Kaan Seler VTP-1 Pre-Amplifikatör

Pre amplifikatörlerin gerekliliği odyofiller arasında hep tartışma konusu olmuştur. Stereo hifi sistemlerinin altın çağında, her sistemde en az bir radyo, pikap ve kaset teyp hatta bir de makara teyp bulunmaktaydı. Dinleyeceğiniz kaynağı seçme, kayıt kaynağını seçme, kayıt monitorü ve ton kontrol işlemleri müzik setlerinin vazgeçilmez fonksiyonlardı. Pre ampların bağımsız birimler olduğu üst sınıf cihazlarda da bu özellikler destekleniyordu. Günümüzde ise pre amplardan beklenen kaynak ile güç amplifikatörleri arasında elektriksel uyumunu ve ses seviyesi ayarlamasını sağlamaktan ibaret.

Kullandığımız tüm CD kaynaklar maksimum sinyal seviyesinde 1.2Vrms verebilecek standartta yapılmaktalar. Bu seviye standarda uygun sinyal girişi olan güç amfileri ile sorunsuz bağlantı imkanını sağlıyor. Ses şiddet ayarı ihtiyacı olmadığı durumlarda kaynak ile güç amfisi arasında sadece iyi bir kablo bağlantısı yeterli. Bir çok CD player analog, Wadia gibi CD player’ler ise sayısal olarak ses seviyesi ayarı yapabiliyorlar. Teoride de pratikte de eğer kaynağınızın sinyal seviyesi yeterli ise ve amfinin giriş empedansı kaynak açısından bir problem yaratmıyorsa dünyanın en mükemmel pre amfisine sahip olsanız bile preampsız direk bağlatı en iyi performansı sağlar.

Ancak ses seviyesini ayarlamak için araya bir zayıflatıcı soktuğunuzda kaynak çıkışı ile amfi arasına yüksek bir empedans sokmuş oluyorsunuz. Bu empedans kablo vs kapasitansını düzgün sürmenize engel olması nedeni ile frekans eğrisini, yani sesi bozuyor. İşte bu noktada pre ampli ihtiyacı ortaya çıkıyor.

İdeal pre ampli dediğimiz birimin 5 ila 10 dB kazancı, sonsuz kanal ayırımı, sonsuz giriş empedansı, sıfır çıkış empedansı, sıfır gürültüsü ve sıfır distorsiyonu olması gerekiyor. Sinyal yükseltme katsayısı az ve istenen çıkış güçleri 0.1wattın dahi altında olduğundan tasarımı kolay cihazlar gibi görülebilirler, ancak her odyofilin bildiği gibi mükemmel bir preamp kolay elde edilebilir bir şey değildir.

Yaptığım güç amplileri ile yaptığım dinleme teslerinde özellikle elimde mevcut ADCOM GFPA pre amfim devrede olduğunda seste bir sıkışma daralma, hissettim. Stereophile dergisi tarafından A grubu cihazlar listesine girmiş olan bu cihazdan böyle bir olumsuzluk beklememek gerekir. Ancak mükemmel ölçüm değerlerine sahip bu cihazın sesinde bir problem vardı. Lambalı bir preamp projesi için artık zaman gelmişti.

Hedeflerim 3 adet seçilebilen single ended girişi ve single ended çıkışları olan sadece ses seviye kontrolü olan bir pre amfi yapmak oldu.

Pre amfilerin en büyük sorunu ilave ettikleri gürültüdür. Sıfır geri besleme ile düşük gürültü sağlamak kullanılan lambaların gürültü performası ile ilintilidir. Lamba performansı ötesine geçmek için lambaları parallel bağlayarak çıkış empedanslarını düşürerek gürültüyü azaltmak mümkün.

Bende bu yöntemi seçtim. Bu yöntem bir sır olmamakla birlikte maliyet ve karmaşık yapısı nedeni ile bildiğim kadarı ile sadece Conrad Johnson ACT serisinde kullanıyor. Naim Audio phono ve Ortofon MC preampları transistörlü devrelerinde de benzer amaçla transistörleri parallel olarak kullandıklarını biliyorum.

Gürültüyü azaltmak amacı ile 6 adet triyodu parallel bağlandıktan sonra sabit akım kaynağı konfigürasyonunda, pentod anot yükü kullandım. Lamba camiasında buna SRRP denilmekte. Bu yapı geri besleme kullanmadan olabilecek en düşük distorsiyon ve gürültüyü sağlamakta. Kullandığım 6H3NE Rus triyod ve Amerikan 6CL6 pentod lambalar odyofillerin bildikleri lambalar değil. 6H3NE triodu WE417 ile benzer bir yüksek frekans düşük sinyal lambası ve 6CL6 ise oldukça linear bir yüksek frekans orta güç lambası. Günümüzde lambalar tasarlandığı uygulamalar dışında kullanılmakta, günümüz tasarımcılarının lamba tasarımcılardan fazla bildiği bir şeyler var belli ki. Örneğin pre amplilerde kullanımı çok popular olan 6DJ8 triodunun asıl kullanım amacı RF alıcılarda giriş katında “cascade” mimari ile kullanım. Bu tür yaklaşımların nedenlerinin teknik olduğu kadar ticari olduğunu unutmamak lazım.

Seçtiğim mimari ile lambalardan 24dB kazanç elde ettim. Bu hem gürültü hem de distorsiyon açısından gereğinden fazla bir kazanç. Fakat elde edilen ilave kazanç standart dışında çalışan diğer cihazlarla uyumlu çalışma açısından avantaj sağlayabilir.

Özellikle “spice” simülasyonları kullanarak devreyi optimize ettim. Ancak lamba modelleri gürültü faktörünü hatasız modelleyememekte ve bu performans kriteri ancak testler ile ölçülebilmekte. Bu basit mimaride “spice” simülasyonları gerçek devre ile bire bir uyumlu sonuçlar verdi.

Pre amplarda da tıpkı güç amplilerinde olduğu gibi besleme devrelerinin ses üzerinde etkisi büyük.

Düşük gürültü için besleme gürültüsünün de en aza indirilmesi gerekiyor. Besleme gürültüsü için kaynaklar, şebekeden sızan çeşitli sinyaller, genel diyot anahtarlama gürültüsü, doğru akım düzeltme sonrası sebeke voltajı harmonikleri ve trafo manyetik alan gürültüsü olarak özetlenebilir. Ayrıca ampli akım ihtiyacının besleme üzerindeki ses sinyaline bağlı etkisi de gürültü kapsamında değerlendirilebilir. Besleme devrelerinde regülasyon uygulaması her türlü kötü etkinin azaltılması için en uygun çözüm. Bir karşı tez olarak BAT firması, regülatörlerin bir çeşit geri beslemeli amfiler olması nedeni ile kendi karakteristik özelliklerini ses üzerine eklediklerini öne sürerek pasif filtrelemeyi tercih ediyorlar. Bu tasarım özelliklerine bağlı olarak tartışmaya açık bir konu ve BAT ürünlerinin balanced yapı ile besleme gürültüsüne karşı en duyarsız mimariye sahip olduğu da göz ardı edilmemeli. Kısaca iyi tasarlanmış bir regülator devresi ve sürücü devre uyumu ile mükemmel sonuçlar almak mümkün.

Preamp sürücü devresi için sadece 350VDC ve 100 mili amper besleme gerektiriyordu. Düşük akımlar için daha önce VT130 güç ampli çalışmamda kullandığım mosfet ve LM350 regülatör devresini pre amp için uyarladım. Doğrultma diyotları için hızlı Vishay MUR1100 diyotları kullandım. Gerçek devre üzerinde 350VDC üzerinde ölçülebilen gürültü 40 mikrovoltun altındaydı. Bu da besleme gürültüsünün sinyal gürültüsü üzerinde hiç bir etkisi olmadığı anlamına geliyordu. Genellikle rms veya averaj ölçen
voltmetreler ile bunu ölçmeye çalıştığınızda tepe değer yerine ortalama bir değer ölçüldüğü için sonuç yanıltıcı olur. Bu ölçüm için sayısal bir osiloskop ya da peak değer ölçen sofistike bir mikro voltmetre kullanmak gerekiyor. Trafonun yaydığı manyetik alanın da en aza indirilmesi gerekiyor. Trafolarda toroid yapı en az manyetik alan yayını olan yapı. Ayrıca fiziksel olarak trafonun devrelerden uzaklaştırılması da bir çözüm. Trafoyu tamamen ayrı bir şase içinde yerleştirip besleme akımını kablo ile taşımak en ideal çözüm olsa da bu yaklaşımı gerekli görmedim.

Pre amp lambaları çıkış lambaları kadar bozulmaya eğilimli değiller ancak küçük sinyal lambalarının da gazlanarak gürültü üretmeleri ve emisyondan düşmeleri söz konusu. Gazlanmış lambaları suyu kesilmiş bir musluktan hava ile birlikte kesintili su akışına benzer ürettikleri ses ile tanıyabiliriz.

Lambaların ömürlerini arttırmak için filaman voltajlarının önceden uygulanarak filamanların ısıtılması ve sonra anot voltajlarının uygulanması en doğru yaklaşım. Ayrıca filaman voltajlarının regüleli olması gerektiğini ve bunun klasik lambalı cihazlardaki hum sorunun büyük ölçüde çözdüğünü unutmamak gerekir. Ayrıca tüm voltajlar stabilize oluncaya kadar çıkışın röle ile kısa devre edilmesi cihazların ilk açılışında oluşan ve hoparlörlere zarar verebilecek ‘tump’ sesinin engellenmesi için gerekli.

Bütün bu özelliklerin klasik lambalı preamp için pratik olmamakla birlikte günümüzde modern devre elemaları kullanarak uygulanması mümkün olabiliyor. Toroid trafoyu EKA trafo özel olarak sardı. Toroid trafoların temini, çok sayıda devre içerdiğinde ve trafo üreticilerin standart ürünleri olmadığı durumlarda, oldukça zordur. EKA trafo bu trafoyu benim için özel sardı, ancak yüksek voltaj kısmı 2 denemede de kısa devre yaparak sorunlar çıkardı. DIYerlara tavsiyem optimum tasarım özelliklerine rağmen troid trafolardan kaçınmaları olacak. Sadece bir adet üretilen bir cihazın alt malzeme gruplarını temin etmek çok sıkıntılı, ancak seri üretim sayıları ile bu zorlukları kolayca aşmak mümkün.

Sağ ve sol kanalın beslemelerinin bağımsız olması ileride oluşabilecek hum sorunları açısından çok avantajlı olabilirdi, ancak trafonun daha da zorlu olması ve yerleşim sorunları nedeni ile bunu uygulamak mümkün
olmadı.

Preamplarda ses sinyallerinin lamba mekaniğini titreştirerek bir tür gecikmeli geri besleme oluşturması “microphony” denen olumsuzluğa neden olmakta. Lambaların şase içine alınması ve devrelerin elastik bir askı ile şaseden izole edilmesi microphony için alınabilecek en aşırı önlemdi.

Sinyal anahtarlaması röle kullanarak en kısa yollar ve en az sinyal etkileşimi olacak şekilde tasarladım. Ses ayarı için şönt yapıda ALPS blue velvet audiophile tip potansiyometre kullandım.

Artık şase tasarımı kozmetik detayının da iyileştirilmesi zamanı gelmişti. Yaptığım cihazlar ticari amaçlı olmamakla birlikte bir ürün özelliğini taşıması benim için önemliydi. Bu nedenle cihazın genel görüntüsünün aynı firmanın ürün dizisinin bir parçası görünümünde olmasını amaçladım. Tüm şase ve baskılı devre yerleşim tasarımlarını bilgisayarlı tasarım araçları kullanılarak gerçekleştirdim

Daha önce sizlerle paylaştığım güç amfileri çalışmalarımdan bu projeye aktarabildiğim birçok malzeme ve teknik çözümler ile projemi sorunsuz olarak kısa sürede tamamlayabildim.

Odyofillerin çoğunlukla ölçüm sonuçlarına sempatik bakmadıklarını kimse inkar edemez. Kulak gibi mükemmel bir test aleti ve muzik gibi mükemmel bir test sinyali varken anlaşılmaz ölçüm sonuçlarına ve sevimsiz test tonlarınına sempatik bakılması çok zor. Test sonuçları, bu konuda eğitim almamış odyofiller için, kan tahlili sonuçlarına baktığımızda anlayabildiğimizden öteye gitmez. Ama bu ölçümler bir doktor için kişinin sağlığını kişinin hissetiğinden çok daha doğru belirler. Tasarımın belirli normları karşılaması ve en azından belirli teknik performansı verebildiğinin ölçülerek doğrulanması gerektiğini hoşumuza gitse de, gitmese de kabul etmek zorundayız.

Performası objektif olarak belirlemek amacı ile gürültü, frekans tepkimesi, distorsiyon intermodülasyon ve çoklu tonlu (spectral growth) distorsiyon testlerini preamp üzerinde uyguladım.

Yukarıdaki grafik: 1Vrms çıkış seviyesine göre gürültü seviyesi oranı A filtreli ölçümlerde 80dB seviyesinde. 50, 100, 150, 200 ve 50Hzlik aralıklarla şebeke gürültü sinyalleri görülmekte (grafik tavanı 1Vrms sinyal seviyesine eşdeğer).

0.5Vçıkışta 1khz, sinyallerde distorsiyon seviyesi sağ ve sol kanallar için yüzde 0.02 değerin altında. Geri beslemesiz lambalı bir devre için mükemmel bir değer!

19KHZ ve 20KHzlik test sinyali ile yapılan intermodülasyon distorsiyon testinde istenmeyen 1KHzlik sinyal 70 desibelin altında görülmekte, ayrıca diğer harmonikler de gürültü seviyesinin altında.

10 adet test sinyali uygulanarak gerçekleştirilen Spectral growth distorsiyonu (bu standart bir ölçüm değil ancak performasın çok daha objektif ölçümlere dayandığı RF testlerinde yaygın olarak kullanılmakta) sinyallerin bir biri ile etkileşimi nedeni ile oldukça zor bir test. Ancak bu testte dahi istenmeyen sinyaller 70 desibel bastırılmış ve gürültü seviyesinin altında.

800Hz ile 10KHz arasında yapılan frekans taramasına aynı zamanda distorsiyon karakteristiğine bakılmış ve tarama sırasında sadece ikinci harmanik 70 desibel aşağıda olacak şekilde ölçülmüştür.

Ölçüm sonuçları www.stereophile.com sitesinde yapılan preamp değerlendirmeleri ile karşılaştırmak mümkün. Performans değerleri geri besleme kullanılmayan bir lambalı pre amp için mükemmel değerler olduğunu söylemekte sakınca görmüyorum.

Dinleme testlerini kendi setimde yaptım. Bir preampı değerlendirmek için aynı sette farklı preamplar deneyerek karşılaştırmak en uygunu. Karşılaştırmalı pre amp testlerini gerçekleştirecek bir fırsat olmadı. Elimdeki ADCOM preamp gerçekten setin çürük halkası idi. Karşılaştırmalarda lambalı preampın sesi çok dinamik, temiz ve detaylıydı. Transistörlü preamplarda duyulan sıkışmış ve tek düze ses, açılmış ve rahatlamış çıkıyordu. Enstrümanların tınıları kendi fiziksel hacimleri içinde bireysel enerjilerini hissedilebilecek düzeyde duyulabiliyordu. Kısaca “World Class” high end bir ürün oluşmuştu.

Daha sonraki sayılarda tamamen farklı bir yaklaşım ile yaptığım passive preamp ve sonuçlarını sizinle paylaşmak istiyorum.

VTP-1 Pre Amplifikatör
Üretici: Kaan Seler
Ayrıntılı bilgi için kaanseler @ gmail.com

Kaan Seler

Benzer Yazılar

Tags: