Rh riaa 2.0

Risto_H

Hifiharrastaja
Liittynyt
6.12.2018
Viestejä
1 421
Kaupunki
Järvenpää
Avataan nyt tälle ketju tälle puolelle vaikka postailinkin hieman samasta aiheesta vinyylipuolelle. Sinne en toki avannut erillistä ketjua joten lienee paikallaan laittaa enemmän yksityiskohtia tänne. ;)

Jos joku sattuu seurailemaan FB:n Hifipalsta: Keskustelu -ryhmää niin tämä tarina saattaa vaikuttaa tutulta. Ohessa liitteenä vielä kerran HIFI-lehden artikkeli 29 vuoden takaa jossa julkistetaan aiemmin avatun phono-vahvistimen suunnittelukilpailun voittaja. Tekstistä päätellen Backman oli joutunut laatimaan jutun hieman kiireessä koska opiskelijan (minä 29 vuotta sitten) tekemästä teknisestä kuvauksesta oli päätynyt turhan paljon tuohon mukaan melkein sellaisenaan. :D Oma tekstini oli kovin kömpelöä ja tarkoitettu ennemminkin tekniseksi toimintaselostukseksi kuin julkaistavaksi.

Laite toimi alunperinkin varsin tyydyttävästi mutta käytettävyyttä heikensi se että laitteen virtalähteenä oli 4 x 9 V NiCad akkuja joita piti välillä muistaa ladata... Kaivoin hiljattain 1.0 proton esiin ja heivasin kuolleet akut kierrätykseen. Tilalle tuli moderni poweri joka tekee 9 - 15 V inputista kaksipuoleisen +/- 15 V reguloidun käyttöjännitteen. Tämä ratkaisu osoittautui toimivaksi ja päätin modernisoida koko homman nykyaikaisilla komponenteilla ja 4-kerrospiirikortilla.

Tulin juuri äsken HIFI-HIGH END -messuilta joissa RIAA 2.0 oli esillä ensi kertaa MC-versiona. Itsellä on kotona vain MM-rasiallisia soittimia mutta päätin kokeilla tehdä myös MC-version koska se näytti teknisesti mahdolliselta. 20 dB vaan lisää gainia bufferiasteeseen itse korjainasteen säilyessä ennallaan. MM-rasiaa varten vaihdettavan kuormakonkan tilalle vaan MC:n kuormavastus ja se on siinä - mutta toimiiko se? Toimiihan se, vieläpä varsin mainiosti vaikka myönnänkin auliisti että Hoffan kaiuttimet ja Benzin äänirasialla varustettu soitin auttoivat kovasti.

Ohessa muutama kuva lisää ml. messuilla ollut setti.
 

Liitteet

  • IMG_20180818_160321.jpg
    IMG_20180818_160321.jpg
    124,8 KB · Katsottu: 101
  • Hifi RIAA-korjain sivu 2.jpg
    Hifi RIAA-korjain sivu 2.jpg
    134 KB · Katsottu: 110
  • Hifi RIAA-korjain sivu 1.jpg
    Hifi RIAA-korjain sivu 1.jpg
    91,7 KB · Katsottu: 159
  • IMG_20181202_131541.jpg
    IMG_20181202_131541.jpg
    79,2 KB · Katsottu: 122
  • IMG_20190228_115335.jpg
    IMG_20190228_115335.jpg
    110,3 KB · Katsottu: 131
  • IMG_20190302_120056.jpg
    IMG_20190302_120056.jpg
    90 KB · Katsottu: 98
  • IMG_20190303_120713.jpg
    IMG_20190303_120713.jpg
    80,2 KB · Katsottu: 102
Viimeksi muokattu:
HIFI-Lehden alkuperäiset mittaustulokset vielä tässä erikseen:

• Häiriöetäisyys, 5 mV ottosignaali
◦ Painottamaton 77,5 dB
◦ CCIR/ARM 85,5 dB
• Harmoninen särö, 50 mV ottosignaali 0,006 %
• Herkkyys, anto 200 mV 3,4 mV
• Yliohjaustaso, 1 kHz 130 mV
• Kanavatasapaino, 1 kHz 0,03 dB
• Kanavaetäisyys, 15 kHz 83 dB
• Ottokapasitanssi 190 pF (sis. 100 pF kondensaattorit ja kotelon sisäiset kaapelit)

Mitattu taajuusvaste liitekuvana. Harmi kyllä RIAA:ssa oli IEC:n mukainen 20 Hz ylipäästö jota ei oltu huomioitu mittauksessa. Eri asia sitten kumpi on lopulta parempi, puhdas RIAA vai IEC?
 

Liitteet

  • Taajuusvaste 1.0.jpg
    Taajuusvaste 1.0.jpg
    39,5 KB · Katsottu: 34
2.0 -version parannukset alkuperäiseen

Linjabufferi on korvattu NE5532:ta paljon suorituskykyisemmällä OPA1612 –vahvistimella ja sen vahvistusta on kasvatettu 6 dB (MM-versio) jotta päästään nykyisin tavallisempaan 42 dB vahvistukseen 1 kHz:lla. Pelkästään tämä muutos parantaa säröarvoja arviolta n. dekadilla sillä HIFI-lehden mittaama arvo on tyypillinen NE5532:lle. Alkuperäisen LT1028:n voittanutta ei ottoasteeseen kuitenkaan löytynyt vaikka OPA1612 pääseekin todella lähelle. Laitoin 2.0:aan kuitenkin valikoidun version eli LT1028A:n jonka kohina on keskimäärin pari desibeliä alkuperäistä parempi.

MC-versio on siis muuten sama mutta vahvistus 20 dB isompi ja tämä on tehty muuttamalla linjabufferin OPA1612 takaisinkytkentää. MM:n kuormakonkkien tilalla on vastukset jota näkyvät selvästi yhdessä 1. postauksen kuvista.

2.0 ominaisuudet lyhyesti
  • RIAA tarkkuus parempi kuin ±0,2 dB
  • Vahvistus, 1 kHz 42 dB tai 62 dB (MC)
  • Vastukset 0,1 % ohutkalvo, kondensaattorit 2 % PPS
  • SMD-rakenne, 4-kerroslevy, jousiliittimillä vaihdettava kuormituskapasitanssi/resistanssi
  • Ottoaste LT1028A
  • Linjabufferi OPA1612
  • Syöttöjännite 9 – 15 Vdc, 120 mA

Messuilla tehtiin myös pikainen vertailu Hoffan Musical Fidelity -phonovahvistimen kanssa eikä oikein päästy selvyyteen siitä, onko kumpikaan yksiselitteisesti parempi. Tämäkin sinänsä kertoo jo aika paljon sillä kehno RIAA olisi tässä jäänyt auttamatta kakkoseksi. Vertailua vaikeutti se että laitteiden gainit erosivat toisistaan eikä lähdettä pystynyt vaihtamaan A/B -kytkimellä vaan piuhoja vaihtelemalla. Toisaalta moni kyllä tykkäsi kokonaissaundista aika paljon ja yksi opareiden epäilijä jopa kääntyi uskoon. :D :D
 
Tervehdys.
Tuossa näkyy kakkosaste invertoivan. Mikäs siinä on ideana?
 
Se että sen vahvistus menee taajuuden noustessa alle ykkösen mikä takaa vaihelineaarisuuden pitkälle yli kuuloalueen. Lonkalta heitän 1 MHz asti ainakin. Toki se kääntää vaiheen mutta se ei mielestäni ole ongelma.
 
Toki se kääntää vaiheen mutta se ei mielestäni ole ongelma.

Niin onhan se ikuisuuskysymys, että onko sillä merkitystä, jos vahvistin kääntää vaiheen niinkuin nyt tapahtuu.
Konkreettisesti ilmaistuna, jos esimerkiksi levyllä lyödään bassorumpua, niin onko merkitystä sillä, lähteekö kaiutinkalvo liikkumaan aluksi taaksepäin vai eteenpäin? Eli voiko eron kuulla, aistia? Jännä kysymys, jota on yksi sun toinen pohtinut. Mielipiteitä on kuulemma kaksi.

Mikä muuten on tekstissä mainittu aikavakio T6? Onko se tuo 1.282us?
 
Viimeksi muokattu:
Niin onhan se ikuisuuskysymys, että onko sillä merkitystä, jos vahvistin kääntää vaiheen niinkuin nyt tapahtuu.
Konkreettisesti ilmaistuna, jos esimerkiksi levyllä lyödään bassorumpua, niin onko merkitystä sillä, lähteekö kaiutinkalvo liikkumaan aluksi taaksepäin vai eteenpäin? Eli voiko eron kuulla, aistia? Jännä kysymys, jota on yksi sun toinen pohtinut. Mielipiteitä on kuulemma kaksi.

Mikä muuten on tuo tekstissä mainittu aikavakio T6? Onko se tuo 1.282us?

Tuo on sinänsä ihan kiintoisa kysymys. Pystyykö absoluuttisen vaiheen huomaamaan vai ei? Toisaalta mikä takaa sen ettei joku toinen vahvistinaste tai kaiuttimet käännä vaihetta? Tietysti yleensä pätee että pääteaste ei käännä vaihetta koska niiden takaisinkytkentä noudattaa ei-invertoivaa topologiaa mutta etuvahvistimessa voi olla invertoivia buffereita pariton määrä. Vaiheen saa oikaistuksi kääntämällä kaiutinpiuhat mutta siitä taas seuraa se ongelma että mitäs jos vaikka CD-soittimen tai DACin output-aste ei käännäkään vaihetta niin digilähteet soivat sitten eri vaiheessa kuin vinyyli... No oman kokemukseni mukaan asialla ei ole väliä mutta en käy taittamaan peistä etteikö jollakulla voisi olla toisenlainen kokemus. Luulisi kyllä että aiheesta olisi tehty A/B-vertailujakin mutta en tullut nyt tehneeksi laajempaa lähdehakua aiheesta. :)

Kyllä, T6 on juuri tuo aikavakio joka syntyy ottoasteen vahvistuksen putoamisesta yhteen. Se kumotaan invertoivassa linjabufferissa mahdollisimman hyvin.
 
Kyllä, T6 on juuri tuo aikavakio joka syntyy ottoasteen vahvistuksen putoamisesta yhteen. Se kumotaan invertoivassa linjabufferissa mahdollisimman hyvin.

Nykyään on tapana (on ja ei) ympätä RIAA-vahvistimiin Neumann-kompensaatio. Se on nolla aikavakiolla 3.18us. Se tulee siitä, että levyä kaiverrettaessa sovelletaan prosessiin suurten taajuuksien suotoa rajataajuudella 50kHz. Tällä suojellaan kaiverrinta rikkoutumasta. Tosin siitäkin riidellään, että tapahtuuko näin oikeasti. En tiedä, tiesitkö tämän.
 
Kyllä, tämä oli tiedossa. Ei tosin vielä silloin kun suunnittelin tuon ekan proton. :D

Jätin tämän kompensaation tarkoituksella pois koska sitä ei ole mainittu RIAA- aikä IEC-standardeissa joten jos semmoinen kaiverrussysteemissä on niin siinä tavallaan rikotaan standardia. Ymmärrettävästi johonkin on vedettävä raja kaivertimen taajuusvasteeseen mutta onko se juuri tuo nykyään ja mikä on toteutustapa? Filtterihän voi olla paljon jyrkempikin kuin 1. asteen alipäästö jolloin Neumann-kompensaatio menee metsään. Tämäkin on kyllä mielenkiintoinen kysymys johon haluaisin tietää hyvän vastauksen...

Tässäkin on tosiaan kaksi koulukuntaa ja toiset käyttävät kompensaatiota, toiset eivät.
 
Hienoa! Arvasin kyllä että tässä oli koira haudattuna. :D Todella mukava nähdä että joku muukin täällä jaksaa vääntää tällaisia ja suunnittelufilosofia on vielä sopivasti hiukan erilainen. Olen koittanut kaivella tietoa kaupallisista ratkaisuista ja päätynyt siihen että itse tekemällä ja suunnittelemalla saattaa saada aikaan laitteen joka pärjää varsin hyvin vertailussa melkein mihin tahansa.

Kuvasta ei näy kunnolla mitkä oparit olet tuohon valinnut mutta muuten toteutus on vähän enempi "Old school" kuin tuo minun kötöstys. Oletko päässyt mittaamaan laitteita kunnon analysaattorilla?
 
Kuvasta ei näy kunnolla mitkä oparit olet tuohon valinnut mutta muuten toteutus on vähän enempi "Old school" kuin tuo minun kötöstys. Oletko päässyt mittaamaan laitteita kunnon analysaattorilla?

Se, että käytän operaatiovahvistimia virta-jännite-muuntimena, keventää niiden tehtävää tietyllä tapaa. Eli näin: Niille riittää se, että pitävät inputit maissa, kun siinä "perinteisessä" metodissa inputtien pitää pysyä yhdessä ja samalla seurata signaalia uskollisesti, mikä on huomattavasti vaativampi tehtävä. No, tämä on sitä alan ihmisten tuntemaa perinnetietoa, ei sen kummempaa. Mutta koska tämä metodi tuo lisää vastuksia signaalitielle taustameteliä lisäämään, ei sitä ole "uskallettu" phono-vahvistimissa käyttää, ymmärtääkseni, vaikka se käsittelee transientteja väitetysti "sivistyneemmin", mikä on nimenomaan äänentoistossa tärkeätä.
MM-versiossa on vahvistimena molemmissa asteissa opa2134. Siinä on mitätön vuotovirta ja sen 8MHz:n taajuuskaista riittää, kun vahvistustarvetta on vähemmän. MC-versiossa on ensimmäisessä asteessa vahvistimena LM4562 ja toisessa opa2604. Ensin mainitussa on taajuuskaistaa minimissään 45MHz, mikä on tarpeen, koska nyt vahvistuksen tarvetta on enemmän. Myös opa2604 on valittu suuremman taajuuskaistansa vuoksi, mutta LM4562:n sijasta siksi, että siinä on pienempi vuotovirta. Tosin ehkä opa2134:kin voisi käydä.
Ei ole analysaattoria ollut käytettävissä, vain oskilloskooppi. Ylikuulumista tosin olen testannut niin, että olen oikosulkenut toisen inputin (vaikkapa R) vahvistimessani ja irrottanut toisen kanavan (siis L) välikaapelin päävahvistimesta ja kuunnellut maksimi volyymillä, mitä kuuluu (kanavasta R), kun levyllä pyörii jotain, mitä tahansa. Mitään ei ole kuulunut, ei pihaustakaan…

Kiitos, jatketaan teeman puitteissa...MK
 
Viimeksi muokattu:
Niin, toi "taajuuskaista" tarkoitti oparin GBWP:tä. Kun opari kytketään vahvistimeksi, on sen taajuuskaista sitä pienempi, mitä suurempi on vahvistus...MK
 
Viimeksi muokattu:
Juurikin näin. Valitsemasi metodi toimii hyvin ja erityisesti MC-rasian inputti virtamodessa voi hyvinkin olla se paras ratkaisu säröjen yms. kannalta.

Itse pyrin mahdollisimman tarkkaan ja stabiiliin korjauskäyrään, alhaiseen kohinaan ja pieneen säröön. 1. asteen aktiivisen kytkennän aiheuttama lisähaaste hoituu LT1028A:lla helposti sillä sen kaistanleveys on niin suuri (ja nousunopeuskin vähintään riittävä) että millään audiosignaalilla ei pääse edes lähelle sen transienttitoiston rajoja. OPA1612 on kylläkin tässä suhteessa vielä parempi ja jossain vaiheessa tekisi mieli kokeilla kuinka lähelle tämän hetkisen version suoritusarvoja pääsisi laittamalla ottoasteeseen myös OPA1612:n. Veikkaan että MM-versiolla ei tulisi juurikaan negatiivisia vaikutuksia kun taas MC:lle LT1028 on lähes optimaalinen sillä sen kohina vastaa 150 - 200 Ohm vastuksen kohinaa. Paremman häiriöetäisyyden metsästys vaatisi ottoon patteriston rinnankytkettyjä fettejä tai transistoreja.

Hyviä tapoja toteuttaa korkealuokkainen RIAA on siis olemassa useita enkä ainakaan itse pysty sanomaan suoralta kädeltä kumpi on parempi kuuntelijan kokeman äänenlaadun kannalta. Veikkaan rohkeasti että minun MM-versioni varmaan tuottaa marginaalisesti paremmat mittaustulokset noiden listaamieni suunnittelutavoitteiden osalta mutta erot lienevät niin pieniä että kuuntelussa ne eivät enää vaikuta. MC-versioista taas tuo virtaotolla varustettu toteutus on todella kiintoisa. Äänirasia ja RIAA ottoastehan muodostavat yhdessä systeemin jota pitäisi analysoida kokonaisuutena eikä esim. säröarvojen mittaaminen audioanalysaattorilla RIAA:n inputista välttämättä kerro koko totuutta vaan ainoastaan RIAA:n hyvyydestä. Kun äänirasia tulee mukaan kuvaan, kaikenlaisia neulan seurantakyvystä, liikkuvien osien massoista ja magneettisysteemistä johtuvia särökomponentteja tulee mukaan kuvaan ja näihin tuo virtakytkentä voi hyvinkin vaikuttaa edullisesti...
 
Risto, mitä piiriä olet käyttänyt tuossa 2.0 version käyttöjännitteen luonnissa?
Ilmeisesti on hakkuripiiri. Oliko tarvetta tehdä jotain lisäsuodatuksia häiriösäteilyn suhteen?
 
Juurikin näin. Valitsemasi metodi toimii hyvin ja erityisesti MC-rasian inputti virtamodessa voi hyvinkin olla se paras ratkaisu säröjen yms. kannalta.

Itse pyrin mahdollisimman tarkkaan ja stabiiliin korjauskäyrään, alhaiseen kohinaan ja pieneen säröön. 1. asteen aktiivisen kytkennän aiheuttama lisähaaste hoituu LT1028A:lla helposti sillä sen kaistanleveys on niin suuri (ja nousunopeuskin vähintään riittävä) että millään audiosignaalilla ei pääse edes lähelle sen transienttitoiston rajoja.

Ongelma, kun käytetään operaatiovahvistinta jännite-jännite-muuntimena, on se, että se joutuu vahvistamaan yhteismuotoista jännitettä ja sen myötä kärsimään yhteismuotoisen jännitteen vahvistamisen säröilystä. Tästä ongelmasta ei virta-jännite-muunnin kärsi. Vahvistamisen nopeus ei asiaa auta. Näin olen ymmärtänyt. Voinpa olla väärässäkin.

P.S. Muistapa kokeilla sitä ylikuulumisen testiä, jonka esitin. Se on helppo ja hauska operaatio. Jos mitään ei kuulu, voi väittää, että kanavaerottelu on riittävä.

...MK
 
Viimeksi muokattu:
Kyseessä on switched capacitor -hakkuri LTC3265. Minulle olisi kelvannut myös keloilla toimiva hakkuripiiri mutta en tähän hätään löytänyt yhden piirin ratkaisua. LTC3265 on siitä kiva että siinä on aika hyvät LDO:t sisäänrakennettuna ja taajuuden saa lukittua 500 kHz:iin jolloin mikään hakkauksen aliharmoninen tms. ei koskaan pääse kuuloalueelle häiritsemään edes teoriassa.

Sanoisin että poweriosa on tässä minun designissa yksi niistä osa-alueista joista voisi tehdä ns. Hifimmän jos haluaa. Nykyinen ratkaisu toisaalta pelaa erinomaisesti ja asettaa joidenkin suosimat loputtomat konkkapatteristot hiukan hauskaan valoon... :D HUOM: Hakkurin perässä on siis konkat (low ESR kerko), sen jälkeen LDO:t joiden outputissa taas low ESR kerkot joista powerivedot jakautuvat tähtimäisesti jokaiselle oparille erikseen. Opareiden jännitesyöttöpinnien vieressä taas on isoille taajuuksille 100 nF 0603 kerko ja matalammille 10 uF polymeeritantaali jonka ESR on myös matala. Lopuksi opareiden PSRR on tässä tapauksessa myös erinomainen joten poweriosan kautta ei pääse syntymään kuultavissa olevia häiriöitä. Niin ja päällepäätteeksi nelikerroslevyn kaikki liikenevä tila on käytetty yhtenäiseen maatasoon joka on paras ratkaisu häiriöttömyyden kannalta.

Seuraavaan 2.1 versioon olen kaavaillut seuraavia parannuksia:
  • Jumpperilla tai kytkimellä vaihdettava MM/MC -mode
  • Parin kosmeettisen virheen korjaus layoutista
  • Ehkä: Jumppereilla tai kytkimellä konffattava rasian kuormaresistanssi/kapasitanssi

Tuo viimeinen kohta on kyllä hyvin epävarma sillä nykyinen ratkaisu Phoenix Contactin jousiliittimellä toimii erinomaisesti joskin vaatii hieman sorminäppäryyttä.
 
Ongelma, kun käytetään operaatiovahvistinta jännite-jännite-muuntimena, on se, että se joutuu vahvistamaan yhteismuotoista jännitettä ja sen myötä kärsimään yhteismuotoisen jännitteen vahvistamisen säröilystä. Tästä ongelmasta ei virta-jännite-muunnin kärsi. Vahvistamisen nopeus ei asiaa auta. Näin olen ymmärtänyt. Voinpa olla väärässäkin.

P.S. Muistapa kokeilla sitä ylikuulumisen testiä, jonka esitin. Se on helppo ja hauska operaatio.

...MK

Olet täysin oikeassa ja yhteismuotoisen signaalin vaimennus on tärkeä ei-invertoivassa kytkennässä. Tässä tapauksessa LT1028:n CMRR on varsin kovaa luokkaa joten jos leiska ja design ovat muuten kunnossa niin yhteismuotoisesta signaalista tuleva särökomponentti on luokkaa olematon. Lopullisen tuomion tosin saa selville vain mittaamalla ja mieluiten myös reilulla signaalitasolla.

Kiitos vihjeestä, taidanpa hyvinkin kokeilla! :)
 
Kuvasta ei näy kunnolla mitkä oparit olet tuohon valinnut mutta muuten toteutus on vähän enempi "Old school" kuin tuo minun kötöstys.

Juu, itse lähdin siitä, että piirilevy on yksikerroksinen ja käyttää läpivientikomponentteja, jolloin mahdolliset vikaantumiset voidaan hoitaa "kotikonstein". Päätin myös laittaa vahvistinpiirit kannoille samasta syystä tai myös antaakseni mahdollisuuden kokeilla muillakin operaatiovahvistimilla. Lähdin myös siitä, että molempien kanavien signaaleja tulee käsitellä "maantieteellisesti" samalla tavalla. Niinpä levyllä vallitsee kanavien suhteen täyssymmetria.
Sinun ”kötöstykseesi” verrattuna levy on tosiaan ulkonäöltään hieman harrastelijamainen. Ei kaupallista tasoa.

P.S. Olen teettänyt piirilevyt firmalla nimeltä Criadix Oy, joka sijaitsee Pirkkalassa. Kotelon päätylevyt on työstänyt Kilpikaivertajat Oy, joka sijaitsee Tampereen Ikurissa.
Mites itellä, mistä löytyi piirilevyjen tekijä?

…MK
 
Viimeksi muokattu:
Ihan valideja perusteluja yksipuoleiselle piirikortille. Omakin rakenne on sinänsä täyssymmetrinen mutta linjabufferi on siis tehty tuplaoparilla joka on tuo OPA1612. Siinähän on vaarana kanavaerotuksen kärsiminen mutta selailtuani piirin datalehteä hieman tarkemmin en enää ole huolissani. Datalehden perusteella kanavaerotus on kovaa luokkaa ja onhan tuo toisaalta tarkoitettu nimenomaan audiokäyttöön.

Minä päädyin teettämään kortit Seeed:illä jolla on aika kohtuulliset hinnat ja mukava valikoima pinnoitteita (tässä käytössä Enig) sekä erivärisiä juotosmaskeja.

Hammondin kotelon päätylevyt ovat tuottaneet hieman päänvaivaa. Parissa ensimmäisessä yksilössä on tarrakirjoittimeklla tehdyt merkinnät ja itse poratut ja viilatut reiät. Niissä meni kohtuuttomasti aikaa joten hommasin simppelin pylväsporan ja aion tehdä reikämerkintäsabluunan 3D-printterillä. Pitäisi hieman helpottaa asioita... Messuilla olleessa MC-versiossa oli FB-tutun teettämät piirikorttimateriaalista tehdyt silkkipainetut päätylevyt jotka sopivat ja toimivat hyvin myös mutta vaativat erilaiset ruuvit kuin Hammondin omat.
 
Back
Ylös