Zestaw do samodzielnego montażu stereofonicznego wzmacniacza mocy na układach LM3886

Niedawno opublikowałem recenzję regulatora głośności, a dziś kolejna odsłona serii poświęconej różnego rodzaju sprzętowi audio. Tym razem będzie o wzmacniaczu mocy opartym na dość popularnych układach LM3886.


Na wstępie muszę od razu zaznaczyć, że nie jestem audiofilem i, szczerze mówiąc, ważniejsza jest dla mnie muzyka, której słucham, niż sprzęt, na którym jej słucham. Nie znaczy to jednak, że jest mi obojętne, na czym odtwarzana jest muzyka — po prostu jest to dla mnie sprawa drugorzędna.
W tej recenzji nie będzie też określeń w rodzaju „powietrzna średnica”, „przejrzysta góra”, „uparty bas” czy „zamglona scena” itp. Dla mnie wzmacniacz to po prostu wzmacniacz, którego jedynym zadaniem jest wzmocnienie sygnału audio przy minimalnych zniekształceniach.

Po części przestałem zwracać uwagę na sprzęt, bo proces jego ulepszania nie ma końca. Zawsze znajdzie się coś trochę droższego, ale lepszego i mocniejszego, i tak bez końca. Nie chcę dołączyć do grona osób, które zamiast słuchać muzyki, wygrzewają podstawki pod kolumny, słuchają kabli USB, kupują do nich specjalne podpórki itd.

Poza tym w recenzji pojawi się sporo różnych komponentów z markowymi oznaczeniami: Dale, Nichicon, Wima, Omron. Nie mogę jednak zagwarantować ani tego, że są oryginalne, ani tego, że to podróbki. W tym przypadku to dla mnie po prostu ładne drobiazgi :)


Do zakupu tego wzmacniacza przekonały mnie cztery rzeczy:
1. Cena
2. Całkiem pochlebne opinie o układach LM3886.
3. To, że jest to zestaw do samodzielnego montażu, a nie gotowy produkt.
4. Atrakcyjny wygląd.

No i jak tu przejść obojętnie obok takiego piękniaka?


Wśród parametrów technicznych podano tylko:
Napięcie zasilania: dopuszczalny zakres od 2 × 15 V do 2 × 28 V (dotyczy napięcia wyjściowego transformatora, np. 25-0-25)
Impedancja obciążenia: 4–8 Ω
Moc wyjściowa: maks. 68 W + 68 W
Wymiary płytki: 155 mm × 80 mm



W podstawowej wersji zestaw nie zawiera radiatora, transformatora ani wejściowych kondensatorów filtrujących. Na stronie produktu znajdują się za to odnośniki do:
1. Transformatora 200 W z uzwojeniami 2 × 25 + 2 × 15 V
2. Radiatora
3. Kondensatorów filtrujących
4. Płytki z potencjometrem
5. Potencjometru bez płytki

Podobno można też zamówić zmontowaną płytkę, dopłacając około 4 USD.

Ostatecznie dostałem całkiem porządnie zapakowaną paczkę, w której, przynajmniej teoretycznie, było wszystko, co potrzebne.


Zestaw zawiera:
1. Płytkę drukowaną
2. Komplet komponentów do montażu
3. Rysunek montażowy


Na plus zasługuje rysunek montażowy. Nie tylko pokazuje, gdzie umieścić komponenty, ale na dole zawiera też tabelę z kodowymi oznaczeniami rezystorów i odpowiadającymi im wartościami, które podano na rysunku.


Płytka drukowana wygląda na wykonaną na piątkę: ma soldermaskę, opis elementów i zabezpieczone ścieżki. Brakuje chyba tylko wartości komponentów, ale te można znaleźć na szczegółowym rysunku montażowym.



Z oznaczeń wynika, że tę wersję płytki zaprojektowano w maju tego roku, choć równie dobrze może to być data produkcji partii.


Na płytce znajduje się też oznaczenie zestawu: 3886AMP DC Servo.


Komponenty podzielono na dwie części: główną, zawierającą kondensatory, układy scalone, złącza i przekaźniki, oraz dodatkową torebkę z rezystorami i parą diod. Większość elementów po prostu wrzucono do jednego worka, ale podczas transportu nic się nie uszkodziło.


Po posegregowaniu wszystko wygląda nieco bardziej przejrzyście.


Szczerze mówiąc, byłem nawet zaskoczony, że komponenty nie tylko nie zostały uszkodzone, ale nawet ich wyprowadzenia nie pogięły się podczas transportu.


Przechodzimy do montażu. Ponieważ jest w nim sporo oczywistych rzeczy, schowam tę część pod spoilerem.


Dotarłem wreszcie do ostatniego etapu montażu tej płytki, czyli do wzmacniaczy mocy LM3886.


Nie podejmuję się też oceny, czy te elementy są oryginalne, dlatego po prostu zamieszczę ich zdjęcie. Wzmacniacze mają całkowicie izolowaną obudowę. Wydaje mi się, że spotkałem się też z wersją w nieizolowanej obudowie. Szukałem informacji na stronie sprzedawcy, ale niczego nie znalazłem — możliwe, że pomyliłem ją z innym modelem.


Sprzedawca podaje za to, że można wybrać jeden z dwóch wariantów wygięcia wyprowadzeń: standardowy, do montażu pionowego, oraz alternatywny, do montażu poziomego. Domyślnie wysyłany jest pierwszy wariant; jeśli chcecie drugi, trzeba zaznaczyć to w komentarzu do zamówienia.


Podstawowe parametry techniczne LM3886. Z podanych danych wynika, że maksymalna moc wynosi 68 W przy obciążeniu 4 Ω i napięciu zasilania +/-28 V albo 50 W przy obciążeniu 8 Ω i zasilaniu +/-35 V. W moim przypadku użyłem niedrogich kolumn o mocy około 20 W i impedancji około 3,5 Ω.


Do montażu LM3886 konieczny jest radiator. Nie chodzi tylko o to, że układy i tak go potrzebują — żeby zamontować je prawidłowo, trzeba najpierw przykręcić je do radiatora, a dopiero potem przylutować do płytki.
Użyłem radiatora znanego już z innych recenzji. Do tego wzmacniacza jest trochę za mały, mniej więcej dwukrotnie, ale ponieważ nie zamierzałem używać wzmacniacza z dużą mocą, do eksperymentu w zupełności wystarczy.

Najpierw zaznaczamy miejsca i wiercimy w radiatorze otwory do mocowania układów.


Następnie przykręcamy układy do radiatora, na razie bez pasty termoprzewodzącej. Na tym etapie najważniejsze jest ustawienie ich tak, jak będą zamontowane w gotowym urządzeniu. Po zamocowaniu lutujemy układy. Zwykle unieruchamiam lutem jedno wyprowadzenie, sprawdzam, czy wszystko jest równo ustawione, a potem lutuję pozostałe.


Odkręcamy radiator, nakładamy pastę termoprzewodzącą i montujemy go ponownie, tym razem porządnie dokręcając śruby. W zestawie były śruby w dwóch rozmiarach. Zgodnie z założeniem należało użyć długich, z niskim łbem na klucz imbusowy, ale podczas gwintowania przeszkadzały żeberka radiatora, więc ostatecznie użyłem krótszych śrub z dużym łbem na śrubokręt krzyżakowy. W tym przypadku podkładki nie są potrzebne.



I tak oto główna część jest zmontowana. Teraz można umyć płytkę z pozostałości topnika i przy okazji sprawdzić, czy wszystkie połączenia są dobrze przylutowane.


Podczas montażu nie używałem dodatkowego topnika — ten zawarty w spoiwie w zupełności wystarczał. Płytkę lutowało się świetnie, a wszystkie elementy były stosunkowo nowe i również nie sprawiały problemów. Zwykle podczas montażu najpierw obsadzam płytkę elementami, przy okazji zaginając ich wyprowadzenia, ale tym razem tego nie robiłem — obcinałem je niemal równo z powierzchnią płytki, dzięki czemu montaż wygląda nieco schludniej. Po zakończeniu montażu prawdopodobnie pokryję płytkę lakierem Plastik-70, żeby zabezpieczyć ją przed ewentualnym utlenianiem.


Pozostawała jeszcze kwestia kondensatorów filtra zasilania. O ile dobrze rozumiem, potrzebne były tu kondensatory o pojemności około 10000–15000 µF na napięcie 35 V, ale nie mam takich w domu, a te, które zamówiłem, są jeszcze w drodze.
Ostatecznie znalazłem w domu dwie pary kondensatorów: 4700 µF krajowej produkcji i importowane 10000 µF. Oba typy są na 25 V, ale nasze są starsze.


Z ciekawości najpierw zmierzyłem ich parametry i, zgodnie z przewidywaniami, wybrałem wersję importowaną. W trakcie zauważyłem jednak ciekawą rzecz: parametry naszych kondensatorów mają mniejszy rozrzut niż importowanych.


Ponieważ wcale nie zamierzam używać tych kondensatorów na stałe z tym wzmacniaczem, a nie chcę skracać ich wyprowadzeń, po prostu zagiąłem je po przylutowaniu.


I to wszystko. W zasadzie brakuje już tylko transformatora zasilającego. Szkoda też, że radiator nie jest czarny — wyglądałoby to znacznie lepiej.


Zanim przejdę do testów, sprawdzeń i reszty, muszę zrobić małą dygresję. Jestem bardzo uprzedzony do brzmienia „układów scalonych” i najpewniej nie zamówiłbym takiego zestawu, gdyby nie pozytywne opinie w internecie. Zresztą moje doświadczenia ze wzmacniaczami na układach scalonych skończyły się bardzo dawno temu, chyba jakieś 20 lat temu, jeśli nie więcej. Ostatni wzmacniacz bez elementów dyskretnych, który zbudowałem, widać na tym zdjęciu. Jest tu w połowie zmontowany i ostatecznie nigdy nie został uruchomiony.
Przy okazji, całkiem niedawno w komentarzach pokazywałem wzmacniacz do subwoofera. Jakież było moje zdziwienie, gdy przypadkiem znalazłem jeszcze jeden, prawie całkowicie zmontowany. Nawet zapomniałem, że robiłem dwa :)


Tak według pierwotnego pomysłu miał wyglądać wzmacniacz z recenzji, tylko zamontowany w obudowie. Zresztą widziałem ten wzmacniacz w sprzedaży w gotowej wersji i moim zdaniem wygląda świetnie. Szkoda tylko, że wysyłka ciężkich rzeczy, takich jak obudowy do sprzętu, z Tao jest bardzo droga :(


Zwykle zaleca się, aby pierwsze uruchomienie przeprowadzić z transformatorem, w którego obwód uzwojenia pierwotnego włączona jest żarówka. Pozwala to uniknąć części problemów związanych ze zwarciem na płytce. Jeśli zaś wzmacniacz ma konstrukcję dyskretną, pierwsze uruchomienie czasem przeprowadza się bez tranzystorów końcowych.
W moim przypadku wszystko było nieco prostsze: użyłem transformatora o bardzo małej mocy, z napięciem wyjściowym uzwojeń 2 × 24 V i mocą nie większą niż 20 W. W razie zwarcia napięcie wyjściowe po prostu by spadło ze względu na dużą rezystancję uzwojeń.
Po podłączeniu zasilania zaświeciła się dioda LED, po trzech sekundach załączył się przekaźnik i to wszystko — wzmacniacz był gotowy do pracy.


Przy okazji, jeśli chodzi o podłączenie. Obok listwy zaciskowej wejścia znajduje się jeszcze jedna — to wyjście do diody LED sygnalizującej włączenie. Jest podłączona przez rezystor 4,3 kΩ do wyjścia stabilizatora 24 V. Ponadto tylko dwie z czterech tulejek montażowych są połączone z masą płytki. Jedną widać tutaj, a druga znajduje się obok wyjściowej listwy zaciskowej. Tylko ta widoczna na zdjęciu jest oznaczona jako uziemienie, a wydawało mi się, że lepiej łączyć z obudową w jednym punkcie, a nie w dwóch. Uważajcie na to.


Potem podłączyłem do wzmacniacza pokazywany wcześniej regulator głośności, dwie kolumny (na zdjęciu na razie podłączona jest tylko jedna) i źródło sygnału — mały odtwarzacz Transcend. Jasne, że całość wygląda trochę... zabawnie, ale cóż. Później źródłem był komputer, ale w gruncie rzeczy niczego to zasadniczo nie zmieniło.


Na zdjęciu wyżej widać, że podłączone jest tylko jedno wyjście. Włączyłem go właściwie z czystej ciekawości, ale byłem nieco zaskoczony, jak dobrze wszystko działało. Całość dość mocno się jednak nagrzewała. Na drugim zdjęciu termowizyjnym widać, że znacznie bardziej grzeje się lewy układ scalony — to właśnie ten kanał był obciążony.


Po pewnym czasie słuchania muzyki obciążyłem też drugie wyjście i wszystko nadal działało, całkiem nieźle, biorąc pod uwagę małą moc transformatora, prosty zestaw głośnikowy i „źródło”. Po około 15 minutach pracy z dość dużą głośnością i obciążonymi oboma kanałami najwyższą temperaturę miał już transformator, z którego zaczął wydobywać się niezbyt przyjemny zapach. Za to układy scalone nagrzały się mniej więcej jednakowo.

Oczywiście rozumiem, że aby uzyskać 20 W mocy muzycznej, transformator wcale nie musi mieć takiej samej mocy. Mimo to sam fakt, że uzyskałem całkiem mocny i dobrej jakości dźwięk, trochę mnie zaskoczył. Na ucho łączna moc oddawana do obciążenia wynosiła co najmniej 30 W, ale przy sygnale muzycznym — przy sinusoidzie oczywiście byłoby inaczej.
Przy okazji, producent zaleca do tego wzmacniacza transformator o mocy około 150 W, ale podaje link do wersji 200 W. Moim zdaniem nie ma sensu brać transformatora o mocy większej niż 150 W.


Szczerze mówiąc, początkowo podłączyłem odtwarzacz tylko po to, żeby sprawdzić, czy wzmacniacz w ogóle działa. Ostatecznie wyłączyłem muzykę dopiero po jakiejś półtorej godzinie — naprawdę się wciągnąłem :)

Oczywiście moc tego małego transformatora zupełnie nie nadaje się do testów, więc podłączyłem transformator TPP270. Uzwojenie pierwotne połączyłem na 240 V, a wtórne — na maksymalne możliwe napięcie. Moc znamionowa transformatora wynosi 57 W, ale znając całkiem dobrą jakość naszych transformatorów, można bez obaw obciążyć go mocniej.
W rezultacie napięcie na kondensatorach filtra bez obciążenia wynosiło 26 V, więc pracowały z niewielkim przeciążeniem.


Tym razem słuchałem muzyki znacznie dłużej — przez kilka godzin, przy całkiem sporej głośności. Temperatura obudów układów scalonych wynosiła około 62 stopni, a transformator był lekko ciepły.


Dobrze, idziemy dalej. Trzeba go przecież jakoś przetestować przy użyciu przyrządów.

Na początek dwa testy: pomiar napięcia stałego i przemiennego na wyjściu. Pierwszy test pokazuje, czy układ ustawiania zera działa prawidłowo. Za pomocą drugiego próbowałem choć w przybliżeniu ocenić poziom szumów na wyjściu przy zwartym wejściu. Jasne, że drugi test niewiele mówi, ale może się przydać.
1, 2. Multimetr wskazał na wyjściu zero napięcia stałego.
3, 4. Napięcie przemienne wynosiło około 0,3 mV. Przy okazji muszę powiedzieć, że wzmacniacz rzeczywiście trochę szumi. To szum, a nie przydźwięk 100 Hz, ale słychać go dopiero z odległości około 10–15 cm od głośnika wysokotonowego. Szum o częstotliwości 100 Hz jest zupełnie niesłyszalny.


Potem sprawdziłem, jak wzmacniacz zachowuje się przy sinusoidzie na wejściu i różnych rezystancjach obciążenia. Akurat nie miałem w domu rezystorów 4 i 8 Ω, więc testy przeprowadziłem z mocnymi rezystorami 10 Ω. W rezultacie miałem trzy testowe rezystancje obciążenia: 3,3, 5 i 10 Ω. Swoją drogą, moje kolumny mają impedancję około 3,5 Ω, dlatego przeprowadziłem też test przy obciążeniu 3,3 Ω, najbardziej zbliżonym do rzeczywistego.

1. Obciążenie 3,3 Ω, amplituda przed obcinaniem, napięcie wyjściowe 10,94 V, napięcie wejściowe (stałe) 19,55 V, obliczona moc wyjściowa – 36 W
2. Obciążenie 3,3 Ω, początek obcinania, napięcie wyjściowe 11,46 V, napięcie wejściowe (stałe) 19,35 V, obliczona moc wyjściowa – 39 W. Najpierw obcinana jest dolna połówka, a przy dalszym zwiększaniu napięcia wejściowego obcinane są obie połówki.
3. Obciążenie 5 Ω, amplituda przed obcinaniem, napięcie wyjściowe 12,505 V, napięcie wejściowe (stałe) 21,1 V, obliczona moc wyjściowa – 31 W
4. Obciążenie 10 Ω, amplituda przed obcinaniem, napięcie wyjściowe 14,08 V, napięcie wejściowe (stałe) 23,5 V, obliczona moc wyjściowa – 20 W



W zasadzie deklarowana i zmierzona moc mniej więcej się zgadzają. Problem z uzyskaniem pełnej mocy wynikał z niskiego napięcia zasilania.


Czytelniejszy wykres, tym bardziej że uwzględniono na nim test przy obciążeniu 6 Ω, czyli zbliżonym do moich testowych 5 Ω.
Z wykresu wynika, że przy napięciu zasilania 21 V i obciążeniu 6 Ω moc wyjściowa powinna wynosić około 26 W. U mnie przy 5 Ω wyszło 31 W.


Z sinusoidą wszystko wyglądało ładnie, ale przebieg prostokątny zupełnie mnie nie zachwycił. We wszystkich testach na zboczu narastającym sygnału pojawia się przeregulowanie. Trochę mnie to zdziwiło, dlatego włączyłem nawet drugi kanał oscyloskopu, żeby zobaczyć, co dzieje się na wejściu wzmacniacza. Żółty przebieg to sygnał wejściowy.
1. Obciążenie 3,3 Ω, napięcie wyjściowe – 9,2 V
2. Obciążenie 5 Ω, napięcie wyjściowe 9,8 V
3. Obciążenie 10 Ω, napięcie wyjściowe 10,4 V
4. Bez obciążenia.

Starałem się dobrać taką amplitudę napięcia wyjściowego, żeby była jak największa. Przy dalszym zwiększaniu sygnału wejściowego przebieg przybierał kształt normalnego prostokąta, a po kolejnym zwiększeniu napięcia zadziałało zabezpieczenie wzmacniacza. Oba kanały zachowywały się identycznie.


Testowałem go chyba niezbyt długo, a układ scalony testowanego kanału zdążył nagrzać się do około 100 stopni.


Po tym wszystkim postanowiłem poeksperymentować z programem RMAA. Znam go właściwie niemal od samego początku jego istnienia, ale ponieważ przez wiele lat nie zajmowałem się wzmacniaczami, po raz pierwszy użyłem go w praktyce. Testy przeprowadziłem z użyciem zintegrowanej karty dźwiękowej mojego komputera, bo na razie nie udało mi się uruchomić komputera z kartą Creative Live 5.1. Zresztą nie jestem pewien, czy dałaby lepszy wynik.

Ogólnie wyniki testu są dość dziwne i w tym przypadku skłaniam się raczej ku temu, że winny jest nie sam wzmacniacz, lecz moje niewielkie doświadczenie w testowaniu takich urządzeń za pomocą RMAA.


Zgadzam się natomiast z podbiciem charakterystyki częstotliwościowej w zakresie niskich i wysokich częstotliwości. Już podczas słuchania muzyki zauważyłem pewien minus: niewielkie osłabienie w paśmie średnich tonów. Pomyślałem jednak, że to cecha odtwarzacza, z którego podawałem sygnał. Test charakterystyki częstotliwościowej pokazał mniej więcej to samo, co niezbyt mi się podoba, bo moim zdaniem wzmacniacz nie powinien w żaden sposób wpływać na ten parametr.


Nie mam jeszcze pewności co do wyników testów, więc planuję dalsze eksperymenty i powtórzenie testów w jednej z przyszłych recenzji (kolejnego wzmacniacza). Być może rzeczywiście robię coś nie tak, ale szybko się uczę. Na potwierdzenie pokażę wyniki RMAA dla regulatora głośności z poprzedniej recenzji.


Testy przeprowadzono na tym samym komputerze i tych samych kablach.


Wideo z recenzją


Jak zwykle krótkie podsumowanie dotyczące tego wzmacniacza.
Z zalet mogę wymienić to, że zestaw składa się po prostu świetnie. Nie było problemów ani z montażem, ani ze znalezieniem elementów, ani z ich liczbą, ani z lutowaniem. Co więcej, po złożeniu wzmacniacz zadziałał. Na płytce nie ma ani jednego elementu regulacyjnego, więc poradzi sobie z nim nawet początkujący elektronik. Żeby wszystko działało, wystarczy transformator, dwa kondensatory i radiator. Radiator powinien mieć mniej więcej dwa razy większą powierzchnię niż ten, którego użyłem.

Mimo dziwnych wyników testów dźwięk jest całkiem niezły. Słucham bardzo różnej muzyki, a w teście wykorzystałem utwory:
Jean Michel Jarre - Teo And Tea
Schiller - Deep Dance
Radiorama
Ken Laszlo
Shui Mu Nian Hua - Fly With Me
Cafe del Mar
Himekami
Keiko Matsui
Dire Straits
Pink Floyd
Andrea - Macho Man
Didier Marouani 1987 Space Opera
I jeszcze wiele innych.

Na podstawie wszystkich testów mogę powiedzieć, że gra całkiem dobrze. Muzyki słucham w domu na co dzień, dlatego sprawdziłem coś dla mnie bardzo ważnego — od dźwięku tego wzmacniacza nie męczą się uszy.

Nie zachwyciła mnie jednak ani reakcja na sygnał prostokątny, ani wyniki RMAA. W tym drugim przypadku winny może być mój błąd, ale co do oscylogramów jestem pewien. Zwrócę też uwagę na nierówną charakterystykę częstotliwościową — słyszałem to podczas słuchania muzyki, początkowo uznając, że winna jest słaba jakość samego odtwarzacza.

Nie rezygnuję z eksperymentów i myślę, że w przyszłości pojawią się kolejne recenzje urządzeń do straszenia sąsiadów odtwarzania muzyki, ale uważam, że ta recenzja nie wyszła najlepiej.
Choć moim zdaniem sam zestaw jest interesujący, zwłaszcza biorąc pod uwagę niską cenę i prostotę montażu. Mimo wszystko uważam, że wzmacniacz należy do średniej klasy; być może wpływa na to moje uprzedzenie do brzmienia „układów scalonych”.

Cena zestawu wraz z dostawą do pośrednika wynosi $21.31. Koszt dostawy od pośrednika zależy od różnych czynników. Zestaw waży 166 gramów — informacja ze strony zamówienia u pośrednika.