.


В качестве корпуса был взят металлический корпус от старого автомобильного СД чейнжера , который много лет лежал без дела. Корпус был окрашен черным грунтом, а затем черной краской в несколько слоев.

Пионер- всем котам пример!

Трансформаторы механически закреполены через скобы. Разводка сделана навесным монтажем монтажным проводом.


Параметры используемых в настоящее время трансформаторов -Советский сетевой трансформатор 4.702.151-01 на магнитопроводе ПЛ из трансформаторной стали сечением 6см2. 2 равнозначные катушки с одинкаовыми обмоткаими, включенными параллельно первичка 3-6, последовательно вторичка1-2.
Параметры обмоток одной катушки:
Первичка 3-6 90вит 0,5мм. 0,7 Ом, 37мГн
Вторичка 1-2 600вит 0,2мм, 15.7 Ом. 1,45Гн.

 

Модуль напряжения смещения

Преобразователь смещения должен выдавать необходимое высокое напряжение. В идеале регулируемое и стабилизированное напряжение от 300 до 800В. Стандарт смещения промышленных наушников Pro 580В, но нам незачем ограничивать себя, напряжение может подбираться индивидуально под особенности конструкции и потребности. Чем выше напряжение смещения, тем выше сила действующая на мембрану, а соответственно и чувствительность, громкость, степень демфирования мембраны. Однако чрезмерно повышенное напряжение будет приводить к нестабильному поведению, залипанию мембраны, призвукам.
Целесообразно применить готовый модуль высокого напряжения из Китая. Например такой

https://ru.aliexpress.com/item/32806952197.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.1bd133edv9AU0W


Чтобы не ждать месяц я изготовил свой. Это классический обратноходовый повышающий преобразователь на UC3843 без существенных особенностей.

 

Согласующие трансформаторы.
От параметров и качества трансформаторов во многом зависят конечные характеристики.
Первоначально были взяты 2 промышленных сетевых трансформатора 4.702.151-01. На удивление показавшие достаточно высокие качественные показатели. Так совокупный КНИ аудиовыход + УМЗЧ+ трнасформатор + аудиовход для 1 кгц составлял всего 0,0076%
Однако имелись и некоторые недостатки данных трансов- рассчитаны они были под 50Гц, соответственно на более низкой частоте индуктивность первичной обмотки недостаточна, а магнитопровод работал при повышенной индукции, влоть до насыщения. На каркасах не было места для домотки необходимых дополнительных обмоток.
Однако в области СЧ и ВЧ данные трансформаторы работали неплохо. Несмотря на применение непредназначенного для таких частот трансформаторного железа по замерам не видно никаких ухудшений параметров на ВЧ. Это связано с использованием низкоимпедансного сигнала с УМЗЧ. С ростом частоты в железе растут потери, но они компенсируются избыточным запасом мощности с УМЗЧ.
Однако вышеуказанные недостатки, а так же стремление еще больше улучшить параметры трансформатора побудили к дальнейшим исследованиям. Были изготовлены тестовые трансформаторы на кольцевых магнитопроводах из трансформаторной стали, пермаллоя неустановленной марки и тора из нанокристалического железа китайского производства.
Трансформаторное железо показало наилучшие параметры- низкий КНИ, причем с хорошим спектром- преобладание 3-й гармоники, 2-я выражена слабо, боле высокие гармоники практически отсутствуют. Сердечники из пермаллоя и китайского наножлеза давали высокие искажения и спектр искажений вплоть до 15-й гармоники.
Перспективным формфактором для подобного трансформатора можно считать тор. Поскольку он обеспечивает наилучшее значение индуктивности рассеяния и паразитной емкости трансформатор за счет непараллельности укладки витков, а так же при умеренных габаритах имеет большую площадь окна, что позволяет намотать много провода и изоляции. Существенным недостатком можно считать лишь трудоемкость намотки тора по сравнению с другими типами магнитопроводов.
При изготовлении трансформаторов следует стремится к получению:
- низкой индуктивности рассеяния
- низкой паразитной емкости
- низкому активному сопротивлению первичной и вторичной обмотки
- высокой индуктивности первичной обмотки.
- исползованию материала магнитопровода с низкими искажениями, сердечника достаточного сечения.
По параметрам обмоток в качестве согласующих трансформаторов можно применять готовые выходные трансформатолры от ламповых РР УМЗЧ, включенные наоборот. Когда первичные и вторичные обмотки меняются местами.
Решил мотать новые трансы на торах из трансформаторного железа 80х50х20мм. В тестовом виде данный магнитопровод обеспечивал в трансформаторе совокупный КНИ около 0,0028%.


На текущий момент идут работы по намотке нового трансформатора. Кроме обмоток для ЭС наушников планируются так же обмотки для ленточных и обычных динамических наушников, что сделает адаптер максимально универсальным и не имеющим аналогов среди промышленных устройств.

 

Аудиоизмерения.


Для качественной настройки и оценки полученного результата следовало на каждом этапе изготовления и настройки контролировать электрические параметры узлов и всего комплекса в целом. Для измерений аудиокомплекса применялись помимо мультиметра: двухлучевой осциллограф, RLCметр, кабеля для измерения параметров с трансформатора и других цепей + ПК, самодельный измерительный микрофон.
Оценка параметров трансформатора.
При помощи тестового кабеля и программы Audiotester 3 был измерен импеданс трансформатора с подключенными наушниками.


Наблюдается практически линейный рост импеданса за счет реактивного сопротивления первичной обмотки. Снижающееся реактивное сопротивление емкостной нагрузки практически не влияет на график. Нагрузка для УМЗЧ с стандартом 4-8 Ом «детская».
Искажения УМЗЧ+ трансформатор оценивались в программе RMAA. Получено значение КНИ около 0,0076% на 1кГц.

Причем  рост уровня сигнала никак не ухудшал искажения.


Оценифалось смещение фазы на трансформаторе, которое для 22кГц незначительное.

В программе REW при помощи измерительного микрофона и простенького стенда измерялись параметры на выходе наушников.

Параметры измерялись на средней громкости около 90дБ, что соответствует около 60 дб по шкале графиков.
АЧХ в сборе с чашкой, амбашурой.

Как видно в данном случае амбашуры дают небольшой провал в области СЧ
«Гребенка» на ВЧ- естественное явление для любых наушников, связанное с резонансами излучатель- приемник. В целом на слух АЧХ воспринимается как ровная без существенных провалов и подъемов.
Подробнее об интерпретации АЧХ наушников можно прочитать тут

http://personalaudio.ru/detail/achkh_naushnikov/

Одним из важных параметров оценки качества ЭС излучателя следовало бы назвать КНИ. В теории ЭС имеет экстремально низкие КНИ, менее 0,1%.

Поскольку микрофон не способен обеспечить такую линейность, заявленный ДД для относительно качественного микрофонного капсуля WM-61, который обычно применяется в бюджетных промышленных измерительных микрофонах, всего около 60 дб, то измерение производилось в режиме RTA с синусом фиксированной частоты. В таком случае гармоники могут быть точнее измерены, чем свип-тоном.
Сложно так же оценить искажения, вносимые самим миурофоном, цифры искажений представленны как сумма наушников и микрофона.

 

При средней громкости прослушивания искажения ЭС драйвера преимущественно представлены 2-й гармоникой и численно составляют около 0,05%. Имеется линейная зависимость искажений от громкости. На малой громкости значения достигают 0,02%, на большой до 0,3%. Закономерность логически предсказуема, чем больше ход мембраны, тем выше искажения, а значит для их снижения и повышения качества звука целесообразно повышать площадь излучения дайвера со снижением хода мембраны, либо получить выше громкость при том же ходе мембраны и тех же искажениях.
Оценивались так же интермодуляционные искажения с нестандартной комбинацией частот, в области сниженного шума микрофона.

Субъективная оценка.
Наушники обладают ровной АЧХ, однако на некоторых композициях не хватает глубины баса. Его качество отличное, но количества не достает. Звучание в общем смещается к более светлому. В принципе ко всем моделям промышленных ЭС можно слышать подобные упреки.
СЧ-ВЧ воспроизводятся без каких либо недостатков, все чисто, прозрачно и очень детально. Это основной конек электростатов, то, что им в силу технологии удается лучше всего. Звук кажется естественным и живым, а не записанной фонограммой.
Сцена очень широкая, иногда кажется, что слушаешь АС, а не наушники, нет ощущения «звука в голове».

В целом результат оправдал все ожидания. Полученный опыт может быть применен для создания более совершенной конструкции.

 

 

-

 


Файлы:
Схемы, ПП
ИМД на малой громкости
Фотография
Фотография


Все вопросы в Форум.




Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

18 3 10