Усилитель для наушников HA-200 от NuForce

Мощность и производительность усилителя для наушников NuForce HA-200 идут рука об руку; с опцией «Симметричный режим для наушников».

Хотя сегодня большинство пользователей наушников слушают музыку на ходу со своих смартфонов или мобильных устройств, компания NuForce выпустила усилитель для наушников, предназначенный для домашнего прослушивания. Благодаря источнику питания мощностью 25 Вт и некоторым моделям наушников, требующим действительно высокого уровня громкости, он наверняка поразит вас! Еще не так давно об автономных усилителях для наушников практически никто не слышал, а прослушивание музыки через наушники дома сводилось к подключению штекера к входному разъему на передней панели усилителя. На задней панели усилителя простой разделительный мост из резисторов регулировал уровень напряжения, подаваемого на наушники. Несмотря на всю свою простоту, это решение позволяло воспроизводить звук усилителя при прослушивании через наушники. Однако вся эта схема была чрезвычайно энергозатратной: слушателю приходилось питать усилитель, который терял на сопротивлении больше энергии, чем использовал для воспроизведения звука. Усилители для наушников, похоже, предлагают решение этой проблемы: их источник питания рассчитан на относительно низкие потребности большинства наушников в мощности (не более нескольких сотен мВт), чтобы обеспечить улучшенный уровень звука прямо в уши пользователя.

Тем не менее, всё же можно сделать то, что удалось компании NuForce с её новым усилителем для наушников HA 200: совместить высококачественное (или класса A) усиление, при котором значительная часть электроэнергии расходуется в виде тепла, с относительно высокой мощностью. Это позволяет преодолеть различные проблемы и добиться отличного качества звучания с определёнными наушниками — и в результате получается устройство с энергопотреблением почти 25 ватт! Но это ещё не всё. Похоже, в NuForce решили добавить немного удовольствия, поэтому оснастили HA 200 симметричным входом, благодаря чему он может выдавать симметричный монофонический аудиосигнал, усиленный через разъем XLR (гнездо), расположенный на передней панели рядом со стереоразъёмом 6,35 мм для классического стереорежима. Это означает, что для прослушивания сбалансированного звука в стереорежиме вам потребуется использовать два отдельных канала, что увеличит общее энергопотребление до 50 Вт! Это не совсем экологично, но когда ваши наушники просто не реагируют на слабые усилители, требуются экстремальные меры.

Давайте рассмотрим этот усилитель HA 200 с «турбо»-настройкой. Внешний вид. Сдержанность, лаконичность — вот термины, которыми можно охарактеризовать внешний вид NuForce HA 200, передняя панель которого изготовлена из анодированного алюминия и доступна в серебристом или чёрном цвете. Справа находится регулятор громкости, с другой стороны — стандартный разъём для наушников 6,35 мм, а правее него — трёхконтактный разъём XLR (предназначенный для режима полного баланса), закрытый заглушкой, которая, на наш взгляд, не добавляет эстетического эффекта.

?Подключения. Ничего не может быть проще… но компания NuForce усложнила ситуацию, добавив симметричный вход XLR для режима «Balanced Headphone Mode» (симметричный режим работы с наушниками), с одним HA 200 на каждый канал, с выходом через разъем XLR на передней панели, а также несимметричный стереовход через разъемы cinch, обеспечивающий «стандартную» работу в стереорежиме.

?Конструкция. Как всегда у NuForce, качество изготовления на высоте. По крайней мере, сам вес HA 200 вызывает доверие — он скорее напоминает небольшой традиционный усилитель, чем модель, предназначенную для наушников!

Не дайте себя обмануть надписью «HA 200» на корпусе: размер тороидального трансформатора блока питания и его мощность в 25 ВА вполне подошли бы для питания усилителя мощностью в несколько ватт!

Корпус также отличается особой прочностью: его нижняя часть изготовлена из цельной гнутой стальной пластины, на нижней поверхности которой выштампованы пазы для верхней крышки, которая скользит по ним, как ящик письменного стола, закрывая HA 200.

?Источник питания. Для питания усилителя чистого класса A необходим надежный источник питания. Блок питания HA 200 мощностью 25 Вт является линейным и симметричным и сконструирован таким образом, чтобы избежать использования конденсаторов в сигнальном тракте. Напряжение регулируется микросхемой LM317 на положительной стороне и микросхемой LM337 на отрицательной стороне. Эти стабилизаторы установлены на прочном радиаторе из анодированного алюминия, поскольку при работе усилителей чистого класса А на линии питания возникает постоянная нагрузка, и они сильно нагреваются!

Четырнадцать конденсаторов марки Elna емкостью 1000 мкФ и напряжением 25 В обеспечивают фильтрацию питания и создают значительный запас энергии, способный удовлетворить потребности усилителя в токе во время пиковых нагрузок. Усиление. Каждый каскад усиления в HA 200 использует блок питания, работающий в режиме чистого класса A, выходной сигнал которого поступает в цепь обратной связи операционного усилителя Burr-Brown OPA2134, что приводит к коэффициенту усиления по напряжению, равному 2 (т. е. 6 дБ, согласно нашему исследованию), а не 10 дБ (т. е. коэффициенту усиления примерно 3,2), как утверждает NuForce.

Если разделить изображение выше пополам воображаемой вертикальной линией, обе половины окажутся идентичными. В любом из этих вариантов усиление мощности (то есть способность подавать ток) передается в транзистор MOSFET IRF510, ток источника которого установлен на уровне 250 мА, с помощью источника постоянного тока, построенного на базе схемы LM317. Этот сильный ток смещения позволяет установить «точку смещения» транзистора (см. примечание в конце статьи) в центре активной области характеристической кривой транзистора, что обеспечивает усиление сигналов без искажений. Побочным эффектом этого процесса является значительный нагрев даже при отсутствии сигнала, поэтому транзисторы, являющиеся источниками постоянного тока, установлены на большом радиаторе, изготовленном из алюминия с чёрным анодированным покрытием.

?Давайте посмотрим, что компания NuForce говорит о смещении усилительных транзисторов с использованием технологии NuForce (§ Выход с постоянным током): «Топология с постоянным током позволяет постоянно регулировать выходное напряжение по мере изменения импеданса наушников в зависимости от частоты...» Возможно, мы просто не понимаем, как работает смещение транзисторов с постоянным током. Возможно, мы также не понимаем, как работает генератор постоянного тока внутри устройства. Но то, что говорит здесь NuForce, позволяет предположить, что сигнал, поступающий в наушники, не будет следовать за динамическим содержанием входного сигнала, поскольку его диапазон будет адаптироваться к изменениям импеданса наушников, что довольно тревожно, ведь это означает, что выходной сигнал никогда не будет соответствовать динамическому содержанию входного сигнала? Очень простой расчёт показывает, что это неверно и что утверждения NuForce по данному вопросу ошибочны. Если на определённой частоте наушники имеют, например, импеданс 300 Ом (предположим, что речь идет о наушниках с высоким импедансом, поскольку HA 200 был изначально разработан именно для работы с ними), то при постоянном токе 250 мА на клемму наушников будет подаваться напряжение, равное 250 мА × 300 Ом (по закону Ома V = R × I). Это 70 В — огромное значение, которое значительно превышает напряжение общего питания, подаваемого блоком питания HA 200 (которое составляет чуть более 30 В). Мы вполне уверены, что источник постоянного тока поддерживает ток на уровне заряда, заранее установленном с учётом требований схемы, и что в данном случае он определяется усилительным транзистором, а не звукоизвлекающей катушкой наушников, которая отражает заряд транзисторного усилителя. Колебания тока на выходе усилительного транзистора, создаваемые входными сигналами, не изменят точку смещения, зафиксированную источником постоянного тока. Скорее, они будут генерировать усиленные сигналы на основе входных сигналов, которые сосредоточены вокруг точки смещения. Эти усиленные сигналы подаются на динамик наушников для воспроизведения звука. Так кто же написал инструкции NuForce по установке смещения транзистора с помощью генератора постоянного тока? Режим сбалансированных наушников Похоже, что сбалансированные линии (и увлечение ими) ещё не дошли до наушников. Очевидно, теперь они уже дошли. Цель здесь — обеспечить приличный уровень мощности для высокоимпедансных наушников. Это сложно, поскольку высокоимпедансные наушники требуют сигналов с высокой амплитудой. То же самое касается низкоимпедансных наушников, которым требуется большая мощность из-за их низкого выходного уровня, как, например, у некоторых моделей Hifiman, использующих «планарные» преобразователи. Поэтому для реализации этой задачи требуются два усилителя HA 200, каждый из которых подключается к источнику симметричного сигнала с помощью симметричных кабелей с разъёмом XLR. Это означает, что каждый из двух HA 200 будет работать полностью в монорежиме, в режиме сбалансированного аудио, от входа до выхода для наушников, который расположен прямо напротив, на передней панели усилителя. Однако для этого требуется наушник, способный передавать два сигнала — левый и правый — отдельно по двум разным проводам. Это означает, что наушники с фиксированным шнуром, оснащенные трехконтактным разъемом, не смогут работать в этом режиме.