Kaan Seler Pasif Pre-amplifikatör Denemesi

Pre-ampliler gerekli midir?
Pre-ampliler sesi etkiler mi?
Pre-ampliler tasarımı zor birimler midir?
Bunların hepsinin cevabı evettir.

Pre-ampliler ile ilgileniyorsanız power amplilere sahip olmalısınız ve power amplilerinizin de oldukça üst seviyede bir sisteme bağlı olması büyük bir olasılık. Yani pre ampliden bahsettiğimizde mükemmele yakın bir sistemden bahsediyoruz. Bu tür sistemlerde her türlü etkinin fark edilmesi beklenir. Çok kaliteli entegre ampliler de mevcut, bunların sahipleri üzülmesin. Entegre ampli deyince elektronik devreleri entegre devre formatında bir chip üzerinde bulunan ve op amp olarak adlandırılan ampli yapıları ile karıştırmamak gerekiyor.

Preampliler de, kayıtan kaynağa, yükselteçlerden hoparlörlere ve oda akustiği üzerinden paha biçilmez “altın kulaklarımıza” aktarma zincirinin bir halkasıdır. Bu zincirdeki her halka performansı belirler. Bu zincirin mümkün olduğu kadar kısa olması performansı arttırır. Tabi düz mantık ile CD çaları, hoparlörleri üzerinde yerleşik kompak bir sistemin en iyisi olması beklenmemelidir.

Pre-amplinin ana görevi kaynak ile power amp arasında sinyal seviyesi ve empedans uyumunu sağlamaktır.

Tıpkı amplifikatör hoparlör empedans uyumu gerektiği gibi pre-amp ve power amp arasında da empedans uyumu gerekir. Bozulma yaratmamak için sinyal kaynağı sürme empedansı sürülen cihazın giriş (yük) empedansından çok düşük olması gerekir.

Genellikle pre amp çıkışları bir kaç yüz ohmun altında ve power ampli giriş yükleri de 10,000 ohmun üzerinde tasarlanır. Farklı değerler için özel cihaz uyumu gerekir ve bence kötü tasarım yaklaşımıdır.

Bu detaylar ile sizleri sıkmamın önemli bir nedeni var.

Her türlü pasif seviye ayarlama birimi, ki buna en pahalı potansiyometreler ve attenuatörler de dahil, yük ile sürücü arasında bir yük oluşturarak çalışırlar. Ses seviyesi ayarı demek sürücünün sürme empedansını bu ilave yük ile arttırarak sürme kabiliyetinin bozulması demektir.

Aktif pre-ampler volume kontrolünden bir sonraki birimi sürebilmek için gerekli sürücüye sahiptirler. Bu sayede her türlü kabloyu ve power ampli girişini gerekli seviyede ve akım kapasitesinde sürebilirler.

Pasif pre-amplarda durum farklıdır. Öncelikle kaynak birim CD çalar veya phono pre-ampınızın çıkışı power amplileri sürebilecek seviyeyi verebilmesi gerekir. Ayrıca kaynak cihaz çıkışı var sayalım 10K ohm yük ile çalışmak üzere tasarlanmış ise mutlaka 10K bir attenuatör kullanılması gerekir. Normalde yarım çıkış seviyesinde ses dinlerken attenuatör nedeni ile 5K ohmluk ilave bir sürme direnci gelir. Bu da çok sevdiğiniz yüksek kapasitanslı interconnect kablonuz ile yüksek frekansları kesen bir filtre oluşturacaktır. Bu etki distorsiyon yaratmaz ancak frekans tepkimesinde yüksek frekansları azaltır.

Endüstri standardına uygun CD çalar çıkışları güç amplilerini tam güçte sürecek sinyal seviyesine sahiptir. Ancak 5-10dB ilave kazanç bazı cihaz kombinasyonlarında gerekebilir.

Bu genel anlatımdan sonra sıra benim pasif pre-amp ihtiyacımı açıklamaya geldi.Passive pre-amp projeme, kullandığım Krell SACD standard CD çalarımın balans çıkışlarını kullanabilmek için başladım. Balans çıkış yapısı single ended çıkışlara göre iki misli sinyal seviyesine sahip, bu da 6dB kazanç demek. Balans yapıdaki 2 canlı ucun biri negatife giderken diğeri pozitif değere gittiği için iki uç arasında 2 katı sinyal elde edilir. Bu ilave 6 dB kazanç ile her türlü ampliyi standart bir kaynak ile yeterli seviyelerde sürmek mümkün. Uygulamamda balanced sinyali single ended sinyale dönüştürmem gerekiyordu.

Pasif olarak bunu transformatör ile gerçekleştirmek optimum çözüm. Neredeyse bütün profesyonel mikrofonlar balans çıkış verir ve transformatör kullanılarak single ended çıkışa dönüştürülür. Balans yapı ortamdaki elektromanyetik gürültüye en dayanıklı yapıdır. Balans yapı ve toprak izolasyonu trafolu pasif pre-amp uygulamalarında power amplilerin ground’larını ayırmak ve izole ederek ground loop etkilerini yok etmek açısından önemli bir özelliktir.

Pasif pre-ampların sadece tek bir potansiyometre ile yapılabileceğini de hatırlatmak gerekir. Tek bir potansiyometre kullanımında bas performansındaki trafonun olumsuz etkisi yoktur. Ancak bu yapıda kazanç elde edemezsiniz, balans sinyalleri single ended sinyale dönüştüremezsiniz ve cihazlar arasında elektriksel izolasyonu sağlayamazsınız.

Balans transformatör kullanılarak yapılan pasif pre-amp uygulamasının özellikle Krell CD çaların balans çıkışlarını kullanmak amacıma en uygun yaklaşım olacağına karar verdim. Trafo kalitesi bu uygulamanın kalbi sayılır. Sinyal seviyesinin 1 voltun altında olması nedeni ile trafo ölçüsü küçük seçilebiliyor. Ancak 100 ohm sürme empedansında dahi iyi bir bas performansı için en az 3-4 henry gibi endüktanslara ihtiyaç var.

EKA firmasının sahibi Sn. Ekrem Ağırkan bana TRT için balanslı mikrofon transformatörleri tasarlayıp ürettiklerini, hatta Lundahl ürünleri ile yarıştırılıp daha üstün performans elde ettiklerinden bahsetmişti.

Bu iş için aldıkları demir-nikel nüvelerden de birkaç tane kalmış olabileceğini söylemişti. Bu yaklaşım bana sempatik geldi, çünkü bu ölçüdeki bir trafoyu ince tel ile makinesiz sarmak tam bir işkence.

Lundahl ile yarışabilmek için çok deneme yaptıklarını söylediği için trafo sarım mimarisi ile ilgili özel bir istekte bulunmadım. Sadece transformatör oranlarını ve olabilecek en yüksek sargı turunu sarmalarını istedim. Birkaç hafta sonra bir çift trafo geldi. Nüve malzemesi beni çok etkilemediyse de hiç bir efor harcamadan oluşturduğum çözüm bu deneme için yeterli olacaktı.

Elimdeki Alps Blue Velvet potansiyometreyi shunt attenuator yapısında kullandım. Bu yapı ile sürme empedansı potansiyometre pozisyonundan bağımsız olarak sabit değerde olacak ve yüksek frekans bastırması volume seviyesi ile etkilenmeyecekti. Klasik potansiyometre uygulamasında yüksek frekans tepkimesi ses seviyesi ile artıyor. Kulak duyma özelliği ise bunun tam tersini gerektiriyor.

Balans ve single ended girişlerde optimum trafo yapısını oluşturacak şekilde transformatör konfigürasyonunu değiştirecek anahtarlamayı aşağıdaki gibi gerçekleştirdim. Bu yapı ile single ended girişlerde de trafo oranından pasif olarak 6 dB kazanç elde ettim.

Bu tasarımda genel fikir dışında bir katma değerim olmadığı için trafo tasarımı gibi konulara girmeden hazır şase ve hazır trafo çözümü ile tam bir amatör DIY yaklaşımı sergiledim. Ne mekanik tasarım, ne bir devre, ne de baskılı devre tasarımı. Montaj ve point to point wiring bir saat içinde tamamlanmıştı.

Kablaj olarak düşük kapasitanslı kablajı tercih ettim ve yüksek saflıkta burulmuş kablolu sinyal kablosu kullandım. Gümüş kablo veya başka türlü detaylar ile uğraşmayı trafo içindeki kontrolümde olmayan metrelerce teli düşünerek gereksiz buldum. Aslına bakarsanız gümüş bir kablo ile bakır bir kablo arasındaki farkı ayırabildiklerini iddia edenlerin samimi olduğuna da inanmıyorum. Bu kablo hikayelerinin abartıldığı kadar hiç bir konu abartılmamıştır. Bu konuda en bilimsel yaklaşan üreticiler dahi odyofillerin inançları doğrultusunda bilimsel yoldan sapmışlardır. Derginin gelecek sayılarında kablo çalışmalarımı ve yaklaşımları size aktarmayı planlıyorum.

Transformatörlü pasif pre-amplimi hiç bir ölçüm yapmadan çok uzun süre kullandım. İnsan kulağı ve beyni uzun süreli bir ses sistemini dinlediğinde o ses karakterine uyum sağlıyor. Bu tür uzun süreli bir referans karakteristiği değiştiğinde oluşan farklar daha kolay anlaşılıyor. Bu psikolojik etki odyofil dünyasında “yanma” ile eş anlamlı.

Odyofillerin yanma olgusu daha çok dinleyicinin beyninin “yanması” ile o ses karakteristiğine uyuma dayanıyor.

Japon yapımı interstage tranformatörlü single ended amplilerin genel karakteristiği olan yumuşaklık, enstrümanların yalınlaşması, seslerinin ayrışması ve baslardaki dolgunluk kesinlikle kullandığım tek bir transformatörde de algılanabiliyordu.

Ben bunu daha çok background gürültüsünün olmamasına ve DC yönden power amplilerin CD playerdan izole olmasına bağlamıştım. Gerçekten baslar daha dolgun ancak daha yumuşak, hatta tizler de daha yumuşak ve temiz çıkıyordu. CD sesi biraz pikap sesini andırmaya başlamıştı.

İlk başlarda bu sesi çok sevdim ancak bir süre sonra detay eksikliği ve basların gereğinden fazla yuvarlak ve abartılı olması beni rahatsız etmeye başladı. Tizlerdeki keskinlik, belirginlik hissi de azalmıştı. Ancak orta frekanslarda ses daha belirginleşmiş ve sahne basitleşerek her enstrüman daha doğal bir sahne oluşturuyordu.

Teknik performansı için artık bir fikir sahibi olma zamanı gelmişti. Trafolu birimler için frekans tepkimesi ve distorsiyon ölçümleri performansı belirleyen ana parametrelerdir.

PC ve SoundBlaster Audigy 2 NX external ses modülü ile bu ölçümleri gerçekleştirdim. Kare dalga performansı için ses modülü frekans tepkimesi uygun olmadığından osiloskop ve sinyal üreteci kullandım.

19KHz ve 20KHz sinyallerin uygulanması ile incelenmesi gereken 1 KHz teki entermodülasyon sinyali neredeyse 80dB aşağıda olması nedeni ile çok iyi bir performans sergiledi.

Orta ve yüksek frekanslarda 75dB nin altında görülen distorsiyon komponentleri iyi bir performansı tanımlamakta. Ancak frekans düştükçe trafonun bozma etkisi artmakta ve distorsiyon 20Hzlerde %1 in üstüne çıkmakta.

Frekans taramalı distorsiyon ölçümlerinde (20Hz ila 1000KHz tarama) özellikle 100Hz altında distorsiyon sinyallerinin (en solda sıradağ gibi görünen tepenin sağındaki tepe dizileri) frekans düştükçe arttığı açık bir şekilde gözlemlenebiliyor.

Frekans tepkimesi oldukça başarılı olan trafo 20KHzte iyi performans verebilirken faz dönüşleri başlamıştı. Rezonans frekansı 70Khz civarında gözlemlendi, bu da yeterli bir performans.

Ölçümler sesteki farklılıkların kaynağını ortaya çıkardı. Bas performansı gerçekten problemli idi. Bas tepkimesinde problem olmamasına karşın bas frekanslarda distorsiyon artıyor ve sesteki dolgunluk ve yumuşama hissini veriyordu. Orta frekans performansı oldukça iyi fakat yüksek frekanslarda rezonans ve faz dönmeleri gözlemleniyordu. Belki tizdeki farklı algılamayı da bu etki yaratıyordu. Sesteki dinamik kısılma ve dinginlik ile ilgili bir teknik özellik belirleyemedim. Trafonun histerisis etkisi bunda etken olabilir.

İdealden sapmalara karşın pasif pre-amp’ın sese olan etkisini özet olarak artan “dinlenebilirlik” olarak tanımlamak mümkün. Trafosuz mimariyi de deneyerek performans karşılaştırması yapmayı planlamaktayım.

Her ne marka ve tasarım mimarisinde olursa olsun pasif pre-amp için kesinlikle düşük sürme empedanslı bir kaynak ve düşük kapasitanslı kablolarla bağlanmış yüksek giriş empedanslı amfiler kullanılması gerektiği unutulmamalı. Lamba çıkışlı kaynaklar pasif pre-amplar ile kullanıldığında teknik olarak performansta ölçülebilir bozulma olacaktır. Bu durum kulağa hoş gelebilir ve sistemin diğer olumsuzlukları ile bir sinerji oluşturabilir. Böyle şanslı bir durum oluştuğunda, aktif bir pre-amp’a göre gürültüsüz tasasız ucuz bir alternatif oluşturmuş olursunuz.

Kaan Seler

Benzer Yazılar

Tags: