PREAMPLIFIER

Analogový celotranzistorový predzosilňovač s D/A prevodníkom. Vrátane celotranzistorového PHONO vstupu. Reguláciou hlasitosti pomocou miniatúrnych relé spínajúcich nízkoimpedančnú odporovú sieť.

Súčet kapacít filtračných kondenzátorov vo všetkých napájacích vetvách dosahuje hodnotu viac než 75 000uF. Všetky zdroje používajú účinnú CLC filtráciu.

Obsahuje až 25 samostatných napätových regulátorov. Buď diskretnych alebo kde sú potrebné čo najmenšie rozmery tak tak tých najlepších na trhu, určených pre citlivé medicínske prístroje.

Výber klúčových súčiastok bol jednoducho robený bez ohladu na ich cenu. Boli použité tie najlepšie komponenty dostupné na svete vôbec.

Na tých najnáročnejších pozíciách sú tiež použité rezistory MELF. Určené pre armádu, vesmír a medicínske prístroje.

Všetky oscilátory pre audio patria medzi najlepšie komerčne vyrábané na trhu. Sú to velké oscilátory od firmy CRYSTEK.

Plne separované kanály na analogovej strane tzv. "dual mono". Vlastný nízkorozptylový toroidný transformátor. Dvojstupnový sietový filter.

Použitie výhradne drahých a značkových komponentov. Kvalitný a velký OLED display s velkými segmentami. Robustný optický rotačný encoder pre nastavenie hlasitosti. Všetky konektory sú značkové a až na pár výnimiek sú všetky pozlátené. Všetky plošné spoje sú 2 až 4 vrstvové.

Všetky mechanické diely komponentu ako kryty, diely krabice, tlačítka sú výhradne z masívneho hliníku. Jediným mechanikcým plastovým dielom je plexisklo prekrývajúce display.

Pri všetkých tlačítkach bol braný ohlad na radosť z dotyku a vysoký komfort pri ich používaní a často až extrémnu životnosť. ON/OFF tlačítko je vyrobené v Dánsku a má 10 000 000 cyklov bez poruchy. Tlačítka prepínania vstupov sú zase japonské. Z toho dôvodu sú mnohé súčiastky bežne 10x drahšie než pri iných zariadeniach a mestami je to až 40x.

Mechanická časť komponentu sa skladá z velmi masívnych hliníkových panelov. Všetky tieto diely sú obrábané na CNC strojoch, frézovaním na CNC 3D frézach z masívnych blokov hliníku na základe presného 3D modelu.

Všetky mechanické ovládacie prvky sú na základe modelu ručne obrábané na sústruhu z masívnych hliníkových tyčí.

Neskôr všetky diely prechádzajú viacerými krokmi úprav až získajú finálny vzhlad a povrchovú úpravu oxidom hlinitým/ elox.

vstupy: 3x analogový CINCH vstup, 1x PHONO, 2x digitálny S/PDIF, 2x optický digitálny, 1x USB, 1x bluetooth

výstupy: 2x analogový

vizualizácia/ render 3D modelu:

hrubý 3D model:

vnútorné rozloženie komponentov zpredu:

vnútorné rozloženie komponentov zozadu:

modelovanie zadného panelu (21.11.2020):

model predného panelu:

výkresy plechov (4.11.2021):

modelovanie ovládacích prvkov, najväčší z nich (27.11.2020):

hliník 2mm pre vrchný, spodný a zadný panel:

všetky plechy s hrúbkou 2mm, po uplnom dokončení (06.05.2022):

---

hliníkové hranoly 25mm pre frézovanie všetkých hrubších dielov:

frézovannie predného panelu na CNC 3D fréze z bloku hliníku na základe počítačového modelu:

tlačenie prípravku na 3D tlačiarni, pre jemné prebrúsenie krokov po CNC 3D fréze:

všetky diely z hliníku s hrúbkou 20mm:

kryt displeja (14.4.2021):

hotový panel (7.5.2021):

materiál pre výrobu ovládacích prvkov a spojovacie hranolčeky:

vzorky materialu pre testovanie pieskovania a eloxu:

vzorky materialu pre testovanie pieskovania, eloxovania, vypalovania nápisov laserom:

z pieskovania:

vzorky materialu, eloxu a písma, po rôznych kombináciách luhovania a pieskovania (25.6.2021):

výroba ovládacích prvkov:

ovládacie prvky v surovom stave (11.5.2021):

ovládacie prvky po pieskovaní, luhovaní a eloxovaní, hotové (02.01.2023):

nožičky (20.10.2023):

zadný panel (06.05.2022):

vypalovanie nápisov laserom vzorka (06.06.2022):

vypalovanie nápisov laserom (01.12.2022):

---

v skratke práca s hliníkom od surového materialu až po hotové diely:

Vdaka stavbe predošlích projektov som sa naučil mnoho vecí zo strojariny ktoré bežne človeka ktorý nemá skúsenosť s výrobou alebo zadávaním niečoho do výroby nenapadnú. Zhrniem ich v skratke nižšie.

príprava podkladov k výrobe:

Všetko by to malo idealne začať tvorbou výkresov, kde budú okotované uplne všetky rozmery a material bude zobrazený z troch strán vrátane jedného 3D modelu.

Pri rozhodovaní sa ohladom dizajnu ako umiestnenie rôznych ovládacích prvkov a písma a povrchovej úpravy sa hodia programy pre renderovanie.

výber materialu (zliatina, spôsob výroby profilu, povrch profilu):

Už pri výbere materialu človek zistí že hliník má mnoho zliatin a niektoré sú viac alebo menej vhodné pre obrábanie alebo eloxovanie.

Nezáleží len na zliatine ale tiež spôsobe výroby hliníkového plechu alebo hranolu. Valcovaný hliník má vyššiu tvrdosť než liaty a tiež nerovnomerné pnutie na povrchu oproti vnútru. Čo je potrebné si uvedomiť pred tým než do jeho povrchu začnete na väčších plochách zasahovať frézovaním. Liaty hliník je bežne podstatne mäkkší než valcovaný. Výroba použitelných dosiek bez bublín a bez pnutia je zložitý proces. Pre frézovanie a iné velké zásahy do povrchu je vhodný.

Už keď vám výrobca dodá hliník tak môže mať na povrchu nejaku štruktúru. Tá po valcovaní vyzerá pomerne dobre. Sú to drobné pozdlžne ryhy. Teda ideálne je už pri rezaní zadať v ktorom smere vám táto štruktúra povrchu vyhovuje, či vertikálne alebo horizontálne. Material môže byť tiež na povrchu frézovaný alebo nejakym spôsobom rezaný, brúsený. Stopy po nejakom velkom kotúči v predom neurčenom smere alebo stopy po frézovaní vyzerajú vždy zle.

špecialne k hliníkovým chladičom/profilom:

Mám skúsenosť s hliníkovými profilmi širokými od cca 21cm do 42cm. Hliníkový profil je hliník pri vysokej teplote a vysokom tlaku tlačený cez matricu. Hliníkový profil nie je presný. O desatiny milimetra až milimetre sa môže prehnúť už pri tuhnutí. Tak isto pnutie v materiali nie je rovnomerné a pri odfrézovaní už maličkej časti z povrchu, ako je 1mm, sa behom krátkeho času prehne. Pri hrúbke okolo 10-20mm prehnutie trvalo okolo 48 hodín a ma exponenciálny klesajúci priebeh.

štruktura povrch materialu:

Základné možnosti ako upraviť povrchu materialu je pieskovanie alebo kartáčovanie. Idealne je mať material ktorý má byť rovný alebo skôr teda hladký, hladký už pred tým ako na pieskovanie alebo kartáčovanie ide. Pretože kartáčovanie a jemné pieskovanie tieto veci väčšinou nezakryje.

Kartáčovanie: je tiež možné použiť špecialne prípravky od 3M. Bohužial ručne robené štruktúra kartáčovaním je náročná na presnosť. Či už udržanie roviny alebo rovnomerný prítlak po všetky bodoch... Výsledok môže byť zlý. Potom je možnosť nájsť firmu ktorá kartáčovanie robí bežne strojovo. Dal by som si velký pozor na štruktúru teda hrúbku a tiež si zistil ako budú vyzerať okraje, či tam nevznikne malý rádius. Problém bude urobiť kartáčovanie na malých plochách a bude to nemožné v prípade že material nie je rovný ale má výčnelky, alebo nejakym spôsobom nepravidelnú rovinu povrchu.

Pieskovanie: pieskovanie je údajne zastaralý výraz a pieskovanie sa už roky nepoužíva z dôvodu vdychovania škodlivých častíc. Používajú sa rôzne materialy od orechových škrupín až po sklo. Štruktúra môže byť tiež od velmi jemnéj až po velmi hrubú. Mám skúsenosť s rozsahom asi 70-600um. Zaujímavé je tiež balotínovanie ktoré spôsobí že povrch dostane ako keby mierny lesk. Robí sa jemnejší materialom. Výhoda pieskovania je že sa dostane takmer všade. Pieskovať sa môže aj členitý rebrovaný chladič. S pieskom je potrebné vedieť pracovať asi podobne ako s striekacou pištolou pri farbení. Pohyb by mal byť rovnomerný.

povrchová úprava:

pri povrchovej úprave hliníku je najrozšírenejší elox. Je elektricky nevodivý. Elox na povrchu hliníku vytvorí velmi tenkú a mimoriadne odolnú vrstvu oxidu hlinitého. Elox môže mať rôzne farby. Štandardná strieborno sivá farba je tzv. prírodný elox. Elox môže byť tiež čierny alebo mať rôzne iné farby. Pri eloxovaní dielov môže vzniknúť mnoho problémov. Výsledky nemusia byť dlhodobo konzistentné. Pri mnohých výrobcoch sa liši odtieň eloxu od várky kedy bol robený. Prírodný elox na tom bude ešte relatívne dobre. Problém nastáva s čiernym. Čierna môže tahať do siva alebo tiež až fialova. Nakoniec záleží aj na hrúbke eloxu. Príliš hrubý, alebo príliš dlhý čas nie je dobý. Pri prírodnom eloxe môžu vzniknúť akési mapy ktoré pripomínajú pozinkovaný plech už keď mierne oxiduje. Každopadne velmi hrubá vrstva lepšie maskuje nerovnosti povrchu, čo zároveň znamená že likviduje pôvodnú štruktúru. Tiež je nutné predom zistiť aký spôsobom bude material uchytený. Prípadne sa dohodnúť na spôsobe a mieste uchytenia alebo urobiť diery na miestach ktoré nebudú na finalnom produkte viditelné. Pretože pri zlom spôsobe uchytenia pri eloxovaní môžu zostať niektoré body nenaeloxované. To bude najviac vadiť v prípade čiernho eloxu ale je to viditelné aj pri prírodnom. Tiež v prípade zváraného hliníku nebude povrch hliníku a miesta zvaru farebne jednotný.

nápisy na hliníku a celkovo železných aj neželezných kovoch:

Základné metódy sú vypalovanie laserom alebo gravírovanie. Gravírovanie je bežne paličkovým písmom. Kedže gravírovanie je riešené na CNC 3D stroji frézou, nie je možné vytovriť uplne ostrý okraj v rohoch malých písmen. Niektorí dodavatelia ponúkajú tiež možnosť výplne rôznymi odtieňmi farby. Druhá možnosť je laser. S laserom je možné vybrať si konkretny font písma. Laser je celkovo velmi jemný a presný. Výrobcovia niesu ochotní použiť farebnú výplň. Material môže mať po vypálení približne rovnakú farbu ako na zvyšku, teda nápisy nemusia byť zretelné a čitatelné. Pri niektorých výrobcoch je ale možné určiť akési percentá čiernosti vypalovaného povrchu.

elektronika:

D/A prevodník:

Doska D/A prevodníku využíva 4 vrstvový plošný spoj. Mnohé spoje sú citlivé na rušenie a parazitné kapacity. Je potrebné dobre rozumieť ako s nimi pracovať. Podstatné sú ich dlžky, šírky, tvary spojov a ich parazitné vlastnosti a vzájomné väzby. Z toho dôvodu je dvoj vrstvová doska jednoducho pre ultimatívne riešenie príliš velký kompromis...

Na kritických miestach sú použité nízkošumové rezistory ktoré splnajú tie najprísnejšie normy.

Napätové regulátory sú často určené pre tie najcitlivejšie prístroje v medicíne. Použité regulátory patria medzi tie najpokrokovejšie na trhu. Sú staré len jednotky rokov a prekonávajú všetky predošlé generácie. Dosahujú rekordne nízky šum, obrovské PSR a extremne nízky "drop out" pri zatažení. Práve regulátory sú velmi háklivé na návrh DPS. Ich výsledné parametre sú od neho velmi závislé.

Každý dôležitejší obvod má svoj vlastný regulátor tak aby nedochádzalo k modulácií rušenia z iného obvodu.

Samotný čip D/A prevodníku nie je žiadne all in one riešenie. Obsahuje prúdový výstup a všetky dalšie prvky sú pedantne riešené mimo jeho púzdra. Všetky operačné zosilňovače presahujú svojou rýchlostou a šírkou pásma s velkou rezervou všetky komerčné operačné zosilňovače pre audio. Čo im dáva perfektný predpoklad neskreslene spracovať aj tie najnáročnejšie signály. V bežnom návrhu DPS niesu vôbec stabilné a použitelné kvôli háklivosti na rôzne parazitné kapacity. Ich použitie vyžaduje tiež velmi kvalitný návrh DPS.

Použité sú tie najkvalitnejšie oscilátory na trhu vôbec, od firmy crystek. Majú najlepšie hodnoty jitteru a šumu.

Doska obsahuje velmi kvalitné polymerové kondenzátory ktoré sa používajú vdaka im výborným vlastnostiam v tých najnáročnejších aplikáciách ako je napájanie procesorov a tiež čipov grafických kariet v počítačoch.

Pre všetky citlivé obvody pracujúce s audiosignálom je použité to najkvalitnejšie polypropylenové dielektrikum kondenzátorov.

DAC verzia 4 (30.04.2024):

Všetky dalšie obvody prevodníku sú riešené vzhladom k maximálnej kvalitne na dalších plošných spojoch.

Je to DPS predregulátora ktorý je riešený z diskretnych obvodov. Teda nie je riešený jedným monolitickým čipom.

Dalej je to doska bufferov a regulácie hlasitosti. Tie už sú riešené plne v dual mono vrátane vlastných regulátorov aj vinutí transformátoru.

Tiež potom doska zdrojov. Obsahuje 8 separovaných zdrojov a kapacita každého je tesne pod 8000uF.

Obvody USB vstupu sú tiež riešené na vlastnej DPS.

osadzovanie USB audio modulu (29.10.2021):

návrh dosky regulátora:

osadzovanie a prvý test regulátora a dalších častí zdrojov:

osadzovanie regulácie hlasitosti s odporovou sietou a relé:

preamplifier:

Pôvodne som ako predzosilňovač používal OZ + diamond. AD797 alebo LM6171. Uplne na začiatku to bol NJM2114. V zapojení bufferu sa osadenie tiež menilo od BD139/BD140 až po lepšie typy. Na pozícií OZ som sa snažil skúsiť všetko čo sa dalo NE5532, NJM2114, LM4562/49720, AD797, LM6171, OPA134, LT1115, OP275, OPA637, OPA627, LT1363, LT1360, AD826, AD8066. Nakoniec som diamond buffer zachoval a "dokreslil" som vstupnú a rozkmitovú časť. Vznikol teda celodiskretny obvod bez použitia OZ. Keď som si dal tak isto záležať s výberom čo najideálnejších tranzistorov zvukovo ma to presvedčilo natolko že som sa k OZ už nevracal... Dosiahol som THD 0,00025% na 1kHz do zátaže niekolko sto ohmovej zátaže. Zisk bol 6db, aj v prípade OZ. Ako som zapojenie vylepšoval zvukovo bolo čím dalej tým neutrálnejšie. Až som začal uvažovať či to má pri dnešnej vysokej úrovni napätia linkových výstupov zmysel stavať predzosilovač so ziskom 6db. Problém takto nízkeho zisku sú velmi vysoké hodnoty v kompenzáciách zosilňovača... Rozhodol som sa teda túto zastaralú filozofiu zbytočného obvodu vynechať a nahradiť čímsi logickejším, audio bufferom.

phono preamplifier:

Na základe skúseností s vývojom predzosilovača mi pripadala byť škoda ich nevyužiť. Rozhodol som sa teda zapojenie ešte vylepšiť a využiť pri stavbe gramofonneho predzosilňovača (RIAA/ phono). Zapojenie bude časom prekreslené na SMD súčiastky. Všetky filtre budú umiestnené mimo siete spätných väzieb a osadené nízkošumovými odpormi a kvalitnými PP kondenzátormi. Nezaobíde sa to ani bez DC serv...

buffer:

S každým obvodom som začínal v simulácií. Testoval som vlastnosti mnohých zapojení a ku mnohým z nich som urobil ešte niekolko rôzne zložitých variánt. Použité boli vždy čo najpodobnejšie modely reálnych súčiastok. Ná základe simulácií som sa rozhodol pre stavbu 7 obvodov.

K tým som dalej navrhol DPS/PCB. Po osadení súčiastkami nasledovalo premeranie parametrov každého obvodu.

Niektoré obvody boli dosť citlivé na tolerancie tranzistorov takže párujem tranzistory a doladujem obvody aby som dosiahol čo najlepšie parametre. Na záver obvody porovnám zvukovo.

buffery (9.6.2020):