Nf předzesilovač

Při návrhu jsem se snažil o racionální kompromis mezi minimalizací negativního vlivu použitých součástek na zpracovávaný signál a možností příjemného dynamického přednesu při nekritickém domácím poslechu.

Dalším významným faktorem ovlivňujícím zapojení byla dostupnost vhodných součástek při zachování rozumné pořizovací ceny. Z mé perspektivy tedy ideální předzesilovač složený z řetězce vstupních konektorů, jednoho aktivního členu (kvalitního operačního či diskrétního zesilovače), regulátoru hlasitosti (rezistorového řetězce či potenciometru) a výstupních konektorů, byl doplněn o přepínač vstupů a ze signálové cesty zcela vyřaditelný aktivní korekční obvod. Až na potenciometr hlasitosti ctí celé zapojení DUAL-MONO konstrukci. Všechny funkce předzesilovače má na starosti jednočipový mikropočítač a je možné je ovládat dálkově prostřednictvím smartphonu vybaveného infračervenou diodou a operačním systémem Android. Aktuální nastavení je zobrazováno na alfanumerickém OLED displeji.

Analogová část

Předzesilovač umožňuje přivedení signálu pěti line stereo vstupy, které jsou přepínány miniaturními relé MP-12 (RE101 – RE105). Na jeden stereo vstup připadají vždy dvě relé (po jednom pro levý a pravý kanál), každé s 2x přepínacím kontaktem. Pro zamezení vzniku zemních smyček jsou odpojovány oba póly neaktivních vstupů. Pro zachování nulových potenciálů zůstanou země odpojených vstupů se zemí předzesilovače spojené rezistory 1K0 (R102, R104, R106, R108), čímž je zamezeno nepříjemnému "prskání" při přepínání vstupů. Pro omezení přeslechů jsou neaktivní vstupy zkratovány rezistory 100R (R101, R103, R105, R107). Vše výše uvedené neplatí pro první vstup, který je určen ke kritickému poslechu. Jeho zem je trvale připojena a k přivedení signálu jsou využity oba kontakty relé paralelně spojené.

Zesílení Au=2 zajišťují operační zesilovače OP275 od Analog Devices s velmi nízkým šumem a zkreslením pracující v neinvertujícím zapojení. Signál je přiveden přímo na neinvertující vstup OZ1. Není upravován žádnými dalšími součástkami a z výstupu OZ1 pokračuje k potenciometru. Zesílení je trvale nastaveno rezistory R110 a R111, pro které platí vzorec Au = 1+(R110/R111). Hodnoty obou rezistorů 5K6 nám tedy dávají výsledné zesílení Au = 2. Druhý operační zesilovač OZ2 pracuje jako napěťový sledovač a impedančně tak přizpůsobuje signál pro výstup REC. Ten lze využít pro analogový záznam nebo pro připojení externího potenciometru. Operační zesilovače jsou napájeny symetrickým napětím +-15V, jehož obě větve jsou těsně u pouzdra IO filtrovány členy složenými z R112, C102, C103 a C104 pro kladnou a R113, C105, C106 a C107 pro zápornou větev.

Nastavení hlasitosti bylo svěřeno logaritmickému stereofonnímu potenciometru Alps 2x 10k s vestavěným motorkem a převodovkou. Potenciometr je zcela úmyslně umístěn až za OZ. Signál z něho není dále nijak upravován a vede přímo k výstupním konektorům. Výstupní odpor předzesilovače je tedy velmi vysoký a klade tak velké nároky na kabely propojující předzesilovač a koncový zesilovač. Výhodou tohoto řešení je zvýšení odstupu signál/šum, které je patrné především při tichém poslechu.

Jak bylo již uvedeno v úvodu, součástí předzesilovače jsou i obvody umožňující zvýraznit nízké frekvence (pod 60Hz). Děje se tak ve třech stupních, přibližně +3dB, +6dB a +12dB. Obvody jsou zapojeny mezi zesilovací část a potenciometr hlasitosti. Z cesty signálu je možné je zcela vyřadit. Všechna nastavení se dějí opět prostřednictvím miniaturních relé.

Při aktivaci této funkce je do signálové cesty zařazen napěťový sledovač OZ3, doplněný o rezistory R201 a R202. R201 přivádí signál na neuinvertující vstup sledovače, R202 poté upravuje zpětnou vazbu, ze které jsou pomocí indukčního členu s OZ4 odebírány nízké frekvence, a to ve stupních podle hodnot rezistorů R203, R204 a R205. Jejich úpravou bychom mohli regulovat hloubky od -12dB do +12dB.

Řídící část

Ovládání všech funkcí předzesilovače zajišťuje jednočipový mikropočítač PIC16F877A s připojeným 20MHz krystalem. O stavu přístroje nepřetržitě informuje alfanumerický OLED displej Winstar s 2x16 znaky. Každý vstup je reprezentován příslušným názvem (max. 16 znaků), který je uložen v paměti eeprom. Přeprogramováním této paměti lze názvy vstupů změnit. Vstup lze zvolit stiskem tlačítek vlevo a vpravo. K přepnutí dojde vždy asi 1 vteřinu po navolení požadovaného vstupu. Tlačítky nahoru a dolů lze nastavit zesílení hloubek, případně tyto obvody zcela vyřadit ze signálové cesty.

Mimo regulace hlasitosti jsou všechna nastavení prováděna pomocí miniaturních relé. Ta jsou vždy spínána tranzistory přímo ovládanými výstupy z mikropočítače. Ze schématu je patrné zapojení jednotlivých pinů. Kromě již zmíněných je připojeno infračervené čidlo dálkového ovládání, pětice ovládacích tlačítek a programovací ICSP konektor umožňující programování mikropočítače bez vyjímání z pouzdra.

Dálkové ovládání

Samostatný dálkový ovladač předzesilovače zatím nebyl realizován. Důvodem je snadná možnost ovládání pomocí chytrého mobilního telefonu. Podmínkou je operační systém Android a přítomnost infraportu v telefonu. K ovládání poté poslouží snadno nastavitelná a v Google Play volně dostupná aplikace RCoid. Komunikační protokol dálkového ovládání spočívá v přenosu 8bitového slova. Každý stisk tlačítka vyšle celkem tři osmibitová slova. První a poslední byte je kontrolní. První byte obsahuje 0xFF, druhý přenášená data a poslední 0x00. Signál je modulován frekvencí 36kHz. Každý bit má délku 1,8ms a skládá se ze tří stejných částí (3x 0,6ms). Podle stavu svítí / nesvítí v těchto částech bitu se rozlišuje stav logické 0 a 1.

Při nosné frekvenci 36kHz by každá „svítící“ část trvající 0,6s měla vyslat 22 impulsů infradiodou. Při vysílání log 0 blikne tedy dioda 22x a poté se na dva stejně dlouhé časové úseky odmlčí. Při log 1 blikne 44x a dalších 22 impulsů opět vynechá.

Ovládací kódy pro jednotlivé funkce:

0x01 (00000001) – přidává hlasitost
0x02 (00000010) – ubírá hlasitost
0x04 (00000100) – přidává hloubky
0x08 (00001000) – ubírá hloubky
0x10 (00010000) – přepne další vstup
0x20 (00100000) – přepne předchozí vstup

Pokud budeme tedy chtít například přidat hloubky, vyšleme postupně tři byte: 0xFF 0x04 0x00. Pro plynulou regulaci hlasitosti je nutné nastavit opakované vysílání stejné sekvence ovladačem při držení tlačítka.

Aby bylo možné regulovat hlasitost pomocí dálkového ovládání, je předzesilovač vybaven motoricky ovládaným potenciometrem. Obvod potenciometru je sestaven z tranzistorů T901 – T906. Při napětí 5V na vstupu VOL+ sepnou tranzistory T901, T905 a T906 a motorek se bude točit doprava. Při přivedení napětí na vstup VOL- otevřou tranzistory T902, T903 a T904, které způsobí otáčení motorku potenciometru v opačném směru.

Zdroj

Přístroj obsahuje tři zdrojové moduly. Dva s napětím +-15V pro levý a pravý audiokanál a jeden s napětími 5V a 12V pro řídící část. Po usměrnění můstkovými usměrňovači je napětí filtrováno a dále stabilizováno lineárními integrovanými stabilizátory řad 78xx pro kladné a 79xx pro záporné napětí. Zdroje pro analogové obvody obsahují ještě sériově připojený rezistor a paralelně kondenzátor ke každé diodě usměrňovacích můstků zmírňující rušení vznikající při spínání diod. Obě země (analogová a digitální) jsou od sebe striktně odděleny. Analogová zem je ze všech modulů připojena do jednoho zemnícího bodu.

Zvuk

Při vyřazení korekčních obvodů vnímám zvuk neutrálně s bohatým prostorem a hloubkou i v tichých pasážích. Tedy přesně tak, jak ho zprostředkovává přehrávač DENON DNP-720AE ve spojení s LeachAmp a reproduktory Seas. Za uspokojující považuji, že skutečný vliv předzesilovače na zvuk nedokáži rozpoznat.

Zvýrazněním hloubek dojte k mírnému rozostření prostoru, které je ale bohatě zastoupeno relaxovaně líbivým přednesem dodávajícím rockové či elektronické hudbě potřebnou dynamiku.

Článek nemá být návodem, ale pouhou ukázkou a snad inspirací. Dotazy, připomínky i kritiku vítám na emailu.