آموزش ساخت آمپلیفایر و سیستمهای صوتی های فای

ایمیل نویسنده وبلاگ : Arefff@gmail.com

صدای آنالوگ واقعی با نوارهای مغناطیسی
نویسنده : عارف - ساعت ۱۱:٤۱ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ٢۱ بهمن ۱۳۸٩
 

ضبط و پخش صدا بصورت آنالوگ اولین تکنولوژی بشر در این زمینه بوده . بعدها انقلاب دیجیتال و ورود اون در هر عرصه ای حتی های فای بدلیل مزیتهای غیرقابل انکارش باعث جلب توجه خیلی ها شد از عمده مزایای دیجیتال نسبت به آنالوگ در زمینه های فای میشه به بالا بودن نسبت سیگنال به نویز . عدم افت کیفیت در صورت کپی برداری . عدم افت کیفیت در صورت استفاده .دستیابی تصادفی به تراکها یا زمان مورد نظر و ایجاد افکت های دیجیتال و... اشاره داشت. منتها هنوز هم آدیوفیل ها عقیده دارند صدای آنالوگ واقعی رو باید از یک سورس (منبع صوتی) آنالوگ خوب شنید.

بارزترین نوع ضبط و پخش آنالوگ نوار کاست هستش . همونطور که میدونید در این کاست ها سیگنالها روی نوارهای مغناطیسی ضبط میشن . این نوارها معمولا در سه نوع نرمال - کرم و متال عرضه شده اند . نوارهای نرمال از اکسید آهن Fe2O3 و نرمال های کرم از Cro2 ونوار های متال بجای اکسید فلز از خود فلز مانند آهن استفاده میکنن. بدلیل پاسخگویی فرکانسی متفاوت این سه دسته . معمولا در قسمت بالای نوار حفره هایی مربوط به هر نوع نوار وجود داره . 

نوارهای معمولی فقط حفره حفاظت از ضبط شدن record protectونوارهای کرم کنار این حفره ها یک حفره اضافی و نوارهای متال نزدیک به وسط نوار حفره دیگری هم دارن.

در دک ها وضبط صوت های پیشرفته دتکتورهایی هست که بطور اتوماتیک هنگام جاگیری نوار در دک نوع نوار کاستو مشخص کرده و بایاسینگ پخش و ضبط را متناسب با اون تغییر میده . شکل زیر محل قرار گیری حفره هارو  در سه نوع نوار کاست نشون میده

نوارهای کرم نسبت به نرمال پاسخگویی بهتر در فرکانس های بالا و بایاسینگ بالا در رکورد ونهایتا لول بالاتری در پخش دارند ومتال ها نیز نسبت به کرم ها بهترند 

نوار کاست ها بدلیل کم بودن عرض نوار با توجه به این که این عرض کم به چهار باند صوتی بصورت (استریو دولبه)  تقسیم میشه و سرعت نسبتا پایین اون (درثانیه4.75cm) بدلیل کم بودن طول نوار، معمولا در ضبط و پخش فرکانسهای بالا و مخصوصا از نظر درصد نسبت سیگنال به نویز مشکلاتی دارند . البته جهت جبران این مساله کوششهایی فراوانی به عمل اومده که نهایتا منجر به ایجاد تکنولوژی های مختلف کاهش نویز مانند DNR ها و انواع دالبی ها مانند Dolby B-- DolbyC--DolbyS--DBX,... گردید .که در مورد نحوه کار دالبی ها بعدا مفصلا توضیح خواهم داد.

بهترین نتیجه از ضبط وپخش آنالوگ مربوط به ریل ها هستش!! 

 

ریلها  بدلیل داشتن پهنای بیشتر نوار نسبت به نوار کاست و سرعت بسیار بالاتر نسبت به نوار کاست قابلیت ضبط فرکانس های بالاتر با جزئیات بیشتر رو دارند همچنین بدلیل ایجاد جریان و دامنه ولتاژ بسیار قوی تر در هد این دستگاه ها نسبت به کاست ها معمولا  قسمت تقویت هد بهره نسبتا بالایی ندارد بنابراین کمترین دیستوریشن وانحراف سیگنال ایجاد شده ونسبت سیگنال به نویز بسیار بهبود پیدا میکنه . سرعت نوار در ریلها بسته به نوع استفاده ش معمولا از 2.8 سانتی متر تا 76 سانتی متر در ثانیه متغیره !! کمترین سرعت مربوط به حالت پخش طولانی Long playing و بیشترین سرعت مربوط به ضبط های استودیویی و فوق حرفه ای هست!!

معمولا در استودیو ها ضبط های چندین کاناله (multi track) توسط  این ریلها صورت میگیره . وهمچنین میشه روی این نوارهای مغناطیسی ضبط دیجیتال هم انجام داد.


 
 
ابتکار روسها در ساخت لامپ
نویسنده : عارف - ساعت ۱٠:٥۳ ‎ق.ظ روز چهارشنبه ٢٠ بهمن ۱۳۸٩
 

لامپهای روسی در صنعت های فای جزو لامپهای مطرح بوده اند و روس ها  شاهکارهایی در این زمینه دارند . از بارزترین این تولیدات روسی میشه به لامپ بسیار معروف 6C33C اشاره داشت .

به شکل زیر دقت کنید .این شبکه ها همان گرید و اسکرین نوعی لامپ روسی به شماره 6P41C هستند . در این لامپ بجای اینکه این شبکه ها دور دو عدد میله راهنما بصورت مارپیچی نصب شوند . داخل یک قاب مستطیلی بصورت رشته های نازک موازی با هم چیده ونصب شده اند !

نکته قابل توجه آبکاری طلا روی این رشته ها هستش ! مطمئنا از نظر های فیدلیته از این لامپ انتظار بالایی داشته اند!

 

امروزه صدای تعدادی از آمپلی فایر های لامپی مطرح در دنیا به لطف  لامپهای روسی ایجاد میشه . چرا که هر لامپی نمیتونه خصوصیات های فیدلیته رو داشته باشه وصدایی ناب و استثنایی رو بوجود بیاره. همچنین هر آمپلی فایر لامپی  نمیتونه از هر لامپ ایده آل بهره برداری درستی بکنه. با این حساب هر آمپلی فایر لامپی واقعا همونی نخواهد بود که بتونه گوش حساس و دقیق مشکل پسندان های فای رو ارضا بکنه.وبه صرف اینکه آین آمپلی فایر لامپیه نمیشه ادعا های فای بودنشو داشت مخصوصا در تولیدات قدیم با لامپهای قدیمی !!


 
 
آمپلی فایر اینتگریتد ترانزیستوری Integrated stereo amplifier
نویسنده : عارف - ساعت ۱٢:٥٧ ‎ب.ظ روز یکشنبه ۱٧ بهمن ۱۳۸٩
 

تصویر بالا مربوط به آمپلی فایر تمام ترانزیستوری ستسون هست که مدار پاور و پروتکتور و آمپلی فایر بصورت یکجا جمع شده اند.

دیدن این تصویر میتونه واسه افراد علاقمند و خلاق ایدهای جدیدی در ساخت این گونه مجموعه ها بده.

طراحی یکپارچه باعث کاهش سیم کشی ها و کوتاه شدن اتصالات مابین مدارات و تاثیری پذیری کمتر از نویز وهوم میشه. و موجب سهولت در استفاده و بهره برداری خواهد بود. ترانزیستور های قدرت از نوع مرغوب مارک SANKEN و بصورت زوج کامپلیمنت استفاده شده .

شماره ترانزیستور های قدرت استفاده شده :2SA1215 --2SC2921 

ورودی های آمپلی فایر جدا از هم بوده و هرکدام توسط سیم شیلد دار جداگانه ای به ولوم اصلی وصل میشه . این حالت باعث میشه سیگنال های  باند چپ و راست بدون تداخل و القاء به آمپلی فایر انتقال پیدا بکنند.

 


 
 
SRPP (طبقه تقویت ولتاژ)
نویسنده : عارف - ساعت ٩:۳٠ ‎ق.ظ روز یکشنبه ۱٧ بهمن ۱۳۸٩
 

آرایش نوع SRPP در اواخر دهه 1950 توسط یک طراح ژاپنی ابداع شد. عموما این نوع بایاسینگ آن زمان در مدارات تلویزیون کاربرد داشت به عنوان باند VHF !!

بعدها متوجه امتیازات بالای اون نسبت به سه آرایش مدار متداول بصورت کاتد مشترک -آند مشترک - گرید مشترک ، شدند و با پاسخگویی بهتر این نوع بایاسینگ وارد دنیای های فای نیز گردید. درمورد کاتد مشترک در پست قبلی توضیحاتی داده شد و دو مورد دیگه رو حتما مفصلا شرحشو براتون میزارم.

درنگاه اول مدار کمی پیچیده و تحلیلش مشکل به نظر میاد اما اینطور نیست  اگه تریود بالایی رو حذف کنیم مدارو بصورت یک کاتد مشترک خواهید دید که خروجی اون از آند گرفته شده . واگه  تریود پایینی رو حذف کنیم مدارو به شکل آند مشترک میبینیم.

ورودی به گرید تریود پایینی و خروجی از کاتد تریود بالایی یا همون آند تریود پایینی گرفته شده است که دراین مدار تریود بالایی دو نقش عمده رو داره هم به عنوان آند مشترک هم به عنوان منبع جریان ثابت برای قسمت پایینی مدار که بصورت کاتد مشترک هستش واین مزیت بسیار بزرگی محسوب میشه چرا که :

1:مدارات آند مشترک دارای امپدانس خروجی پایین هستند و این مزیت محسوب میشه چرا که با پایین اومدن امپدانس خروجی ،جریان خروجی نیز متناسب با اون افزایش پیدا میکنه. "آند مشترک مانند کلکتور مشترک در ترانزیستور بصورت تقویت جریان و یا بافر عمل میکنه"

2:منبع جریان ثابت باعث افزایش بهره تقویت و خطی تر عمل نمودن مدار در مخصوصا در فرکانسهای بالا و پایین اومدن میزان دیستوریشن میشه چرا که طبق رابطه V=IR در تحلیل کاتد مشترک اشاره داشتیم به مقاومت آند که با بیشتر شدن اون میزان بهره بیشتر میشه و برعکس . وجود منبع جریان ثابت باعث ثابت ماندن مولفه جریان در رابطه بالا میشه و نهایتا بیشترین بهره ولتاژو به وجود میاره.

SRPP در مقابل سه نوع آرایش متداول پاسخگویی فوق العاده خوبی در فرکانسها بالا با دیستوریشن کم داره . امپدانس وردوی بالا و امپدانس خروجی کم  و دیستوریشن خیلی کم اون باعث شده تا به عنوان مدارات پری آمپلی فایر و یا طبقات ورودی (GAIN STAGE) آمپلی فایر ها ایفای نقش بکنه .

در حالت کلی میشه گفت این دو تریود بصورت پوش پول کار میکنند .

تو این مدار اگه خوب دقت کنید از دو نوع خازن در بای پس کاتد استفاده شده چراکه خازن های باظرفیت بیشتر  و الکترولیت معمولا در فرکانسهای بالا کمی مشکل دارند و بهتره در مصارف صوتی یک خازن با ظرفیت کم و از نوع مرغوب با این خازنها موازی بشه .

در ساخت یک آمپلی فایر لامپی خوب همه چیز باید اصولی وحساب شده باشه به عنوان مثال بجای استفاده از یک تریود بصورت کاتد مشترک میشه از SRPP استفاده کرد ونتایج بهتری گرفت . SRPP رو میشه به عنوان طبقه راه انداز در طراحی سینگل های لامپی عالی جهت درایو لامپ قدرت مورد استفاده قرار داد.

ساخت یک آمپلی فایر لامپی خوب تنها به خرید و یا داشتن یک لامپ قدرت DHT مرغوب و گرانقیمت ختم نمیشه  .تقویت سیگنال از ورودی آمپلی فایر باید صحیح انجام بشه و طبقات درایور و مخصوصا طبقات تقسم گرفاز در پوش پول ها باید به درستی طراحی بشن تا دو نیم سیکل بصورت بالانس تقویت بشن

اگه قصد ساخت پری دارید مطمئنا بهترین پیشنهاد SRPP خواهد بود با یک لامپ مطمئن و جدید !! چرا که مهمترین مشخصه یک پری خوب داشتن امپدانس ورودی بالا وامپدانس خروجی کم و- پاسخگویی خطی و دیستوریشن کم هستش .


 
 
کاتد مشترک طبقه تقویت بهره (ولتاژ)
نویسنده : عارف - ساعت ۱٢:٠٠ ‎ق.ظ روز یکشنبه ۱٧ بهمن ۱۳۸٩
 

طبقه ورودی هر آمپلی لامپی طبقه تقویت بهره ولتاژ هست . این طبقه معمولا طراحی مختلفی دارد منتها دو نوع آن بیشتر کار برد دارد یکی بصورت SRPP (shunt regulated pushpull) ونوع رایجتر آن بصورت کاتد مشترک (common cathode gain stage) مورد استفاده قرار میگیره

توجه داشته باشید که در این نوع آرایش هیچ گونه ولتاژ منفی جداگانه ای برای بایاس گرید لامپ استفاده نشده و برای ایجاد این ولتاژ منفی در گرید نسبت به کاتد از مقاومت کاتد استفاده شده به این نوع آرایش اصطلاحا حالت خود بایاس (self biasing) گفته میشه. وجود این مقاومت باعث میشه در اثر عبور جریان از آن مقداری افت ولتاژ در دو سر آن داشته باشیم در این حالت کاتد نسبت به زمین مثبت تر خواهد شدو از طرفی گرید توسط مقاومت نسبتا زیادی به زمین وصل شده با این حساب کاتد نسبت به گرید مثبت تر و گرید نسبت به کاتد ولتاژ منفی خواهد داشت . برای جلوگیری از افت پاسخگویی AC وخارج نشدن از حالت خطی معمولا خازنی موازی با مقاومت کاتد استفاده میشه ( خازن بای پس کاتد) .

میدونیم که خازن ها در مقابل جریان DC امپدانس بسیار بالا ودر مقابل جریان AC امپدانس کمی از خود نشان میدهدند با این حساب وجود این خازن در بایاسینگ DC مدار هیچ تداخلی نداشته و اثر مثبتی در بالا رفتن بهره تقویت و ایجاد حالت خطی تر خواهد داشت . کیفیت این خازن بسیار قابل اهمیته و باید از خازن های مرغوب وسریع مخصوص مصارف صوتی استفاده کرد .خازنهایی مانند سری های MKP 

مقاومت سری با آند لامپ مانند مقاومت سری با کلکتور در ترانزیستور مستقیما در بهره تقویت این طبقه نقش داره و با بالا رفتن مقدار اون بهره تقویت بالا خواهد رفت منتها حداکثر جریان خروجی قابل تحویل کمتر خواهد شد

بدلیل استفاده از آند به عنوان خروجی ورودی وخروجی باهم 180 درجه اختلاف فاز خواهد داشت.

 


 
 
چه لامپی بهتر است ؟
نویسنده : عارف - ساعت ۱٠:٤۳ ‎ق.ظ روز جمعه ۸ بهمن ۱۳۸٩
 

در مورد تاثیر امپدانس AC بلندگو برروی پاسخگویی فرکانسی یک آمپلی فایر لامپی قبلا توضیحاتی داده شد . نتیجه این بود :

اسپیکری که امپدانس AC خطی تری داشته باشد باعث ایجاد رفتار خطی تر در یک آمپلی فایر لامپی خواهد گردید . اما یافتن چنین بلندگویی دشوار و مستلزم تست اون در شرایط ویژه آزمایشگاهی هست.

 

خب حالا بریم سراغ مقایسه لامپها !!

برای مقایسه لامپها باید دو لامپ در شرایط کاملا یکسانی مقایسه بشن . و الا نتیجه متفاوت به احتمال زیاد مربوط به خود لامپ نخواهد بود . چرا که قبلا هم گفتیم که با یک لامپ مرغوب هم آمپلی فایرهای  خیلی خوب وهم امپلی فایر های خیلی بدی ساخته شده . واین در مورد آمپلی فایر های ترانزیستوری نیز صادقه . 

بهره برداری درست از یک لامپ شرایط ویژه ای رو میطلبه که مهمترین اونا . استفاده از لامپ در ولتاژ کاری مناسب . استفاده از چک با امپدانس و توان وجثه مناسب. بایاسینگ دقیق مدار خصوصا در مورد پوش پول هاو استفاده از طبقه درایور خوب(شامل طبقه ورودی وتقسم گر فاز) برای گرفتن نتیجه بهتر هست .درایور خوب به نظر من بیشتر از لامپ قدرت اهمیت داره چرا که اولا بیشترین بهره وتقویت ولتاژ در این مرحله صورت میگیره .در ثانی اگه طبقه درایور خوب سیگنالو تقویت نکنه لامپ قدرت همین سگنال بد رو چند برابر خواهد کرد ونتیجه برعکس اونی خواهد بود که انتظار داشتید. 

مقایسه صحیح دولامپ وقتی صورت میگیره که اولا این دو لامپ از یک نوع باشند . و فقط شرکت تولیدی فرق بکنه و ثانیا روی یک آمپلی فایر خوب با یک اسپیکر مناسب تست بشن.

متاسفانه مبنای مقایسه اکثریت ما در مورد لامپ های برا اساس صدایی هست که آمپلی فایر مربوط به اون لامپ میده. خوب میدونیم که لامپهای DHT بهترین گزینه برای گرفتن صدای خوب مخصوصا در سینگل اند ها هستند . اما اینم میدونیم که لامپ EL34 که یک لامپ پنتود هست در چندین مقایسه آدیوفیل ها به عنوان بهترین سینگل انتخاب شده !!

مقایسه ما وقتی صرفا برمبنای شنیداری صورت بپذیره مشکلاتی بوجود میاد. یکی اینکه برداشت ها وتفسیرها و سطح دقت شنیداری در افراد متفاوته و دیگه اینکه لامپها امپدانس های مختلفی در آند دارند واین یعنی تاثیر پذیری متفاوت در مقابل یک اسپیکر ثابت !

میبینیم که مقایسه دو لامپ واقعا مشکل هستش و اظهار نظر مطلق در مورد اون و زدن برچسب خصوصیاتی مانند صدای ...و.... کار درستی نیست

منتها بهترین گزینه برای ساخت یک آمپلی فایر لامپی استفاده از لامپهای با امپدانس کم در آند هست که نهایتا منجر به استفاده از ولتاژ کم و چک با امپدانس پایین خواهد شد.  دوستانی که با محاسبات چک سروکار دارند میدونند که در تعیین قطر و تعداد دور سیم پیچی اولیه یک چک سه عامل اصلی نقش داره :

1: امپدانس اولیه چک

2: ولتاژ کاری چک ( که مربوط به قدرت آمپلی فایر میشه )

3:سطح مقطع هسته ترانس

استفاده از امپدانس پایین و ولتاژ کم هردو موجب کم شدن تعداد دور وافزایش ضخامت سیم اولیه میشه واین یعنی کم شدن قابل توجهی از مقاومت DC سیم پیچی . چیزی که در سایر آمپلی فایر ها برای رسیدن بهش مجبورید از نقره استفاده بکنید.

استفاده از لامپهای با امپدانس کم مانند 6c33c یا 6336 و یا موازی کردن لامپ ها برای پایین آرودن امپدانس یک راه حل منطقی با توجیه علمی برای گرفتن نتیجه بهتر با تاثیر گذاری کمتر از بار هستش.

و مهمترین دلیل اینکه EL34 در سینگل صدای واقعا خوبی داره بخاطر اینه که EL34 با چک حدود 2 الی 3 کیلواهمی بصورت سینگل استفاده میشه.


 
 
مقایسه لامپ و ترانزیستور !!
نویسنده : عارف - ساعت ۸:۱۸ ‎ب.ظ روز یکشنبه ۳ بهمن ۱۳۸٩
 

All said, there is much more difference between individual 

designs, whether tube or transistor, than there is between tube 
and transistor designs generically. You can make a fine amp 
from either, and you can also make a lousy amp from either.

Although tubes and transistors clip differently, clipping 
will be rare to nonexistant with a good amp, so this 
difference should be moot.

Some people claim that tubes require less or no feedback 
while transistor amps require significant feedback. In 
practice, all amps require some feedback, be it overall, 
local, or just "degeneration". Feedback is essential in 
amps because it makes the amp stable with temperature 
variations and manufacturable despite component variations.

Feedback has a bad reputation because a badly designed 
feedback system can dramatically overshoot or oscillate. 
Some older designs used excessive feedback to compensate 
for the nonlinearities of lousy circuits. Well designed
feedback amps are stable and have minimal overshoot.

When transistor amps were first produced, they were inferior to 
the better tube amps of the day. Designers made lots of mistakes 
with the new technologies as they learned. Today, designers 
are far more sophisticated and experienced than those of 1960.

Because of low internal capacitances, tube amps have very
linear input characteristics. This makes tube amps easy to
drive and tolerant of higher output-impedance sources, such 
as other tube circuits and high-impedance volume controls. 
Transistor amps may have higher coupling from input to output
and may have lower input impedance. However, some circuit 
techniques reduce these effects. Also, some transistor 
amps avoid these problems completely by using good JFET 
input circuits.

There is lots of hype out on the subject as well as folklore
and misconceptions. In fact, a good FET designer can make a 
great FET amp. A good tube designer can make a great tube amp, 
and a good transistor designer can make a great transistor amp.
Many designers mix components to use them as they are best.

As with any other engineering discipline, good amp design 
requires a deep understanding of the characteristics of 
components, the pitfalls of amp design, the characteristics 
of the signal source, the characteristics of the loads, and 
the characteristics of the signal itself.

As a side issue, we lack a perfect set of measurements to 
grade the quality of an amp. Frequency response, distortion, 
and signal-to-noise ratio give hints, but by themselves are 
insufficient to rate sound. 

Many swear that tubes sound more "tube like" and transistors 
sound more "transistor like". Some people add a tube circuit 
to their transistor circuits to give some "tube" sound.

Some claim that they have measured a distinct difference between
the distortion characteristics of tube amps and transistor amps. 
This may be caused by the output transformer, the transfer 
function of the tubes, or the choice of amp topology. Tube amps 
rarely have frequency response as flat as the flattest 
transistor amps, due to the output transformer. However, the 
frequency response of good tube amps is amazingly good.

For more information on tubes, get one of the following old
reference books, or check out audioXpress Magazine (see the
magazine section of the FAQ for more info on audioXpress).

The Receiving Tube Manual (annual up to 1970)
The Radiotron Designers Handbook
Fundamentals of Vacuum Tubes" by Eastman 1937, McGraw-Hill


 
 
چرا آمپلی فایر لامپی ؟
نویسنده : عارف - ساعت ٦:۳٢ ‎ب.ظ روز شنبه ٢ بهمن ۱۳۸٩
 

اگه یادتون بیاد در مورد معایب لامپ مانند عمر محدود و بازده کم و حجم زیاد و سنگینی چک و.... واینکه امپدانس بار روی پاسخگویی اون تاثیر میزاره صحبت کردیم اما با وجود همه این معایب لامپ خصیصه ای را داراست  که در صورت استفاده حرفه ای از لامپ و مچ کردن آن با یک اسپیکر مناسب صدایی متفاوت را خواهید شنید . دوباره متذکر میشم که این صدای متفاوت اصلا مربوط به پاسخگویی خطی و استفاده از ولتاژ بالا و نداشتن نویز سفید نیست. چرا که اولا لامپ ها هم نویز سفید را دارند و یک آمپلی فایر ترانزیستوری نویز کمتری دارد تا لامپ !!!! ثانیا استفاده از ولتاژ بالا مهمترین عیب لامپ محسوب میشه چرا که نمیشه بلندگو رو مستقیم به آمپلی فایر لامپی وصل کرد و حتما باید چک استفاده بشه ( غیر از OTL ها که شامل لامپهایی مثل 6336و.6c33 هست) وثالثا اگه ترانزیستور در رفتار خطی مشکل داشت هرگز در اسیلسکوپ استفاده نمی شد.

دلیل بهتر بودن لامپ در مصارف صوتی عامل دیگه ای هست که ترانزیستور این مشخصه رو نداره !!