24.8.2013 Tento zesilovač jsem objevil na
letošní radioburze v Holicích. Jeden prodejce tam nabízel desítky
různých zesilovačů, receiverů, přehrávačů a další audiotechniky. Tenhle kousek mi ihned padl do oka
svým designem a po chvíli ukecávání ceny a prověření na netu jsem ho koupil. Se značkou
AKAI zatím nemám žádné zkušenosti,
ale myslím, že v audiu patřila k tomu lepšímu. Tento model se vyráběl kolem roku 1993. Po nutné
debordelizaci, údržbě a měření by mohl nahradit můj stávající zesík
Kenwood KA-1030.
Jedná se o klasický stereofonní tranzistorový zesilovač ve třídě AB
s diskrétním koncovým stupněm osazeným 2 komplementárními páry (NPN + PNP) tranzistorů SanKen
2SC3856 +
2SA1492
(180 V / 15 A / 130 W / 20 MHz / hFE > 50)
a 4 komplementárními páry budičů 2SA1248 +
2SC3116
(160 V / 0,7 A / 10 W / 120 MHz / hFE > 90).
Nejsou to úplně nejpomalejší tranzistory, což by se mělo pozitivně projevit na šířce pásma.
O napájení se stará docela velký a těžký stíněný transformátor se symetrickým sekundárním vinutím, které
dá po usměrnění a vyhlazení 2 elyty 8,2 mF / 56 V napájecí napětí ±52 VDC,
tudíž výstupy jsou bez oddělovacích kondenzátorů. Celý koncový stupeň je stejnosměrně vázaný a díky tomu
je v signálové cestě minimum kondenzátorů (jen v předzesilovači). O potlačení SS složky na výstupu se stará
obvod DC serva s operákem. Všechny osazené elyty jsou značkové od výrobce
Nippon Chemi-Con. Samozřejmě nechybí zpožďovací
a ochranné relé pro odpojení výstupních svorek řízené integrovaným obvodem
µPC1237. Kompletní schéma zapojení viz
servisní manuál.
Zde je přehled základních parametrů:
| výstupní výkon: |
2 x 120 W @ 4 Ω; 1 kHz; 1% THD
2 x 80 W @ 8 Ω; 30 Hz; 0,05% THD |
| THD: |
0,005% @ 1 kHz; 8 Ω |
| činitel tlumení: |
45 @ 1 kHz; 8 Ω |
| šířka pásma: |
5 Hz - 100 kHz @ -3 dB |
| odstup s/š: |
101 dB (aux, CD, tuner, tape)
85 dB (gramo) |
| zbytkový šum: |
0,1 mV |
| vstupní citlivost: |
150 mV (5 V max.) / 47 kΩ (aux, CD, tuner, tape)
2,5 mV (160 mV max.) / 47 kΩ (gramo) |
| max. příkon: |
230 W |
| rozměry: |
42,5 x 15,6 x 37 cm |
| hmotnost: |
10,5 kg |
Na předním panelu najdeme (zleva doprava, shora dolů): síťový vypínač,
vypínače předních a zadních reproduktorů, konektor pro sluchátka, přepínač direct pro vyřazení korekcí
a subsonického filtru (16 Hz, -12 dB/okt.), tónové korekce hloubky a výšky (±8 dB),
regulátor hlasitosti, přepínač zdrojů signálu pro nahrávací výstup magnetofonu, regulátor vyvážení
kanálů, přepínač vstupů, přepínače stereo / mono a ztlumení o 20 dB. Na zadním panelu je sada
CINCH konektorů pro vstupy: gramo, CD, tuner, aux a 3 magnetofony (každý magnetofon má i svůj výstup
pro nahrávání) a dále svorky pro 2 páry reprobeden. Síťová šňůra je 2-žilová (spotřebič třídy II),
nehrozí tedy problém se zemní smyčkou, v případě potřeby je zde šroubek pro přizemnění.
5.9.2013 Po otevření zesilovače jsem
nejprve vymetl chuchvalce prachu. Bylo patrné, že se vevnitř ještě nikdo nevrtal, takže vše pěkně
v původním stavu. Vyklepal jsem trochu prohnutý spodní plech v místech nožiček a vyleštil přední
panel a knoflíky. Drobné škrábance jsem zaretušoval černým lakem. Pak jsem se pustil do elektroniky.
Na hlavní desce jsem propájel studeňák u tranzistoru TR13 (stabilizátor +12 V). Přeměřil jsem
všechny elyty a které měly sníženou kapacitu nebo moc velký ESR jsem vyměnil. U hlavních filtráků
koncového stupně C1, C2 jsem naměřil 6,51 mF / 65 mΩ resp. 6,85 mF / 60 mΩ.
To mi přijde i po 20 letech ještě jako přijatelná hodnota, tak jsem je zatím nechal. Když dnes koupím
nový elyt, tak má typicky kapacitu na spodku tolerance, tak -10%. Málo kdy se poštěstí, že má aspoň
jmenovitou kapacitu. Zajímavé, že staré elyty od Tesly mají i dnes klidně +20% kapacity i více
(i po naformování)...
UPDATE: tak se ve mě nakonec hnulo svědomí a řekl jsem si, že nebudu dělat polovičatou práci a
objednal jsem z ECOMu pár náhradních elytů
CEVN-10000/63 30x50 SMH
od Nipponu (cena s poštou 288,- Kč s DPH). Naměřené kapacity jsou 8,45 a 8,47 mF, takže jsem
se dostal alespoň na původní jmenovitou hodnotu.
Ve zdroji jsem vyměnil elyty C8, C9, C16 (470 µF / 25 V);
C6, C7 (100 µF / 63 V) a C17 (100 µF / 25 V).
Dále v obvodu ochrany C35 (4,7 µF / 50 V) a signálové C29, C29b, C30, C30b
(1 µF / 50 V); C31, C31b (3,3 µF / 50 V) jsem
nahradil svitky. Taktéž na desce předzesilovače pro magnetodynamickou přenosku jsem vyměnil signálové
C1, C1b (1 µF / 50 V); C6, C6b (3,3 µF / 50 V)
za svitky a C8, C9 (47 µF / 25 V); C3, C3b (100 µF / 10 V)
za nové elyty. Nakonec jsem ještě vyměnil za svitky signálové C201, C201b (220 nF / 50 V);
C202, C202b (10 µF / 16 V); C207, C207b (1 µF / 50 V)
na desce tónových korekcí.
Dále se mi moc nepozdával průřez a délka vodiče, kterým byl výstupní
signál veden z hlavní desky zesilovače na nepříliš robustní vypínače reproduktorů na předním panelu a
zpět na reprosvorky na zadním panelu. Když jsem změřil úbytek napětí na drátu a přechodovém odporu
vypínače při proudu asi 4 A, vyšel mi celkový odpor 85 mΩ, což jak se ukázalo později,
je větší hodnota než vnitřní odpor samotného zesilovače. Takže jsem se na vypínač vykašlal a
připojil pár předních reprosvorek silnějšími dráty přímo na hlavní desku.
9.9.2013 Na víkend jsem si zapůjčil digitální
osciloskop s generátorem a pustil se do měření. Nejprve jsem zkontroloval klidové proudy koncáků a
rychlost jejich stabilizace. Asi po 20 s od zapnutí se hodnoty ustálily na 83 mA pro levý
kanál a 60 mA pro pravý kanál. Po delším zahřátí proud o pár mA klesl. Je zde tedy patrná jistá
nesymetrie, otázka jam moc to může vadit. Na desce není nikde jediný odporový trimr, kterým by bylo možno
proud doladit. To nechám na později. Dále jsem změřil stejnosměrný offset na výstupech: levý kanál
fluktuoval mezi -2 až -5 mV a pravý kanál mezi -0,5 až +1 mV.
Pak jsem na výstup pravého kanálu připojil umělou zátěž 4 Ω
(velké drátové odpory), na vstup generátor (sinus, 1 kHz, 2 Vpp) a vybudil zesilovač těsně
pod hranici limitace. Z odečteného výstupního napětí (1. oscilogram) jsem vypočítal RMS výkon:
158 W do 4Ω zátěže a 100 W do 8Ω zátěže. Protože jsem zatěžoval pouze jeden
kanál, nekleslo tolik napájecí napětí a dostal jsem tudíž vyšší výkon, než je specifikovaný pro oba
kanály. Po té jsem ještě přidal a přebudil zesilovač do limitace - na 2. oscilogramu je vidět krásně
čistý řez vrcholku sinusovky bez zákmitů. Patrně díky tomu, že konstruktéři ponechali větší úbytky napětí
na tranzistorech, aby nedocházelo k saturaci a tranzistory tak nezůstávaly dlouho otevřené i po poklesu
proudu do báze. Podíval jsem se také na průběh obdélníkového signálu (tentokrát při zatížení
bezindukční umělou zátěží 4 Ω), při 10 kHz je na 3.
oscilogramu vidět mírné zaoblení hrany bez překmitů. Vzhledem k velmi nízkému dolnímu meznímu kmitočtu
vypadal i 100 Hz obdélník stále perfektně pravoúhle. Na okamžik jsem zesilovač vybudil na plný
rozkmit (umělá zátěž rychle začne vařit vodu :) a změřil rychlost přeběhu
- nejrychlejší změnu du/dt (4. oscilogram), která vychází na 38,6 V/µs v režimu direct a
21,2 V/µs se zapnutým obvodem tónových korekcí (nastaveny na 0 dB).
 |
 |
 |
 |
| sine wave @1kHz, 4R |
clipping @1kHz, 4R |
square wave @10kHz |
slew rate @4R |
Činitel tlumení jsem zkusil určit tak, že jsem nejprve změřil pokles
výstupního sinusového napětí nastaveného na 10 Vpp při snížení zatěžovacího odporu z 4 Ω
na 2 Ω a vypočítal diferenciální vnitřní odpor podle vztahu:
ri = Δu / Δi. Na 1 kHz mi vyšel
vnitřní odpor 61 mΩ. Činitel tlumení je pak definován jako poměr odporů zatěžovacího a vnitřního
(resp. poměr impedancí): DF = Rz / ri.
Pro jmenovitou zátěž 4 Ω vychází DF = 66 a 132 pro 8 Ω. Pokud bych nechal v cestě
výstupního signálu přechodový odpor vypínače reproduktorů a tenké propojovací dráty, měl bych DF pouze
27 pro 4 Ω, resp. 55 pro 8 Ω. Nakonec jsem proměřil kmitočtovou charakteristiku
zesilovače v režimu direct i se zapnutými korekcemi. Na dolním konci pásma je patrný vliv subsonického
filtru, na horním konci zas vliv frekvenční kompenzace použitého OZ v obvodu korekcí. Šířka pásma pro
pokles -3 dB je tedy 1 Hz - 150 kHz, resp. 12 Hz - 60 kHz.
frekvenční charakteristika zesilovače AM-47 @ 4 Ω, 10 Vpp
shrnutí naměřených parametrů:
| primární napětí: |
235 VAC |
(síť) |
| sekundární napětí: |
2 x 39,1 VAC |
(naprázdno) |
| napájecí napětí SS: |
±52 V |
±44 V (clip) |
| klidový proud: |
80 mA
59 mA |
levý *
pravý * |
| zbytkové napětí: |
-5 mV
+1 mV |
levý, max.
pravý, max. |
výstupní výkon:
(jeden kanál) |
158 W
100 W |
4 Ω, 1 kHz
8 Ω, 1 kHz |
činitel tlumení:
(pro 4 Ω / 8 Ω) |
66 / 132
66 / 132
39 / 78 |
@ 100 Hz
@ 1 kHz
@ 10 kHz |
| rychlost přeběhu: |
38,6 V/µs
21,2 V/µs |
direct
s tón. kor. |
13.9.2013 * Pár večerů jsem bádal nad tím,
jak sladit klidové proudy koncáků. Nabízela se k tomu změna hodnoty R30 (2,2 kΩ) - při
snížení na poloviční hodnotu vzrostl kliďák v pravém kanálu o 30,6 mA (+51%) nebo změna R501,
ale na tu reagoval kliďák mnohem méně, při snížení z 560 na 130 Ω v levém kanálu, klesnul
kliďák jen o 20 mA (-24%). Napadlo mě, že by to mohlo být rozptylem parametrů součástek už
v diferenčním stupni, oba diferáky v obou kanálech jsem důkladně proměřil, ale nezjistil jsem
žádné větší odchylky (max. pár %). Nakonec mě napadlo vzájemně prohodit komplementární páry
teploměrných tranzistorů TR501, TR502 a TR501b, TR502b na chladiči a ejhle! Oba kanály teď mají
shodně 70 mA. Nemůžu se ubránit dojmu, že tranzistory měli při výrobě spárované, ale nějaký
vrták to při osazování prohodil, nebo že by jen náhoda? Mohlo to totiž dopadnout i tak, že by se
rozdíl ještě více zvětšil...
15.9.2013 Na závěr repase jsem ještě
zkusil změřit různé druhy zkreslení. K tomu jsem využil zvukovou kartu
SoundBlaster Audigy 2
a programy z balíku ARTA, s kterým jsem se letos
seznámil při rekonstrukci svých reprobeden. Výstup zvukové karty jsem připojil
na CD vstup zesilovače, jehož výstup jsem zatížil 4Ω bezindukční umělou zátěží
a zavedl do line-in vstupu zvukové karty. Jako kontrolní referenci jsem propojil na druhém kanálu
zvukovky přímo výstup se vstupem. Její zkreslení se pohybuje v řádu tisícin procent (THD: 0,002%;
IMD1: 0,002%; IMD2: 0,0068%), čímž bylo lehce ovlivněno samotné měření. Nejprve jsem měřil v programu
STEPS celkové harmonické zkreslení (THD)
v celém slyšitelném pásmu s krokem 1/24 oktávy při malém výkonu cca 35 mW (1 Vpp na výstupu).
THD se ve středním pásmu pohybuje kolem deklarovaných 0,005%, místy i méně. Dole to trochu kazí samotná
zvukovka a indukovaný brum 50 Hz.
STEPS - frekvenční závislost THD @35 mW, 4 Ω
THD jsem změřil též v programu ARTA (SPA, 131072 bodové FFT, průměrováno
z 10 měření), jen pro jedinou frekvenci 1 kHz. Zato jsem zvýšil výstupní výkon na 1 W (na výstup
jsem musel přidat dělič 1:10). Zkreslení se trochu zvýšilo na 0,0076%.
ARTA - spektrum a THD @ 1 W, 4 Ω, 1 kHz
Dalším důležitou charakteristikou je intermodulační zkreslení
(IMD). Měří se typicky pomocí
2 sinusových signálů. V ideálním lineárním systému dojde pouze k superpozici, ve spektru jsou pouze
2 čáry daných frekvencí. Pokud je v systému nějaká nelinearita (jako že v reálu vždycky je), dojde k
amplitudové modulaci signálu vyšší frekvence tím s nižší frekvencí a ve spektru se objeví nové součtové
a rozdílové složky (f1 + f2, f1 - f2). A nejen to, nelinearita způsobí vznik vyšších harmonických
obou základních frekvencí, ty se pak vzájemně směšují a vznikne celá zoo nových frekvenčních složek.
U spektrálně bohatého signálu jako hudba to už má spíše charakter šumu. Typicky se IMD měří pro 2 blízké
a 2 vzdálené frekvence. A mě se tam do toho ještě intermoduluje všudypřítomný síťový brum 50 Hz,
takže spektra jsou docela bohatá, nicméně se IMD drží do 0,04%, což myslím není špatná hodnota.
Zesilovač jsem tedy smontoval, vyměnil ho ve věži za stávající Kenwood a jal se věnovat nerušenému poslechu.
ARTA - spektrum a IMD @ 1 W, 4 Ω, 13 + 14 kHz
ARTA - spektrum a IMD @ 1 W, 4 Ω, 250 Hz + 8 kHz
