PH-03. En MM Phono Forsterker

Transkript

1 PH-03 En MM Phono Forsterker Det finnes flere varianter av designet kalt Le Pacific (av Walter). Det er vist et utdrag på slutten av denne beskrivelsen. Designet som følger er min utgave av Le Pacific. Designet er enkelt og er ment for bruk som forsterker (og utjevner) av signaler fra bevegelig magnet (Moving Magnet, MM) avtastere (Pick-up). Figuren nedenfor viser et forenklet skjema av min versjon. Det er en to trinns forsterker. Første trinn er oppbygd omkring JFET Q 104 og andre trinn er oppbygd omkring JFET Q116. Motstandene R103 og R115 gjør drain-strømmen mindre enn metningsstrømmen (IDSS) og lineariserer forsterkningen. Da øker støyen litt, men siden motstandsverdiene er forholdsvis lave, har disse motstandene liten betydning for signal/støyforholdet. For denne typen forsterkere er valget av JFET viktig. Jeg har en bunke med 2SK170V transistorer, så disse har blitt brukt her. Metningsstrømmen (I DSS) til disse transistorene ble valgt til å være ca 12 ma. Drainstrømmen er redusert til ca 5,5 ma med R 103/R115. Dette gir en transkonduktans (gm) på ca 33 ma/v. Forsterkningen i hvert trinn er da omtrent: A Q104 =AQ 116= g m R = 35 x 1+g m R I hovedsak er det komponentene R108-C112 som realiserer RIAA-karakteristikken. Imidlertid må det tas høyde for at R 107 opptrer som kildemotstand til nettverket og at R 114 utgjør last. Dette gjør beregningene litt mindre direkte, men målinger bekrefter at nøyaktigheten til RIAA-nettverket er god med de viste verdiene.

2 Motstanden R102 bestemmer den resistive lasten til avtasteren (pick-up). Kondensatoren C 101 er vist som 100 pf i skjemaet. Sammen med den ekvivalente kapasiteten til forsterkertrinnet omkring Q104 utgjør dette den kapasitive lasten til avtasteren. Dette er imidlertid ganske mye, ca 200 pf. Selv uten C 101 er denne kapasitive lasten for høy for de fleste avtastere. Phono-kabelen vil også komme i tillegg til kapasitetene ovenfor. For å redusere inngangskapasiteten, kan det benyttes kaskodekopling. Dette er vist i det endelige skjemaet vist nedenfor hvor transistoren Q 106 er felles-base-transistoren. Basespenningen er 6,8 V slik at drain-source spenningen for JFET en er ca 6 V. Kaskodekoplingen fører til at inngangskapasiteten eksklusive C 101 er ca 25 pf. Den nødvendige kapasitive belastningen til avtasteren kan så velges enkelt ved å velge en passende størrelse på C101. På utgangen er det lagt til en buffer omkring Q118 og Q119. Dette gir ingen spenningsforsterkning, men reduserer utgangsmotstanden fra 2,4 kohm til ca 35 ohm. Denne bufferen er streng tatt ikke nødvendig, men kan brukes der det has lange kabelforbindelser eller der det er lav inngangsimpedans i påfølgende trinn. I skjemaet er videre vist en RC-filtrering av 24 V strømforsyningen. Denne sørger for at forsterkeren har en meget ren strømforsyning. Selve strømforsyningen er vist i figuren nedenfor.

3 Den leverer 24 V til de to trinnene samt ekstra 6,8 V til kaskodetransistoren Q 106. En uregulert likespenning på ca 32 V (mellom V+ og V ) fødes til strømforsyningen med en 10 ohm motstand til jord. Denne motstanden sørger for ekstra RC-filtrering. Nettverket omkring Q134 er en kapasitansmultiplikator og fjerner mesteparten av rippel og støy på inngangen. To zener-dioder D136 and D137 sørger for en total spenning på 24,8 V på basen til transistoren Q140. Zener-diode D137 sørger også for forsyning på 6,8 V til kaskoden. Det er brukt flere 2200 μf kondensatorer til filtrering. Således er både spenningen på 6,8 V og 24 V meget ren. Den eneste ulempen er at all filtreringen medfører lengre påslags-tid. Et tolags kretskort (PCB) er laget for forsterkeren med strømforsyning. Det er lagt ut som to separate kanaler, se bilde på neste side. De to kanalene er identiske, komponentnummereringen er 100-etc for én kanal og 200-etc for den andre kanalen. Ekstern likespenning fødes til J146/J246 for V+ og J147/J247 for V-. Signalinngangene er på J 142/J242 og signaljordinngang (SG) er på J143/J243. Signalutgangene er på J144/J244 med jordutgang på J145/J245. J141/J241 utgjør en ekstra jordforbindelse. Kopperside, komponentside og komponent-plassering er vist på de neste sidene. Hvis du er interessert, er kretskort og/eller Gerber-filer tilgjengelig. Som nevnt er det brukt Toshiba JFET 2SK170, som ikke produseres mer. Derfor er et alternativ LSK170C, produsert av det amerikanske selskapet Linear Systems. Et annet alternativ er BF862 fra NXP, men denne er type for overflatemontering. Som kaskodetransistor ble brukt 2SC1815 siden den var tilgjengelig, men kan erstattes av andre NPN-transistorer. Men hvis mitt utlegg er brukt, husk på pinnekonfigureringen. De to BD139 i strømforsyningen kan også erstattes av andre typer. Disse transistorene er ikke kritiske. De to zenerdiodene er vanlige 0,5 W typer. Forsterkningen ved 1 khz er 100x (40 db), slik at en 5 mv avtaster vil gi en utgangsspenning på 500 mv. Det er en uendelig liste med mulige forandringer for denne forsterkeren, så det er vanskelig å gi noen spesielle råd. Jeg har begrenset mine målinger til bare forvrengning (THD) og RIAA-nøyaktighet. Det er en ganske lav forvrengning for et inngangssignal opp til 50 mv. RIAA-nøyaktigheten er meget god siden det er brukt bare komponenter med 1 % toleranse for motstandene og plast-kondensatorene. Den uregulerte likespenningsforsyningen er holdt i god avstand fra forsterkeren. Dette sørger for at denne forsterkeren er helt støyfri. Dette har også sin årsak i at kretskortet er innebygd i en aluminiumsboks som gir god skjerming. Til slutt må jeg si at det er forståelig at denne forsterkeren har godt rykte. Den lyder bemerkelsesverdig nøytral og godt på tross av sin enkelhet. Ja, den lyder bedre enn mange forsterkere med mange flere transistorer. Eller kanskje det er nettopp det lave antallet transistorer som gjør at den lyder så veldig bra? Knut Harald Nygaard

4

5

6

7

8 Bill of Material 1 C221,C121 C_Axial_D28_RM u 1% 3 D236,D136 Diode_DO-35 2 ZENER 18V 3 D237,D137 Diode_DO-35 2 ZENER 6.8V 4 R226,R225,R125,R126 Resistor_Horizontal_RM % 5 R239,R233,R229,R205,R105,R129,R133,R139 Resistor_Horizontal_RM10 8 1k 1% 6 R235,R135 Resistor_Horizontal_RM % 7 Q240,Q234,Q134,Q140 TO BD139 8 R231,R131 Resistor_Horizontal_RM k 1% 9 R230,R130 Resistor_Horizontal_RM k 1% 10 R227,R200,R100,R127 Resistor_Horizontal_RM % 11 C212,C112 C_Axial_D7.5_RM n 1% 12 R222,R122 Resistor_Horizontal_RM k 1% 13 R215,R203,R103,R115,R120,R220 Resistor_Horizontal_RM % 14 R214,R114 Resistor_Horizontal_RM k 1% 15 Q216,Q204,Q104,Q116,Q118,Q119,Q218,Q219 TO-92 8 K R211,R111 Resistor_Horizontal_RM k 1% 17 R208,R202,R102,R108 Resistor_Horizontal_RM k 1% 18 C210,C110 C_Axial_D5_RM15 2 1n 1% 19 C209,C109 C_Axial_D7.5_RM n 1% 21 R217,R207,R107,R117 Resistor_Horizontal_RM k 1% 22 Q206,Q106 TO SC C213,C113 C_Axial_D7.5_RM n 1% 25 C101,C201 C_Axial_D5_RM p 1% 26 C123,C124,C128,C132,C138,C223,C224,C228,C232,C238 C_Radial_D16_L25_P u

9