Elektronkový předzesilovač HQQF-55-510-RIAA

Základní údaje

Napsal Bohumil_Federmann

Nadřazená kategorie: Nf. technika

Kategorie: Předzesilovače

Zveřejněno: 12. listopad 2026

Vytvořeno: 12. listopad 2026

Zobrazení: 36

• HQQF, předzesilovač, RIAA, gramofon, vacuum tube, hibridní předzesilovač

Návrh zapojení

O Elektronkovém předzesilovači HQQF-55-510 toho bylo již něco napsáno, jak na těchto stránkách, tak v Praktické elektronice - Amatérském Rádiu, konkrétně v čísle 02/2018 o samotném předzesilovači tak v čísle 03/2018 o předzesilovači s charakteristikou RIAA.  

Nyní si představíme modul hybridního předzesilovače pro gramofonovou přenosku HQQF-55-510-RIAA. Zapojení je téměř identické s Elektronkovým předzesilovačem HQQF-55-510, v názvu je sice elektronkový, ale opět se jedná o hybridní zapojení. Ve snaze dosáhnout nejlepších vlastností byly na vstupu použit 2SK170, legendární křemíkový N-kanálový unipolární tranzistor typu JFET (původně od společnosti Toshiba), proslulý extrémně nízkým vlastním šumem a vysokou strmostí, v zapojení diferenciálního stupně, v symetrickém zapojení, na něž navazuje E88CC, rovněž legendární československá dvojitá trioda speciální jakosti (SQ – Special Quality) se zlacenými vývody v zapojení se společnou mřížkou. 

Doporučený přenos je něco málo přes 32dB, kdy bude napětí MM přenosky 4,7mV/47kΩ (3 - 7mV) zesíleno na cca 200 až 250mV, při šumovém napětí na úrovni 7μV se dostane na úroveň signál šum -90dB. Pokud chceme použít MC (0,2 - 0,5mV) přenosku a nechceme zápasit s extrémně drahým zapojením a řešit šum, použijeme vhodný Step-Up transformátor, který nám téměř bez šumu, upraví vlastnosti MC přenosky do dimenzí MM přenosky a vřadíme jej  před vstup předzesilovače. 

Popis funkce hybridního předzesilovače RIAA

Jak již bylo popsáno předzesilovač HQQF-55-510 byl primárně určen pro buzení emitorového sledovače koncového stupně, ale taktéž předzesilovače, v neposlední míře předzesilovače s korekcí frekvenční charakteristiky, například pro použití s gramofonem, tedy charakteristika RIAA či podobnou.

Napěťový rozkmit je realizován na anodových odporech elektronek, přidáním časových konstant τ1=3180µs a τ2=318µs dosáhneme potřebné korekce charakteristiky RIAA, třetí časovou konstantu charakteristiky RIAA τ3=75µs přidáme na výstup katodového sledovače, viz průběh na obrazku. Uvedené, korekční členy jsou v pasivním zapojení, na každé kapacitě je trvale dostatečně velké napětí, proto nemohou být zapojeny mezi neinvertující a invertující větví, ale v obou větvích proti zemi, viz obrázek. Zapojení pro simulaci je upraveno tak aby byla simulace vůbec možná, není tedy ve všech detailech identické se skutečným zapojením HQQF-55-510 RIAA na obrázku.

 

.

Parazitní kapacity elektronek jsou řádově v jednotkách pF a nepodílí se nikterak na časových konstantách, frekvenční průběh tak přesně odpovídá R-C časovým konstantám, přepočtené vstupní šumové napětí viz obrozek. atakuje naprosto excelentní hodnotu 1nV/√Hz, která je dána převážně vstupními J-FETy, celkové šumové napětí na obrázku odvozené od šumového výkonu je velmi slušných 7.5µV.

 Při vstupním napětí z MM (Moving Magnet) přenosky 5mV a zesílení 32dB bude výstupní napětí 200mV s odstupem SN vůči napětí šumového výkonu přes akustické pásmo 20Hz-20kHz 7.5µV úžasných 88dB. Pro připojení MC (Moving Coil) přenosky je nejvhodnější použití transformátoru pro MC přenosky, který převede téměř bezšumově a bezztrátově napětí cca 500µV na napětí 5mV, které je dále zpracováváno jako napětí z MM přenosky.

 

 

 

 

 

Výstupní odpor předzesilovače HQQF-55-510

Předzesilovač HQQF-55-510 jak byl popsán v předchozím textu, byl primárně určen pro buzení emitorového sledovače koncového stupně, ale taktéž musí být schopen plnit funkci předzesilovače u kterého je důležitý parametr výstupní impedance, pro jehož ověření bylo zapojení pro simulaci přiměřeně zjednodušené, viz obrázek.

Zapojení bylo mimo jiné potřebné parametry navrhováno tak, aby bylo schopno budit běžný 75Ω koaxiální kabel, pro což je nejvhodnější výstupní impedance rovněž 75Ω. Nejjednodušší pro výpočet je změřit výstupní napětí bez zátěže, v tomto případě byla použita hodnota dostatečně vysoká o velikosti 10MΩ a současně změřit výstupní napětí při malé impedanci, byla použita hodnota 1kΩ a z naměřených výsledků vnitřní impedanci vypočítat. Z poklesu výstupního napětí na obrázku. je patrná v širokém frekvenčním spektru požadovaná výstupní impedance 75Ω.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Simulovaná a měřená RIAA charakteristika

V tabulce jsou hodnoty v logaritmické stupnici odečtené ze simulace křivky RIAA po odečtení zesílení zesilovače, ve vedlejších sloupečcích je průběh křivky RIAA naměřený rovněž po odečtení zesílení zesilovače na předzesilovači HQQF-55-510 RIAA. Měření bylo prováděno automaticky, přičemž byla zjištěna jistá nepřesnost naměřených hodnot, zaviněná ne nekonečnou dobou ustálení měřené hodnoty. Hodnoty se při vzestupném a sestupném měření nepatrně lišily, proto byly provedeny měření obě a výsledná hodnota zjištěna jejich průměrováním, v posledním sloupečku je rozdíl simulované a naměřené průměrované hodnoty. Jak je z tabulky, ale i grafu patrné hodnoty získané simulací a měřením hotového modulu HQQF-55-510 RIAA jsou téměř identické a grafy se v obrázku překrývají. Vynikající shoda simulovaných a naměřených hodnot je dostatečně vyjádřena v tabulce odchylkou a následně znázorněna v grafu na obrázku. Bylo měřeno na několika kusech modulů HQQF-55-510 RIAA a ani u jednoho měřeného kusu nepřesáhla odchylka naměřených hodnot hodnoty simulované o více jak 0,1dB, což svědčí nejenom o dokonalé věrnosti mezi simulací obvodů a jejich výslednou funkcí, ale o vynikajícím návrhu a výběru jednotlivých prvků, které je nutno vybírat s náležitou pečlivostí a přesností.

RIAA	Simulované	Měření HQQF-55-510 RIAA			Odchylka
	zapojení	Vzestupně	Sestupně	Průměr
f[Hz]	[dB]	[dB]	[dB]	[dB]	[dB]
19,953	19,289	18,99	19,47	19,23	0,059
25,119	18,958	18,72	19,08	18,9	0,058
31,623	18,482	18,33	18,52	18,425	0,057
39,811	17,822	17,77	17,76	17,765	0,057
50,119	16,95	16,99	16,79	16,89	0,06
63,096	15,859	16,02	15,58	15,8	0,059
79,433	14,565	14,82	14,2	14,51	0,055
100	13,105	13,44	12,68	13,06	0,045
125,89	11,53	11,92	11,07	11,495	0,035
158,49	9,894	10,3	9,44	9,87	0,024
199,53	8,254	8,666	7,808	8,237	0,017
251,19	6,662	7,049	6,266	6,6575	0,0045
316,23	5,171	5,505	4,852	5,1785	-0,0075
398,11	3,825	4,093	3,594	3,8435	-0,0185
501,19	2,65	2,83	2,52	2,675	-0,025
630,96	1,646	1,754	1,587	1,6705	-0,0245
794,33	0,782	0,82	0,799	0,8095	-0,0275
1000	0	0	0	0	0
1258,9	-0,779	-0,7668	-0,7912	-0,779	0
1584,9	-1,624	-1,57	-1,702	-1,636	0,012
1995,3	-2,607	-2,48	-2,774	-2,627	0,02
2511,9	-3,767	-3,553	-4,032	-3,7925	0,0255
3162,3	-5,115	-4,811	-5,472	-5,1415	0,0265
3981,1	-6,634	-6,249	-7,07	-6,6595	0,0255
5011,9	-8,296	-7,849	-8,792	-8,3205	0,0245
6309,6	-10,066	-9,57	-10,61	-10,09	0,024
7943,3	-11,914	-11,39	-12,49	-11,94	0,026
10000	-13,814	-13,27	-14,41	-13,84	0,026
12589	-15,75	-15,19	-16,36	-15,775	0,025
15849	-17,709	-17,14	-18,34	-17,74	0,031
19953	-19,683	-19,11	-20,32	-19,715	0,032

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dokončení brzy

Elektronkový předzesilovač HQQF-55-510 opět trochu jinak

Základní údaje

Napsal Bohumil_Federmann

Nadřazená kategorie: Audio - Federmann, Obchod

Kategorie: Předzesilovače

Zveřejněno: 8. březen 2018

Vytvořeno: 8. březen 2018

Zobrazení: 12236

• Hqqf,
• předzesilovač
• Hybridní zesilovač
• preamplifier,
• elektronkový
• vacuum tube

Úvod

O Elektronkovém předzesilovači HQQF-55-510 toho bylo již něco napsáno, jak na těchto stránkách, tak v Praktické elektronice - Amatérském Rádiu, konkrétně v čísle 02/2018 o samotném předzesilovači tak v čísle 03/2018 o předzesilovači s charakteristikou RIAA.

 Již představené zapojení předzesilovače HQQF-55-510 u kterého bylo použito Bi_polárních tranzistorů je nyní představováno jako zapojení s použitím tranzistorů UNI_polárních, funkce je obdobná, šířka pásma dostatečná a výstupní odpor 75Ω nezměněn.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Federmannovo zkreslení

Základní údaje

Napsal Bohumil_Federmann

Nadřazená kategorie: Nf. technika

Kategorie: Topologie Federmann

Zveřejněno: 10. červen 2019

Vytvořeno: 10. červen 2019

Zobrazení: 6715

• zesilovač
• Topologie Federmann
• milníky topologii
• Harold Stephen Black
• Robert R. Cordell
• Udif
• Zkreslení
• Federmannovo zkreslení

Úvod

V článku Malé ohlédnutí nejen za rokem 2017... byl mimo jiné popsán doposud nepopsaný druh zkreslení, které se doposud neposuzovalo, ani nikterak neměřilo, zkreslení, které má významný vliv na konečný zvuk, zkreslení které na svou metodiku posuzování teprve čeká.

Ve světových publikacích se mi nepodařilo najít nic, co by směřovalo k takovému náhledu a posuzování zvuku či hledání právě takového druhu zkreslení, které jsem v závěru článku Malé ohlédnutí nejen za rokem 2017... popsal, mam za to, že tento druh zkreslení i tento článek mohu nazvat "Zkreslení Federmannovo".

Paradoxem je, že tímto zkreslením, zesilovače Topologie Federmann trpí snad nejméně. Nezbývá než připomenout text Malé ohlédnutí nejen za rokem 2017... , který zůstal bez výraznějšího povšimnutí a bližší vysvětlení Zkreslení, které jsem si dovolil pojmenovat Federmannovo Zkreslení či Zkreslení Federmann.

---

Přínos Topologie Federmann a dění kolem

Milníky topologii

Abychom mnohé pochopili, bylo se třeba vrátit zpět ke kořenům, které pro zpětnovazební zesilovače svým US patentem č. 2 102 671 dne založil 8. srpna  1928 Harold Stephen Black, jak bylo napsáno v článku Hi-Fi zesilovače a milníky jejich topologii. Myšlenka však byla těžce pochopitelná a ani po 50 letech ji mnozí nejsou schopni dostatečně pochopit, proto jsem napsal články na téma 50let slepé cesty.

 

Dynamická saturace

V článcích o Dynamické saturaci jsem poodhalil příčinu či jednu z příčin vzniku zkreslení u zpětnovazebních zesilovačů, kterou se doposud nikdo hlouběji nezabýval a její dopad je na zvuk či jeho charakter rozhodující, vše se točí kolem rezervy zisku, zpětné vazby a Udif.

Rezerva zisku

Rezerva zisku, zpětná vazba a Udif jsou neoddělitelné na sobě závislé veličiny, které jsou navíc závislé na mnoha dalších faktorech, frekvenci nevyjímaje. Většina světových obvodových zapojení vychází z prací a zapojení Roberta R. Cordella, jehož pohled na rezervu zisku byl diametrálně jiný jako můj, spíše bych měl snad napsat, že Robert R. Cordell rezervu zisku vůbec neřešil, neboť se upřel spíše na linearizaci poklesu zesílení v závislosti na frekvenci, kdežto mé pojetí, pojetí Topologie Federmann upřednostnilo malost Udif a k jejímu dosažení je zapotřebí zisk zvětšovat, nikoliv zmenšovat. Mnohé bylo popsáno v textech na toto téma.

 

Celková vs. lokální zpětná vazba

O vlivu celkové vs. lokální zpětné vazby, jsem toho taky něco málo napsal, v podstatě nám lokální zpětná vazba převážně hloupým přidáváním kapacity ke kapacitě Millerově mnohé vylepšuje, ale vše se děje na úkor celkového zesílení a tím rezervy zisku s enormním nárůstem Udif, hloupým řešením malých problémů vznikají problémy mnohem hloupější a větší, což je podstatným rozdílem mezi pracemi Roberta R. Cordella a B. Federmanna, přesně jak je již bylo uvedeno.

Filtr napájení

V článcích věnovaných napájecím částem a její filtraci jsem poodhalil problematiku, které rovněž doposud nebyla věnována dostatečná pozornost, pozornost problematice průsaku rušivých složek do napájení zesilovače a tím i do akustického signálu s přímým dopadem do posunu pracovního bodu vstupních obvodů nejenom zpětnovazebních zesilovačů a vzniku zkreslení. 

 

 Federmannova koncepce a její přínos pro  dynamický rozsah

Ztráta zvukových detailů a věrnost zvuku je oblastí kterou se mnozí zabývají, ale výsledek práce je pro mnohé blízký nule, zde jsem problematiku nazval Federmannova koncepce a dynamický rozsah, který bude blíže popsán v PE-AR 01/2018.

Ve skutečnosti jde o uzavřený kruh, jehož středem je Udif, což není nic jiného než rozdílové napětí vstupní diferenciální dvojice zpětnovazebních zesilovačů. Rozdílové napětí je zesilováno frekvenčně závislým zesílením otevřené smyčky na dané frekvenci a výstupní napětí tak odpovídá zesílenému napětí vstupnímu, přičemž se pohybuje v povolené napěťové toleranci vymezené rezervou zisku.

Uvědoměním si této skutečnosti a jejím hlubším poznáním se dostáváme do dalšího kroku významného poznání zesilovačů s celkovou zpětnou vazbou, neboť zjistíme, že povolená odchylka výstupního napětí je na úrovni Udif, kde v této povolené odchylce, jakési pomyslné volnosti signálu, může zesilovač signál přidávat, ponechávat či ubírat a to dle víceméně náhodného předchozího stavu, který je vymezen přibližně konstantním časovým zpožděním daným zpožděním zesilovače a rezervou zisku na dané frekvenci.

Ve skutečnosti nám zpětnovazební zesilovač zaručí věrně malé signály jen na úrovni rezervy zisku od aktuálního signálu maximálního, podíváme-li se na Cordellovu koncepci, při frekvenci 10kHz a doložené rezervě zisku vychází aktuální dynamický rozsah pouhopouhých 66-26=40dB! Podíváme-li se na Federmannovu koncepci, při téže frekvenci 10kHz a doložené rezervě zisku vychází aktuální dynamický rozsah velmi slušných  125-22=105dB! Srovnáním obou koncepcí zjistíme, že Federmannova koncepce je v detailech řádově o 60dB přesnější - věrnější než koncepce Cordellova.

Zde uvedený rozdíl obou koncepcí chování se zpětnovazebních zesilovačů ve zpracování či přenesení nejjemnějších signálových detailů, není nic jiného než popis doposud nepopsaného druhu zkreslení, v jehož důsledku se vytrácí či poškozují nejjemnější detaily zvuku, jako ambientní zvuky, ruchy, tep či tlukot srdce, dýchání, polknutí či tikot hodinek, odrazy, šustot oděvu a mnohé další, jak je popsáno v poslechovém testu HQQF na Hi-Fi Voice.

Tímto druhem doposud nepopsaného zkreslení, jakousi dynamickou změnou dynamického rozsahu trpí zřejmě všechny zpětnovazební zesilovače, ale je rozdíl zda se vytrácí či poškozují detaily na aktuální úrovni -40dB či na úrovni -105dB!

---

Závěr

Závěrem nutno upřesnit, že Federmannovo zkreslení je zkreslení způsobené z jakési volnosti a zhoršené kontroly signálu,