Модернизация ROTEL RA-06

"Лучшее - враг хорошего"...

...однако, "совершенству нет предела".

Как правило, рано или поздно в жизни любителя послушать музыку наступает момент, когда имеющееся звуковоспроизводящее оборудование перестает удовлетворять своего владельца. Обычно в такие критические дни несчастный любитель музыки замыкается в себе и полностью погружается в исследование современного рынка звуковоспроизводящей аппаратуры, разнообразие предложений которого, как правило, ставит несчастного в окончательный тупик. Современная аудиоиндустрия готова предложить очень и очень широкий спектр различного оборудования, которое способно удовлетворить практически любой вкус, однако требуя взамен достаточно непропорциональные качеству капиталовложения, одновременно запутывая аудиолюбителя различного рода эзотерическими историями и приемами.

Более хитрые любители звуков начинают в такие моменты думать не о покупке чего-нибудь новенького и безумно дорогого, а углубляются в область радиотехнической науки, пытаясь улучшить технические характеристики своей аппаратуры своими же руками, как правило, используя при этом современный коллективный разум сети Интернет.

Следует помнить, что звуковоспроизводящая техника это все-таки сначала техника, т.е. электронные приборы, которые работают по вполне осязаемым законам, их спроектировали грамотные или не очень люди, их серийное производство заставило в угоду технологичности чем-то поступиться с инженерной точки зрения и т.д.

Данная статья посвящена модернизация УЗЧ ROTEL RA-06, следовательно она будет интересна прежде всего обладателям этого или похожих на него аппаратов, которые не побоятся пойти по второму пути, т.е. заняться модернизацией.

Разумеется, все, что изложено в этой статье является лишь субъективным мнением автора, который искал различные подходы и решения, пользуясь публичными источниками информации [1]. Так что возможно некоторые решения могут показаться вам спорными или даже неуместными, но в любом случае вы все делаете на свой страх и риск.

И так, приступим. Краткие официальные технические характеристики ROTEL RA-06:

Тут, отвлёкшись от официальных данных, можно отметить, что ROTEL не самая плохая техника за свою цену, в рассматриваемом приборе используются довольно проверенные временем технические решения, достаточно неплохие комплектующие и прочный конструктив.

Что же все-таки не устраивает во всем этом великолепии? Собственно звук, который обладает характерной для ROTEL жесткостью, при этом наличествует слабая ясность в ВЧ диапазоне и несколько притушенная микродинамика. Можно отметить также довольно сдержанную динамику в НЧ секторе. В принципе дальше можно долго расписывать характер звучание данного аппарата, используя кулинарные термины и прочие метафоры, скажу только, что истинным посылом для автора служило, конечно же, больше любопытство: можно ли улучшить звучание ROTEL RA-06?

Представленный в данной статье материал с той или иной небольшой корректировкой можно отнести и к другим моделям семейства RA-0x, причем RA-06 в этом ряде занимает первую позицию по сложности модификации, т.к. этот усилитель схемотехнически немного сложнее, нежели его младшие коллеги. Однако общие принципы и подходы могут быть применены и к ним, а может и к усилителям других фирм, потому как схемотехнических ноу-хау в конструкции ROTEL нет и используются достаточно классические подходы.

И так, разбираем наш усилитель. 

Надо признать, что конструктивно прибор выполнен достаточно добротно и удобно, словно разработчики шасси заранее подумали о любителях потыкать горячим паяльником в живую схему. Практически до любого элемента схемы можно добраться, сняв всего две крышки: верхнюю и нижнюю. Усилитель выполнен на раме, что увеличивает общую жесткость конструкции и снижает резонансные эффекты. На рис. 1 представлен общий внутренний вид усилителя. К сожалению, фотографий без каких-либо авторских вмешательств не сохранилось, поэтому на рис. 1 можно видеть самое начало процесса модернизации (дискретного ОУ в оригинале конечно же нет).

Рис. 1. Внутренности ROTEL RA-06.

Красным выделены основные функциональные блоки усилителя:

1. Блок питания общий (+/- 40В).
2. Блок питания предварительных усилителей и буфера (+/- 18В).
3. Входной буфер, выполнен на операционном усилителе (ОУ) OPA2277AU.
4. Предварительный усилитель, выполнен на ОУ OPA2604.
5. Отключаемый темброблок.
6. Блок коммутации входов.
7. Электронная логика управления.
8. Фонокорректор.

Далее изложение пойдет в некотором номенклатурном стиле, каждый из параграфов будет посвящен той или иной операции. Я старался расположить материал в некотором хронологическом порядке, однако возможно этот же порядок в какой-то степени совпадает и с нарастанием сложности хирургического вмешательства. В принципе, многие шаги независимы между собой и соблюдение очередности не обязательно.

1. Отказ от использования внутреннего коммутатора

Это, похоже, самый простой твик, для его реализации даже не потребуется разбирать усилитель. Все просто, в ROTEL RA-06 применен электронный коммутатор входов, для согласования его выхода с входом следующего каскада используется ОУ OPA2277AU. Как правило, пройти такой путь сигналу без потерь бывает трудновато, а сам электронный коммутатор не лучшее решение. Поэтому, если усилитель вы используете в прямом смысле как усилитель и коммутация входов вам не нужна, то источник сигнала следует подключать к входу TAPE IN, соответственно повернув ручку выбора внутреннего источника в положение TAPE. Как ни странно, но TAPE IN - это единственный вход, который коммутируется механическим реле напрямую к предварительному усилителю.

Проведя столь простую операцию можно уже сразу почувствовать, что из общей звуковой картины убрали легкую замутненность.

2. Блок питания

Основной блок питания усилителя представляет из себя классическую схему с диодным мостом и фильтрующими емкостями. Основное выходное напряжение не стабилизируется. В общем ничего выдающегося.

Что тут можно улучшить: необходимо заменить диодный мост на быстродействующие диоды Шоттки; фильтрующие банки электролитов зашунтировать полипропиленовыми конденсаторами.

В качестве диодов в моем случае были выбраны SDT04S60 производства Infineon Technologies. Шунтирующие диодный мост конденсаторы можно оставить. Для шунтирования электролитов были применены оставшиеся после колонкостроительной эпопеи полипропиленовые конденсаторы Mundorf M-CAP 8.2 mkF.

На рис. 2 представлен БП с уже установленными деталями. Соблюдайте придельную осторожность при замене диодного моста, важно не перепутать порядок подключения диодов.

Этот твик добавил усилителю большей прозрачности на ВЧ и более быструю микродинамику.

Рис. 2. Блок питания.

3. Буферный ОУ

Если вы все-таки решили использовать внутренний коммутатор входов, то в таком случае следует рассмотреть возможность замены OPA2277 на что-нибудь "повкуснее". Только помните, что напряжение питания ОУ в данной схеме +/- 18 В.

Рис. 3. Буферный ОУ.

4. Замена электролитов и электролитиков

Перефразируя знаменитую фразу можно сказать: «Выбор конденсаторов это такое же интимное дело как выбор автомобиля», т.е. дело вкуса, а для кого-то это вообще бесполезное занятие. В своем усилителе я, по возможности и целесообразности, все электролиты заменил на Elna Silmic II и неполярные на Nichicon MUSE BP (рис. 4), там, где они выполняют роль фильтрующих, поставил их большего номинала чем были родные. На рис. 8 (ниже) можно увидить общий вид усилителя с установленными новыми конденсаторами.

В усилителе есть места, где электролиты используются как разделительные между каскадами, т.е. стоят в цепи сигнала. В предварительном усилителе я от них отказался просто зашунтировав. Перед входным каскадом усилителя мощности заменил их на полипропиленовые M-CAP 6.2 мкФ (см. п. 6 и рис. 8).

Рис. 4. Емкостишки.

5. Предварительный усилитель

Предварительный усилитель в обозначенном приборе выполнен на базе интегральной микросхемы OPA2604. Есть мнение, что он тут вообще лишний и что его (весь предварительный усилитель) можно исключить из тракта. В моем случае я все-таки так делать не стал.

OPA2604 был выпаян, на его место была впаяна кроватка DIP8. Сам OPA2604 был заменен на пару OPA627. На место электролитов в питающих цепях были впаяны пленочные конденсаторы (EVOX MMK 680 nK). Пара Elna Silmic II объемом 470 мкФ были установлены в новые отверстия рядом с ОУ, которые были просверлены аккурат в нужные дорожки линий питания. Это было необходимо сделать, т.к. вся конструкция из новых ОУ и дополнительных деталей уже не умещалась на старом месте. Все резисторы в обвязке были заменены на резисторы DALE 1% аналогичного номинала. Разделительные электролиты (C502, C501, C515 и C516) были выпаяны и заменены перемычками.

Этот твик изменил характер звучания ROTEL, оно теперь стало более мягким, музыкальным, поубавилась характерная резкость, повысилась детальность, вокал перестал давить сибилянтами. На рис. 5 представлен модернизированный предварительный усилитель.

Рис. 5. Предварительный усилитель.

6. Дифференциальный каскад усилителя мощности

И вот мы добрались до самого интересного. Данный твик затрагивает плату дифференциального каскада (ДК) усилителя, которая заботливо впаяна вертикально в основную плату, и является наиболее трудоемким для исполнения. Существует мнение, что инженеры ROTEL по тем или иным причинам решили сильно не усложнять ДК усилителя, и в нем отсутствуют некоторые детали, которые в общей практике усилителестроения показали свою необходимость присутствия. Какие видятся основные претензии к ДК:

1. разделительные конденсаторы опять в виде электролитов;
2. в эмиттерах основных транзисторов ДК отсутствуют сопротивления;
3. в ООС применены полярные электролиты;
4. питание ДК не фильтруется.

Для устранения этих вопиющих недоработок для начала выпаиваем всю плату ДК. Далее для установки дополнительных деталей придется быть очень внимательным, рассматривая плату на просвет, ненужные дорожки необходимо перерезать, просверлить в новых местах отверстия под новые детали, все это аккуратненько впаять. Очень сложно все описать словами, так что тут вам придется все-таки проявить некоторую смекалку.

На рис. 6 представлена схема изменений для ROTEL RA-06 (дочерняя плата, один канал).

Рис. 6. Схема модернизации ДК для ROTEL RA-06.

И так, что было в итоге сделано:

1. разделительные конденсаторы С601 и С602 были заменены на полипропиленовую пленку M-CAP 6.2 мкФ, а в последствии были изъяты из схемы и заменены перемычками (контролируем постоянку!);
2. в эмиттеры соответствующих транзисторов были установлены резисторы по 100 Ом (0.25 Вт);
3. полярные электролиты заменены на неполярные аналогичной емкости;
4. в питании был применен ФВЧ на базе резистора 47 Ом и электролита Elna Silmic II 470 мкФ / 50В;
5. для устранения возможных самовозбуждений цепи ООС R635 и R636 были зашунтированы конденсаторами по 10 пФ;
6. установлены радиаторы на транзисторы (Q613, Q614, Q615, Q616);
7. C607, C608 заменены на биполярники Nichicon Muse BP по 100 мкФ;
8. C611, C612 заменены на биполярники Nichicon Muse BP по 50 мкФ.

На рис. 7 представлен внешний вид платы ДК с внесенными изменениями.

Рис. 7. Модернизированная плата ДК.

Разделительные конденсаторы в принципе можно заменить на перемычки, однако в этом случае нужно четко контролировать, что на входе усилителя не будет постоянного напряжения, собственно от которого и призваны защищать эти конденсаторы.

И как завершающий аккорд, необходимо поднять ток покоя выходных транзисторов усилителя, тем самым еще дальше отодвинув их режим работы от эффекта «ступенька». Для этой операции на плате ДК существует два регулировочных резистора, а на основной плате находятся площадки (TP1, TP2) для измерения падения напряжения на соответствующем резисторе в усилительном тракте (рис. 6). Измеряя это постоянное напряжение можно получить представление о токе покоя. По заводским настройкам там выставлено 5 мВ, что соответствует току покоя 23 мА (R = 0.22 Ом).

Для регулировки необходимо для начала прогреть усилитель (дать ему поработать около часа), после чего, подключившись вольтметром к соответствующей клемме, медленно (!) поворачивать регулировочный резистор до получения на вольтметре значения 15 мВ (ток покоя получается 68 мА). Аналогично проделать для второго канала. Важно, чтобы значения тока покоя на обоих каналах совпадали. Потом снова оставить усилитель работать, и через пол часа снова проверить напряжение, снова подрегулировать, если необходимо. И так до тех пор, пока напряжение окончательно не стабилизируется. Важным является не переусердствовать с током покоя, т.к. его большое значение может привести к перегреву усилителя и выходу его из строя.

Можно ответить, что этот твик ДК дает самый ощутимый результат в звучании ROTEL, который на столько явный, что ни надо даже вслушиваться: ушла характерная резкость, которая на деле являлась просто грязью в области ВЧ; звучание стало более открытым, чистым, словно звук "протерли" от толстого слоя "пыли". В общем, после этого ROTEL уже перестал быть ROTEL’ом окончательно.

7. И снова блок питания

Снова вернемся к блоку питания. Финальным аккордом для общей картины можно считать установку в блок питания дополнительных электролитов, что увеличило общую емкость в 4 раза (с 20000 мкФ до 80000 мкФ). Для этого в моем случае были использованы электролиты ELNA for Audio 15000 mkF 63V. На рис. 8 представлен внешний вид усилителя с дополнительными электролитами. Новые электролиты подключены в параллель к имеющимся черным банкам.

Рис. 8. Дополнительные электролиты в БП.

Этот твик делает из «интеллигентного» ROTEL настоящего «мускулистого парнягу»: сильно прибавилось динамики в области НЧ, общая звуковая сцена стала более насыщенной. Думаю на разных акустических системах данный эффект может быть даже излишним.

8. И еще несколько штрихов

Еще одна доработка, которая по сути дополняет вышеприведенные операции, была проделана примерно через год вышеописанных событий. Из последних завершающих штрихов можно выделить: шунтирование электролитических конденсаторов в ФНЧ ДК пленкой WIMA MMK 680 nF, разделительные конденсаторы в ДК исчезли (заменены перемычками), перекомпоновано расположение новых элементов, добавлена схема софт-старта при включении усилителя. На рис. 9 представлен законченный вариант очередного витка эволюции моего УМЗЧ ROTEL RA-06.

Рис. 9. Общий вид.

Шунтирование электролитов ФНЧ ДК (рис. 10), а также избавление от разделительных конденсаторов перед входом ДК позволило еще немного прибавить прозрачности и динамики звучанию. В этом случае важно проконтролировать, чтобы на входе ДК не было постоянного напряжения.

Рис. 10. Шунтирование электролитов ФНЧ ДК.

После наращивания емкостей в блоке питания (см. п. 7) возникла проблема при включении усилителя: подмигивал свет и ИБП частенько жаловался на перегрузку. Все это следствие того, что возникал весьма большой ток первичного заряда больших емкостей конденсаторов в БП, который также нежелателен для реле, коммутирующих питание усилителя. Чтобы эту ситуацию исправить была реализована схема плавного пуска усилителя. Принцип ее достаточно прост: в момент включения весь усилитель пару секунд питается через мощные резисторы, которые ограничивают потребляемый ток из сети, а затем через пару секунд реле шунтирует эти резисторы, и далее питание осуществляется как и раньше. Технических решений такого механизма плавного старта довольно много, я взял за основу решение из [2][3]. На рис. 11 представлен блок плавного пуска.

Рис. 11. Блок плавного пуска.

Заключение

И так, в результате всех предложенных подходов к модернизации ROTEL RA-06 на выходе мы получаем совсем другой усилитель, который по звучанию уходит значительно дальше своего прародителя и уже может начинать тягаться со своими более именитыми и, понятное дело, более дорогими коллегами.

Звучание стало чище, проработанней, динамичней, ушла пресловутая резкость, которую заменила кристальная прозрачность, появилось то ощущение, что обычно называют музыкальностью. Я думаю, новый усилитель обрадует своего хозяина и будет служить ему верой и правдой еще долго. Удачи в начинаниях!

P.S.: Ниже в комментариях были высказны еще более радикальные пути модернизации данного УМЗЧ, так что путей для творчества еще много, тут главное не скатиться в "кашу их топора".

Дмитрий Иванов © 2013