Tesla NZC 431 - pokus o vylepšení parametrů (Stránka 1 z 2)

Opakovaně se mi dostaly do ruky (gramo) zesilovače Tesla, nejprve typ AZS217, který, jak mne kamarád potěšil, od mé opravy denně hraje v maringotce již dva roky. Později NZC 431, do kterého jsem se pustil s plnou vehemencí – dělal jsem ho pro sebe jako součást hrající sestavy retra. Měl by zapadnout mezi mých několik renovovaných MC 902/911 a bedýnky ARS944. Jedná se o stále stejnou koncepci zesilovače, která začala řadou NZC 143 už v roce 1975, Tesla na disponibilitu nových součástek (např. KD607/617) nereagovala.
Abych na AW jen nekecal a neradil jiným, dám dosažené zkušenosti s NZC k lepšímu. Ze dvou profi opravářů, kteří mi to v minulosti vymlouvali, jeden změnil názor a o druhém nemám zprávu, že by cokoliv poslední roky opravil, tudíž se již necítím vázán slibem.
Kritéria pro opravu-renovaci jsem si stanovil: Původní plošný spoj a přibližně stejné zapojení. Součástky Tesla, jen výjimečně něco lepšího. Stejné trafo. Odstranění nejkřiklavějších slabých parametrů. Odstranění problémových součástek. Totožný vnější vzhled.
Celá akce byla pro mne záležitost cca 6 měsíců občasného bastlení a protože nemám některé potřebné teoretické vědomosti (a kdo má všechny - nemám z toho mindrák), nezřídka jsem zkoušel metodou pokus-omyl. Nemyslím si, že jsem dosáhl většinu toho, co se snadno dá, nejsem děd Vševěd. Bude-li mít někdo dobré doplňující rady a nápady, které to ještě zlepší, uvítám je.
Přístrojové vybavení mám vcelku chudé: Dvoukanálový osciloskop WON DS7102 a měřák Metex M3850. Dále pak samodomo TG sinus a obdélník (do 350 kHz), Samodomo měřič Uce max a zesílení – KC při 2 mA a KF při 30 mA. K měření odstupu jsem používal můj samodomo měřič a nebo i mV rozsah Metexu, který je poměrně vyrovnaný do 8 kHz, pak ale začíná padat až na - 6dB na 20kHz. Nemám původní ČSN pro měření odstupu (jaká horní a dolní propust?). Nicméně srovnání původně naměřeného (které při změření 65 dB nesplňovalo) a nového mne hodně těší. Ve výbavě mi velmi scházel měřič zkreslení.

Zaměřil jsem se na tato slabá místa a dosáhl jsem:
Zvýšení odstupu (z 65 dB na 83-86 dB line, z 65 na těžko uvěřitelných 76 dB gramo), zvýšení rychlosti přeběhu (z 1,5/10 V na 12/12V/us), zvýšení přebuditelnosti PZ (na téměř dvojnásobek), zpřesnění plnění RIAA křivky pro gramofon (z povolené tolerance 4dB na dosaženou 0,3dB) a mírné zvýšení výstupního výkonu. Doufám i ve snížení zkreslení (na ucho je jednoznačně čistší, barvitější a dynamičtější zvuk – srovnával jsem rekonstruovaný a nerekonstruovaný kanál), měřič nemám.
Dále jsem směřoval zapojení ke spolehlivosti, proběhla například částečná eliminace trimrů nebo náhrada za lepší, vyhozeny byly „hovňáky a žabáci“, méně topících odporů (třebas i žárovka vyměněna za ostře svítící červenou LED, navíc posunutou tak, aby skutečně nasvěcovala červené průhledítko) a elektrolyty jsem vyměnil za „modrou“ řadu TF, ale to nebylo příliš potřebné, červené ellyty byly vesměs dobré. Trochu proti spolehlivosti jde úprava nadproudové ochrany koncáku, kde jsem pro lepší zvuk musel umožnit rezervu z jednotek % na cca 70%. Ale má to reprokonektory, ne dneska běžné zk….né svorky, tak je pravděpodobnost zkratu malá.
Popis jsem rozdělil na několik částí (předzesilovač + korekční zesilovač, výkoňák).

Schéma úpravy předzesilovače a korekčního zesilovače:
https://s18.postimg.cc/50mzrwwyx/PZ_a_KZ_final.jpg

Popis začnu zprostředka - korekční zesilovač:
Korekční zesilovač byl v line režimu největším zdrojem šumu a je nevhodně impedančně sestaven. Princip takovýchto korekcí vyžaduje co nejmenší vnitřní odpor na vstupu od předchozího členu a výstupu korektoru. Odpor 8k2 v kolektoru T3 je zcela nevhodný. I mnou použitý 3k3 představuje kompromis. Zbytek změn v obvodu trandu je jen dopočet (+doměření) do správné funkce. Zrušil jsem C11 a zaměnil jsem vazební kondy za jiné dle mé libosti, vše opět s cílem zachování nízké impedance vstupů a výstupů (i na basech). Limitace nyní nastává při napětí cca 6,5 V (původně při 3,5 V), v pásmu 20-20kHz. Tranzistory jsou použité KC239 (s H21e cca 600), přísně vybrané na šum. Původní trandy KC149 sice s H21e cca 700, ale šumově – na rozdíl od těch v předzesilovačích - nedobré. Mimochodem patice na pozici trandu posloužila jako spolehlivý měřič šumu tranzistorů. Což byl další hezký zážitek a nová zkušenost.
Další úpravy: Vložen emitorový odpor 27 ohmů, což trochu zlepšilo odstup S/Š a doufám, že snad i linearizovalo chování T3 (negativem je omezení zesílení obvodu). Vůbec mám sklon do zapojení vkládat obdobné odpůrky lokální zpětné vazby... Zapojení korektoru změněno na zapojení z pramenu 2, což přineslo další vylepšení odstupu. Oproti pramenu 2 byla část součástek pozměněna, aby neměly korekce příliš velký rozsah (zúženo na 16dB, bylo až 20). S výtečnými trandy ale nebude šum tak extrémním problémem, lze ponechat i původní korekce.
Další zlepšení by přineslo zmenšení hodnoty potenciometrů (až na cca 25k), ale to už jsem neřešil.
Stereováha je dělaná pěkně.
Co se týká fyziologické regulace hlasitosti, jsem jejím nepřítelem (ta ve skutečnosti vyžaduje další regulátor úrovně pro nastavení provozního maxima hlasitosti a schází zde přidání výšek), takže součástky jsou sice na oko osazeny, ale přerušil jsem spoje mezi odpory a kondenzátory . Praskající regulátor hlasitosti jsem vykoupal ve směsi voda- líh 1:1 a pak v čistém lihu. Praskat přestal, čili vítězství. Poťák výšek jsem vyměnil za jiný.
PS.: Nakonec jsem se vykašlal na fyziologickou regulaci a vrazil jsem do regulace hlasitosti poťák 2*25k/G - plná spokojenost, je to daleko praktičtější.
Ve větvi napájení KZ a PZ byl změněn R33 z 220 ohmů na 390 ohmů a byl vložen původně neosazený kondenzátor C43 paralelně k ZD (G47/40 Tesla). Napětí je stabilní, ZD mnohem méně topí a kondenzátor se tedy nepřehřeje. Výsledné zvlnění  napájení v úseku korektorů (po dalším, změněném RC členu) je zcela minimální. Při nezapojeném T3 generovalo jen 3 mV na reprovýstupu, zatímco šum některých KC2.. nebo i BC413B v patici T3 (korekce max) dal i 4 mV a naopak nejlepší KC239F a BC549C jen 0,3mV.

Výsledné schéma PZ a KZ viz příloha. Červeně označené součástky a hodnoty považuji za zcela nezbytné změnit. Zeleně je něco, co to ještě trochu vylepší na výše deklarované parametry.

Předzesilovač:
Při osazení dvěma KC149 s H21e cca 650 NESTAČÍ na zesílení pro magnetodynamickou přenosku (asi 500* na 20 Hz), což projektanti řešili zvětšením odporu R9 ve ZV (M82) pro přiblížení k RIAA. Negativní roli zřejmě hraje malý proud skrz T1 a velký proud do báze T2 od odporu M22. Bylo potřebné zesílení zvednout. Já jsem z důvodu zachování plošného spoje zvolil cestu použití darlingtonu na místě T2. 2 x KC23.B s odporem 3k3 na pozici T2 byly dostatečně zesilující a stabilní. Pro zlepšení linearity je v emitoru malý odpor. Zkoušel jsem i BF517, ale při zapnutí za maximální hlasitosti jevil zes známky nestability. Kritiky bych dopředu požádal, aby mne neotravovali řečmi o negativních vlastnostech darlingtonů na NF cestách, výsledek mne přesvědčil o opaku. Navíc není cílem dosáhnout zkreslení v řádech 0,01%, na to to zapojení NZC431 celkově prostě nemá.
Dalším problémem je nedostatečné maximální vstupní signálové napětí line (1,3 V nestačí na MC 902/11), i tomu pomůže zmíněný darlington, průchozí vstupní napětí se zvedne nad 2,1 V.
Vstupní odpor M56 se mi zdál zbytečně vysoký, krystalová přenoska se nepoužívá, změnil jsem ho rovnou na 47 k. A těžce jsem klel nad vysokým šumem naprázdno – i 40 mV   při nezatíženém gramo vstupu. Po troše času na přemýšlení (jen asi 4 týdny…) mi docvaklo, že problém tkví v trimru 680R, který je skvělým šumovým generátorem. Byl přepojen – viz schéma, fajn, šum spadl téměř na desetinu. Jenže pochopitelně spadlo i maximální nezkreslené vstupní signálové napětí (problém podle mého názoru tkví v malém Uce T1). Napadlo mne několik cest: ellyt s paralelním odporem, dioda nebo trand v emitoru T2. A nebo se na to prostě vykašlat…. Používám CD přehrávače Tesla, tak je tam ten člen RC.
Korekce RIAA je hodnotami součástek téměř předpisová jako u OZ, jen odpor R9 byl intuitivně o pár procent zvýšen. Do cesty kondů jsem jen pro svou radost vložil odpor 330 J (někde jsem se cosi dozvěděl o eliminaci dunění, nepotvrzeno). Celkové zesílení (1kHz) jsem mírně zvýšil. Náročným měřením (zkoušel jsem souběžně 3 alternativy korekcí) jsem si potvrdil přesnost RIAA do 0,3dB (největší je přitom + odchylka na basech 30 – 50 Hz), což považuji za vyhovující.
Znovu opakuji, že použití jen dvou trandů s vysokým zesílením dá cca o 30 % méně na 20Hz, opakovaně zkoušeno.
V souladu s RIAA jsem zvedl i zesílení line vstupů (R8).
Výstup PZ lze zatížit na cca 3,5 V, obvyklé napětí pro plné vybuzení (25W/4ohmy) je 310 mV. Víc, než 20 dB rezervy vcelku stačí.
V předzesilovači jsem vyměnil ellyty za nové. Upozorňuji na nutnost kapacity C7 od 470 uF výše, jinak se významně snižuje vstupní odpor na basech při RIAA korekcích. PZ je zatlučen kondem C5 33 pF na f cca  150 kHz (line). Kondenzátor 390p na vstupu omezuje nadzvukové kmitočty (pasivně) níže, než činnost C3, takže by nemělo docházet ke zkreslení vlivem pomalosti předzesilovače (obdobně je tomu i u výkoňáku). Viz 3.
Kondenzátory v napájení byly zvětšeny.
Vstupní trandy T1 – KC 239F jsou vybírány na nízký šum a vysoké H21e (cca 550), což většina těch trandů splňuje. I první trand v darlingtonech je kontrolován na šum. Šumově důležité odpory kolem vstupu byly zaměněny za TR 191. Jako trimr je použit TP060 (470R).

Výkonový zesilovač schéma původní:
https://s16.postimg.cc/qlqlhuklx/KZ_NCZ_431_origo_V.jpg
Po úpravě:
https://s8.postimg.cc/6go7t56gl/VZ_NZC431_final.jpg

Výkonový zesilovač:
Uvědomuji si, že vstupuji na minové pole, každý trochu pokročilý radioamatér se cítí být machrem na zesilovače. Velkým přínosem pro československé kutily byl nepochybně seriál v AR v r. 1991 od Pavla Dudka (zde Kazzatel), každému, kdo chce něco kromě dotazu psát na na oddíl zesilovače AW bych to zadal jako povinnou četbu. I já z něj čerpám – je to pramen č. 1. Smyslem mého – jistě nedokonalého, amatérského - snažení bylo vytáhnout ze zastaralého principu zapojení bez větších úprav co nejvíce, přitom nedělat moc zásahů do plošného spoje. I tak mělo gravírovací pero používané na přerušování spojů práce dost .
Cesty, zásahy do zapojení:
1. T6 a T7 , které napěťově zesilují, nahradit za obdobné s vyšším zesílením. Použity byly KC238C, vybírané na zesílení (cca 650) a Uce (min. 45 V) a KFY18 s H21e cca 110, lepší jsem neměl v páru.
2. Zmenšit citlivost celého zesilovače, zesílení sníženo z cca 100 na 63. Vstupní napětí pro plné vybuzení na úrovni 78 mV bylo velmi málo, nově je tam téměř dvojnásobek (počítám maximální výstupní napětí 10V namísto 7,75V. Proti dalšímu zvýšení (např. na obvyklých 300 mV) trochu hovoří limitace napětí PZ a potřeba nějaké slušné rezervy. Nejsou to bohužel OZ… Nicméně úvaha od snížení citlivosti Line vstupů celého zesilovače na 300 mV snížením citlivosti výkoňáků je určitě na místě.
3. Zaměněny kritické součástky za lepší. Trimr na vstupu odstraněn. Odstraněn kondenzátor (žabák) 20uF/16V, zatěžovaný trvale 20 V (nyní 100uF/50); mimochodem žabáček vydržel, tyto kondy jsou zřejmě odolné. Zaměněn odporový drát R66/67 za odpor. Zaměněn trimr R70 v obvodu regulace klidového proudu za TP060 100 ohmů (a k němu paralelní odpor R71 zmenšen, potřeba je nastavit cca 13 ohmů).
4. Přepočteny součástky ochrany proti zkratu na výstupu, původní podle mých výpočtů měly při 4 ohmech jen jednotky % proudové rezervy. Nyní je rezerva cca 65% (samozřejmě při zkratu je výkonový nárůst zátěže koncáků oproti původnímu minimální – maká-li mi správně výpočtová tabulka...). Ale kuráž to dát do zkratu jsem nenašel, nevěřím v korektní funkci záporné větve , asi bych musel na pozici D6 dát schotku. Nakonec ochrana omezením proudu je jen jednou ze složek k zachránění zesilovače při zkratu, druhá složka (tepelná ochrana) zde schází.
5. Obvod pasivního omezení rychlosti přeběhu (C27) zesilovače odstraněn a rychlost přeběhu zvýšena z 1,5 V/us k obvyklým hodnotám. Kondenzátor 4,7p to zpomalil na cca 12V/us. Zde je nutno konstatovat, že se oba kanály lišily, levý byl bez potíží schopen dosáhnout 18V/us (C=3,3p), zato pravý byl za 12V při pohybu 1/0 rád. Asi nějaký pomalejší trand, nevím.
Rychlost vstupujícího signálu je omezena (na úroveň pod omezováním zpětnovazebně u T7) pomocí RC členu na vstupu (2k2/390p).
6. Původní obvod T7, neschopný omezit proud, byl nahrazeno obvodem, který to umí, omezuje proud na cca 40 mA. LED mimochodem může být použita k indikátoru CLIP, třeba jako optočlen. To přineslo vyřazením R49 jako bonus nějaký ten voltík rozkmitu navíc.
7. Velké ellyty ve zpětnovazebním obvodu (C23) a na výstupu (C38) posíleny (na basech) a doplněny polypropylénovými svitky (jauvej, Bennic) k precizaci chování na výškách (5).
8. Všechna KF v buzení KD zaměněna za KFY se zesílením cca 100. KF (517) – 2 kusy se musely měnit i z důvodů uhnilých vývodů. V úvaze byla i výměna za KD139/140, neprovedena jen z estetických důvodů, jinak jistě přinese mnohé výhody (odolnost, zesílení, linearita). Zato v ochranných obvodech jsem KF vyměnil za KC238/308B bez pardonů, pro naději na fungování ochran je potřebné větší zesílení.
9. Napájení  RC+ (mimo KD) rozděleno na kanály z důvodů zvýšení přeslechu mezi nimi. Dost to se mnou cukalo napájet T10 napřímo, nakonec jsem se na to vykašlal, bylo by to o nějaký propojovací drát navíc.
10. Výstupní kondenzátory byly nahrazeny za větší; se slzou u oka jsem zde obětoval teslácký vizain. Odměnou mi je rozdíl napětí zapnuté/nezapnuté 4 ohmové zátěže na 40 Hz jen 6,5% oproti 3,5% na vyšších kmitočtech. Tesla garantuje 20%.
11. Proud koncáky jsem nastavil na cca 40 mA. Regulace není příliš stabilní (a nepomohl jsem jí ani změnou odporů R66/67 z 0,36 na 0,33 ohmu ), tak si to trochu žije vlastním životem. A měl jsem kliku; když se mi záhadně začal na pravém kanálu skokem zvětšovat-zmenšovat proud, bděle jsem vypnul zesik a prohlédl zapojení teplotu snímajících diod, jedno spojení se mi rozdělilo na prvočinitele v rukou…. Náhradní páreček KD602 tedy zůstal náhradním .
12. Dlouho jsem pátral po zdroji rušení levého kanálu (50 - 100 Hz), nedokázal jsem zvýšit odstup line nad 80 dB. Odsunutí trafa nic nezměnilo, stínění jen minimálně, zato odsunutí usměrňovače ano. Nakonec jsem koupil nízký usměrňovací blok a schoval ho pod novou desku napájení. Což je opět prohřešek proti původnímu řešení, ale nenápadný , snad mi bude odpuštěn. Ostatně komu stačí odstup 77 dB, nemusí to dělat.
13. Kondenzátory C21 a 390p na vstupu omezují průchozí dolní a horní kmitočet. Prohodil jsem kondenzátor C21 a odpor R42 na vstupu; pocitově nemám dva kondy za sebou, z toho jeden k zemi, nějak rád.
14. Kondenzátor C22 jsem navýšil na čtyřnásobek z potřeby pomalejšího nabíjení výstupních kondenzátorů C38 při zapnutí. To přináší i snížení hluku.
15. Zkusil jsem i vložit trand – stabilizátor proudu 20 mA na místo R68. Celkově to ale kromě zmizení ss napětí na reprácích (a eliminaci přechodového zkreslení při provozu na sluchátka) nepřineslo nic, co by mne donutilo k potřebné zásadní změně plošného spoje.

Něco ke zdroji:
Hlavní kondenzátor jsem zaměnil za nový (6G8/50 za 38 Kč – no nekupte to když tak hezky pasuje) a ještě jsem sdělal dva šuplíkové kondy 2G2/50, mezi ně a velký kond dal pro radost malou cívečku, je to ale nejspíše na nic, rušení to nezachytí… Od kondů jsem + napájení k buzení koncáků rozdělil na dvě RC větve 10 ohmů a 330uF (viz bod 9. VZ).
K primáru paralelně jsem dal kond 47nF/1000V, je to opatření proti případným lupnutím při vypnutí. NZC431 při vypnutí nelupal, zato předchozí obdobný AZS217 silně, u něj to odpomohlo fantasticky.
Přívodní šňůru jsem zaměnil za třížílovou a zem jsem spojil s kostrou. Zem od kondů jsem spojil natvrdo tamtéž. Síťovou pojistku jsem z důvodu zjednodušení kabeláže nechal před vypínačem. Usměrňovací blok, který udělal z usměrňovače na plošáku koncáku Potěmkinovu vesnici jsem propojil přímo od trafa k velkému kondu. Dalo by se využít zdvojeného vinutí trafa a usměrňovat pak přes dvě schotky, zase by se získal nějaký výkon navíc. Tomuto pokušení jsem ale odolal.

Něco k dalším vizím:
Citlivost vstupů Line 200 mV je zbytečná, klidně postačí 300 mV. Obdobně je na tom koncák.
Lze proto snížit citlivost na koncáku - třebas odpůrkem 5k6 mezi reprovýstupem a C23/R47, to by mohlo trochu umenšit zlou práci kondenzátorů výstupu. PS.: Vyzkoušeno, šokujícím způsobem to srazilo rušivá napětí na výstupu.
Přitom by se muselo zvýšit zesílení PZ RIAA, asi zmenšením R7. Třítranzistorový PZ na to má.