Założenia projektu

Trzy lata temu zaprojektowałem i zbudowałem lampowy wzmacniacz mocy Concertino. Konstrukcja okazała się w pełni udana i do dzisiaj wspaniale służy mi jako podstawowe ogniwo mojego skromnego systemu odsłuchowego.

Ponieważ od tamtego czasu na lampach nic nowego nie zbudowałem, moja lampowa wiedza, niedawno przecież nabyta, zaczęła pokrywać się warstewką kurzu. Czas sobie odświeżyć wiadomości z techniki lampowej. To wspaniałe hobby przynoszące sporo satysfakcji, kiedy budowany układ zaczyna wreszcie żyć.

Concertino ma pewnie kilka wad, ale jedną z podstawowych, przynajmniej dla części użytkowników, byłby brak wyjścia słuchawkowego. Oczywiście, gdyby się uprzeć, można słuchawki jakoś podłączyć do wzmacniacza. Nie jest to jednak zbyt dobre rozwiązanie. Słuchawki nie wymagają wiele mocy do ich wysterowania. Dla wielu modeli dopuszczalny poziom dostarczonej mocy jest rzędu 200 mW. Po co więc wzmacniacz 2 x 30W z wyjściem transformatorowym? Transformator jest niezbędny (w typowym wzmacniaczu lampowym) do wysterowania głośników o impedancji 4-8 omów. Dla słuchawek o impedancji kilkukrotnie wyższej nie jest konieczny, a wręcz niewskazany (transformator, choćby najlepszy, wprowadza przecież spore zniekształcenia).

A więc decyzja zapadła – zbuduję wzmacniacz słuchawkowy uzupełniający mój system odsłuchowy. Wzmacniacz słuchawkowy zwykle nie jest wielką i ciężką konstrukcją. Powinien być stosunkowo niewielki i „przenośny”. Jednocześnie koszt budowy powinien być sporo niższy od kosztu „mocnego brata”. O ile w przypadku Concertino próbowałem minimalizować koszty, o tyle w przypadku wzmacniacza słuchawkowego można pozwolić sobie pójść na całość ;) Wzmacniacz zapewne będzie miał jeden transformator (sieciowy) i kilka niewielkich lamp. W dodatku stosowane będą niższe napięcia i prądy, co też przecież przekłada się na niższe koszty.

Główne założenia projektowe:

	-Samodzielna konstrukcja zasilana napięciem sieciowym 230V z typowym wejściem liniowym na złączach cinch i dwoma wyjściami słuchawkowymi (złącze „duży jack”).
	-Zdolność do wysterowania dowolnych słuchawek dynamicznych. Minimalna impedancja dołączanych słuchawek – 32 W. Moje obecnie stosowane słuchawki – AKG K280 Parabolic posiadają przetworniki 75-omowe. W przyszłości może rzucę się na Sennheisery HD650, które byłyby najlepszą partią dla dobrego lampowego słuchawkowca (impedancja nominalna 300 omów).
	-Konstrukcja zgodna z zasadą KISS – układ ma być prosty, ale nie prostszy, niż to niezbędne.
	-Wzmacniacz prosty w obsłudze – tylko włącznik sieciowy i regulacja wzmocnienia. Żadnych regulacji barwy dźwięku. Być może dodam jedynie przełącznik tłumika poziomu (aby potencjometr głośności nie musiał pracować w najniższym zakresie regulacji oraz dla bezpieczeństwa słuchającego).
	-Brak sterowania pilotem. Nosząc słuchawki na głowie i tak nie da się siedzieć zbyt daleko od wzmacniacza.
	-Wyposażenie w niezbędne układy zabezpieczające, np. opóźnione dołączanie napięcia anodowego lub opóźnione dołączanie słuchawek do wyjścia wzmacniacza.
	-Ponieważ odsłuch na dobrych słuchawkach jest krytyczny pod względem jakości dźwięku, wzmacniacz musi działać nienagannie. Nie dopuszczam żadnego słyszalnego przydźwięku sieci lub nadmiernego szumu w słuchawkach.
	-Prawdopodobnie będzie to układ z niewielkim wzmocnieniem bez globalnego sprzężenia zwrotnego, jakkolwiek dopuszczam też możliwość zastosowania niewielkiego globalnego sprzężenia zwrotnego.

Przed opracowaniem układu wzmacniacza należy się zastanowić, jakiego rodzaju napięcia i prądy wyjściowe będą niezbędne do wysterowania typowych słuchawek elektrodynamicznych. W poniższej tabelce przedstawiam parametry dla kilku popularnych słuchawek:

Model	Impedancja nominalna	Skuteczność	Max poziom dźwięku	Amplituda napięcia przy 100 dB	Amplituda prądu przy 100 dB
AGK K270S	75 W	92 dB/mW	118 dB	0.97 V	12.9 mA
AKG K701	62 W	105 dB/mW	128 dB	0.2 V	3.22 mA
Grado GS1000	32 W	98 dB/mW	122 dB	0.32 V	10 mA
Beyerdynamic DT150	250 W	97 dB/mW	119 dB	1 V	4 mA
Sennheiser HD600	300 W	97 dB/mW	116 dB	1.09 V	3.63 mA

Dlaczego podałem poziomy napięć i prądów szczytowych dla poziomu dźwięku równego 100 dB (wartość szczytowa przy przebiegu sinusoidalnym)? Otóż poziom dźwięku z przedziału 80-90 dB odczuwany jest jako „bardzo głośny”. Podejrzewam, że będzie to typowy poziom głośnego odsłuchu muzyki przez słuchawki.

Maksymalny poziom dźwięku uzyskiwany w słuchawkach jest wielkością ciekawą, ale mało użyteczną. Dłuższe narażenie słuchu na taki hałas byłoby zapewne nieprzyjemne i niebezpieczne.

Jako wymagany poziom dźwięku w słuchawkach przyjmuję 100 dB (w momentach najgłośniejszych pasaży). Jak widać z tabelki, dla takiego poziomu dźwięku wymagana amplituda napięcia na wyjściu wzmacniacza nie będzie stanowić problemu. W najgorszym przypadku, dla Sennheiserów HD600, jest to zaledwie 1.09 V. Nieco bardziej krytycznym parametrem jest szczytowe natężenie prądu na wyjściu wzmacniacza. Dla słuchawek AKG K270S sięga prawie 13 mA. Zakładam więc, że wzmacniacz powinien być w stanie oddać do obciążenia minimum 20 mA prądu. Dopuszczam także dołączenie do wzmacniacza dwóch zestawów słuchawek, więc pewien zapas prądu na wyjściu może się przydać.

Co ciekawe, słuchawki AKG K701 o stosunkowo niskiej impedancji, dzięki swojej wysokiej skuteczności wcale nie są takie trudne do wysterowania (w przeciwieństwie do starszego brata K270S).