Интегральный стерео усилитель для Ultra High-End аудио систем:
- Схемотехника на базе уникальных Российских транзисторов.
- Технические характеристики на границе возможностей измерительных комплексов.
- Ключевые комплектующие современного отечественного производства.
- Высокоточное производство каждого элемента и филигранная ручная работа.
- Более 10 лет потребовалось на разработку схемотехнических решений и дизайн.
- Тысячи часов тестовых прослушиваний в прямом сравнении с лучшими мировыми усилителями.
Основные технические характеристики
- Выходной каскад на новых уникальных сверхбыстрых транзисторах Российского производства.
- Полоса пропускания: 0 Гц — 7 000 000 Гц (УПТ)
- Выходная мощность на нагрузку 4 Ом - 30 Вт на канал, на нагрузку 8 Ом - 15 Вт на канал (класс А)
- Ток покоя оконечного каскада: 1 А
- Максимальный выходной ток: 30 А
- Скорость нарастания выходного напряжения: более 400 В/мкс
- Отношение сигнал\шум: 120 дБ
- Энергоемкость блока питания: 375 Дж
- Количество входов: 3, аналоговые, небалансные RCA
- Входное сопротивление: 10 кОм
- Выходное сопротивление 0.0001 Ом
- Коэффициент демпфирования нагрузки: 40000
- Чувствительность входов — 550 мВ
- Вес: 39 кг.
- Уровень нелинейных искажений на 1 кГц при выходном напряжении, близком к максимальному, на нагрузке 8 Ом: 0.0005%
- Уровень интермодуляционных искажений при выходном напряжении на 2 дБ ниже максимального, на нагрузке 8 Ом: 0.0002%
- Комплект поставки: усилитель, транспортировочный бокс, пульт ДУ.
Tierra Classic 2 - inside
Сверхбыстродействующий и сверхширокополосный фазолинейный интегральный High-Endстерео усилитель, построенный по принципу тройного композитного усилителя. Этот усилитель задумывался, как абсолютно бескомпромиссный и способный не просто конкурировать, а в значительной степени превосходить подавляющее большинство самых высококлассных усилителей зарубежного производства.
На полный цикл разработки понадобилось более 15 лет и в проект были вложены значительные средства и силы. Естественно, что в период работы над усилителем были как макетные образцы, опытные экземпляры, так и промежуточные, но технически законченные аудиоустройства, которые принимали участия в различных Выставках Hi-End техники, начиная с 2011 года.
На данный момент серийно производится вторая версия модели Tierra Classic 2, появившейся на свет в 2023 году.
TiERRA является одним из самых быстродействующих и самым широкополосным усилителем в мире. Он может усиливать все - от постоянного тока до видеосигнала.
Конструкция выполнена в форм-факторе полноценного «двойного моно», каждый канал имеет отдельный трансформатор в экране, выпрямитель, блок ёмкостей и свою схему защиты акустических систем от постоянного напряжения. Первичные цепи оснащены фильтрами второго порядка от ВЧ помех и фильтром постоянного напряжения в электросети. Все сервисные схемы питаются от двух отдельных слаботочных трансформаторов.
Мощность блока питания усилителя 500 Вт – он спроектирован с трехкратным запасом относительно максимальной потребляемой мощности. Емкость конденсаторов фильтра питания 1 200 000 мкФ, общая энергоемкость блока питания составляет 375 Дж, что при максимальной выходной мощности 30 Вт\4 Ом обеспечивает каждый Ватт энергией в 12.5 Дж или 25 Дж на нагрузке 8 Ом. Это, ориентировочно, в 100 раз больше, чем у типового бюджетного Hi-Fi усилителя. Для плавного заряда батареи электролитов установлена система ограничения потребляемого тока при включении питания.
У усилителя TiERRA нет разделительных конденсаторов, нет емкостной коррекции, нет ограничения частотного диапазона. Это позволило сократить фазовый сдвиг сигнала во всей полосе звуковых частот до 0.38 градуса.
Конструкция усилителя сделана таким образом, что в ней практически отсутствуют соединительные провода по питанию и полностью отсутствуют сигнальные провода. Входные разъемы RCA и терминалы для подключения акустических систем соединяются непосредственно с платой усилителя, которая расположена вдоль задней стенки. Вся топология обоих каналов усилителя – оконечные каскады, усилители напряжения, релейный селектор входов и лестничный релейный регулятор громкости локализованы в области разъемов и занимают на печатной плате место размером 140 мм х 70 мм.
Все печатные платы усилителя имеют толщину меди 105 мкм (при обычных значениях у других производителей в 18 или 35 мкм) и сквозную металлизацию отверстий. Длина связей максимально короткая. Дорожка общей ООС имеет длину всего 4 мм, а резистор обратной связи снимает сигнал прямо с клеммы терминала для подключения акустики. Контактная группа реле защиты не включена в сигнальную цепь, что исключает зависимость качества звучания от физического состояния контактов и снимает ограничения с величины выходного сопротивления усилителя, связанные с переходным сопротивлением замкнутой контактной группы (обычно, около 0.005 – 0.007 Ом). Усилитель TiERRA имеет выходное сопротивление всего 0.0001 Ом.
Комплектация усилителя содержит узлы российского производства: транзисторы оконечного каскада (VL035DP+VL035DN), печатные платы, сетевые трансформаторы, оптроны.
В усилителе так же использован отечественный лестничный регулятор громкости с контроллером и пультом ДУ разработки Максима Волобуева. Дизайн корпуса полностью отечественный. Долю российских комплектующих со временем планируется значительно нарастить.
История создания усилителя TiERRA
История проекта Tierra началась в 2008 году.
Автор и разработчик конструктива усилителей Tierra – профессиональный инженер Олег Шаманков. Первые свои усилители он начал собирать в далеком 1987 году. Как правило, это была сборка готовых разработок по опубликованным в разных журналах схемам. Самые интересные получали корпуса с органами управления и разъемами и отправлялись в аудиосистемы друзей и на многочисленные сравнительные прослушивания. Уже тогда, автору стало понятно, что звучание усилителя зависит не только от схемотехники, но и от её реализации в платах и конструктиве, а также от качества примененных комплектующих. Было реализовано несколько проектов, которые повторялись несколько раз без изменения схемы, но с глобальными изменениями топологии плат и общей конструкции. Звучание отличалось настолько сильно, что трудно было поверить, что схема у двух УМ абсолютно идентична. В результате, конструкции усилителей сначала получали собственные печатные платы, а позднее и собственную схемотехнику. Так на свет появились первые авторские модели усилителей.
На прослушиваниях, со временем, удалось понять, как те или иные схемотехнические или конструкторские решения влияют на конечный результат. На основе проведенных экспериментов и исследованиях на макетах, появилось понимание основного направления, куда двигаться в проектировании основных схем и конструкций. Быстро выяснилось, что лучше всего звучали усилители, имеющие выше быстродействие, шире полосу и не имеющие емкостной коррекции в цепи общей ООС. Это касается и усилителей без общей ООС – местные обратные связи существуют в любом схемотехническом решении усилителя и для их корректной работы тоже нужна высокая скорость нарастания. Когда вы читаете, что усилитель «вообще не имеет ООС», то это не более, чем маркетинговый ход – такого не бывает.
Чтобы понять, какая величина скорости нарастания выходного напряжения должна быть у УМЗЧ, чтобы ООС не вносила заметных артефактов в звук, была проведена НИР, в рамках которой исследовалось влияние скорости нарастания на звучание при прочих равных условиях. Как выяснилось, для полного счастья нужно 200 В\мкс и выше, хотя все очень неплохо уже при 100 В\мкс. Рассматривались схемы с общей ООС, без общей ООС и с токовой ООС. Проще всего быстродействующий усилитель получался с токовой ООС, но возникали проблемы с устойчивостью и поддержанием нуля по постоянному напряжению на выходе. Усилители без общей ООС обеспечивали недостаточное демпфирование акустических систем из-за относительно высокого выходного сопротивления. Все это решаемо с помощью дополнительных схем – интегратор для поддержания нуля, корректор выходного сопротивления в оконечном каскаде и т.д., однако, было понятно, что исправлять одну «кривизну» с помощью другой – это не лучший метод. Поэтому, выбор был сделан в сторону быстродействующей схемы с общей ООС по напряжению, которая не требовала бы никаких «костылей». Единственным возникшим препятствием оказалась сложность построения усилителя с расчетным быстродействием более 200 В\мкс, для чего нужна и полоса пропускания до нескольких МГц. Чтобы была понятна амбициозность поставленной задачи, поясним: опубликованные в журналах схемы, обычно, имели скорость нарастания выходного напряжения в районе 10-15 В\мкс и диапазон частот до 60-150 кГц, то же можно сказать и о большинстве промышленных Hi-Fi усилителей.
В дополнение к этому, для сохранения линейности фазовой характеристики, усилитель мощности должен быть УПТ (усилителем постоянного тока, без разделительных конденсаторов в цепи сигнала), не содержать входных\выходных фильтров и емкостей в коррекции. При этом схема должна сохранять устойчивость. Решить задачу удалось, но не на дискретных элементах, а на быстродействующих ОУ в качестве усилителя напряжения и на параллельно соединенных интегральных буферах в качестве оконечного каскада. Одна беда: среди быстродействующих интегральных схем совсем нет таких, которые позволяют использовать напряжение питания более +\- 18 В – то есть, выходная мощность жестко ограничена. Выбор был сделан в пользу композитного усилителя на ОУ AD843 + AD811 с оконечным каскадом на 41 буфере BUF634T в параллель. Данный набор обеспечивал рост быстродействия схемы от входа к выходу, что необходимо для нормальной работы композита и сохранения устойчивости в отсутствие емкостной коррекции, входных\выходных фильтров.
В результате, в 2009 году был построен первый усилитель мощностью 20 Вт\4 Ом, с полосой 5 МГц, скоростью нарастания 250 В\мкс и с коэффициентом демпфирования 900, который на первых же прослушиваниях «убрал» все, что было в доступе у окружения и всех знакомых – и винтажные, и авторские, и промышленные усилители на лампах и на полупроводниках, даже с "неприличными" ценниками 10000 $ и выше. Так на свет появился первый прототип интегрального усилителя Tierra, в последствии получивший индекс «Classic».
Этот аппарат участвовал в Выставке "В.Д.Н.Х." (Выставка Достижений Нашего Хай-фай) в 2011 году и в выставке "Российский Hi-End" в 2015 году.
Образец был выполнен на самодельных печатных платах с медью 18 мкм, нарисованных лаком и вытравленных в хлорном железе. Комплектация у него была максимальная, которую автор мог себе позволить на тот момент. Себестоимость вышла высокой - около 2500$, но назвать его бескомпромиссной конструкцией еще было нельзя.
Во время сборки первого прототипа, пришло много новых идей, которые планировалось реализовать в следующей версии. Когда в 2016 году известный разработчик усилителей Александр Трусов создал свой усилитель, который формально играл лучше Tierra на BUF634T, это явилось стимулом к продолжению разработок. Теперь планировалось изготовить новую версию усилителя на промышленных платах и совершенно другой топологией. С использованием топовых комплектующих в новом конструктиве. С того момента началось строительство уже бескомпромиссного усилителя.
К выставке РосХайЭнд-2018 был сделан первый образец, который и получил название TiERRA. Он уже имел другие параметры:
· Полоса пропускания 0 Гц — 8 000 000 Гц (УПТ)
· Выходная мощность на нагрузку 4 Ом — 30 Вт на канал, на нагрузку 8 Ом — 15 Вт на канал (класс А)
· Ток покоя оконечного каскада – 1 А
· Скорость нарастания выходного напряжения – более 400 В/мкс
· Отношение сигнал\шум — 120 дБ
· Энергоемкость блока питания — 172 Дж
· Количество входов — 3
· Входное сопротивление — 10 кОм
· Выходное сопротивление 0.0001 Ом (коэффициент демпфирования нагрузки 40000)
· Чувствительность входов — 550 мВ
· Габариты: 455 мм х 465 мм х 160 мм
· Вес 25 кг.
· Уровень нелинейных искажений на 1 кГц при выходном напряжении, близком к максимальному, на нагрузке 8 Ом: 0.0005%
· Уровень интермодуляционных искажений при выходном напряжении — 2 дБ на нагрузке 8 Ом: 0.0002%
На выходе каждого канала было установлено 48 штук BUF634T, а в блоке питания - 885000 мкФ (в прототипе 2009 года было 220000 мкФ). TiERRA звучала существенно лучше предыдущей версии
В 2019 году аппарат сменил серый, крашеный порошком корпус, на анодированный в черный цвет и в таком виде был показан на выставке РосХайЭнд-2019. Было изготовлено всего 2 таких усилителя, которые успешно работают и по сей день.
В 2021 году проект Tierra получает новое развитие. Инженеры и руководители дистрибьюторской компании Tophiend, представляющей в России High-end аудио компоненты самого высокого уровня, после первого же прослушивания Tierra, были буквально очарованы звучанием этого усилителя. Так начинается новая история Tierra и совместная работа автора Олега Шаманкова и компании Tophiend.
Были проведены сотни испытаний и прослушиваний усилителя Tierra в прямом сравнении с множеством именитых усилителей зарубежного производства, которые в изобилии присутствовали в шоурумах компании Tophiend. Так стал очевиден весьма высокий уровень исполнительского мастерства усилителя Tierra и определены узкие места, которые требовалось решить для вхождения Tierra в класс UltraHigh-End оборудования.
Первое, что было сделано - создан новый дизайн корпуса, с привлечением лучших отечественных промышленных дизайнеров и проектировщиков. Усилитель получил ручки и матричный дисплей, которых не было в первой версии. Были сделаны и значительные технологические дополнения, в частности, увеличена суммарная емкость электролитов до 932000 мкФ. Поскольку у нового корпуса была существенно увеличена толщина панелей то вес усилителя изменился очень разительно и достиг внушительных 39 кг.
Этот вариант был сделан в одном экземпляре, в опытном образце корпуса, без надписей и логотипов, хотя в планах было как минимум три – во время пандемии в несколько раз подорожали микросхемы, в том числе и BUF634T, которых в усилителе 96 штук. Это перевело проект в разряд неподъемных по себестоимости. Мало того, BUF634T в корпусе ТО-220 перестали выпускать. Заменить оконечный каскад даже на самые лучшие мощные транзисторы было нельзя – в любом случае терялось быстродействие выходного каскада, и нарушался принцип роста скорости от входа к выходу, что делало невозможным построить схему без емкостной коррекции в петле общей ООС. Можно сказать, что ситуация зашла в тупик. Была мысль использовать 20 пар транзисторов средней мощности Toshiba 2SC5171 + 2SA1930 (2 А, 200 МГц), которые подходят по частотным характеристикам, но как себя поведет эта «гирлянда» в составе композитного усилителя нужно было проверять на модели и на макете. Все это могло привести к значительным временным затратам и затягиванию проекта на долгие годы, но все изменилось с появлением новых уникальных отечественных транзисторов VL035D, которые имеют подходящие для TiERRA параметры (минимальная граничная частота 100 МГц, ток коллектора 15 А).
Оконечный каскад на этих транзисторах был опробован в бюджетной модели усилителя MCA-100 и показал отличные результаты, которые даже превзошли ожидания.
Незамедлительно началась разработка новых печатных плат с учетом изменений в схемотехнике усилителя и блока питания. Чтобы не переделывать корпус усилителя TiERRA, был полностью сохранен форм-фактор плат. Изменения коснулись только радиатора охлаждения.
Благодаря тому, что две пары мощных транзисторов VL035D занимают места на плате существенно меньше, чем 48 буферов BUF634T, удалось увеличить до 400000 мкФ емкость электролитов, расположенных непосредственно на плате усилителя (было 105000 мкФ), а также довести суммарную емкость конденсаторов фильтра до 1200000 мкФ.
Опытный образец усилителя TiERRA на отечественных транзисторах получил индекс Classic 2 и был собран в 2023 году. Он показал практически все те же основные параметры за исключением частотного диапазона и энерговооруженности – полоса стала чуть уже: 0 Гц - 7 МГц, но энергоемкость БП - вдвое выше и составляет 375 Дж. Существенное увеличение энерговооруженности, оптимизация топологии печатных плат (путь сигнала на плате стал еще короче), изменения в схемотехнике привели к тому, что последняя версия усилителя TiERRA, на отечественных транзисторах, заметно превзошла по звуку все предыдущие варианты на интегральных буферах BUF634T.
На фото ниже - две модификации в одной стойке аппаратуры: TiERRA на BUF634T снизу и TiERRA на отечественных транзисторах VL035D - сверху
