Разработка электроники

В современном мире аудиотехники уже непросто удивить опытных слушателей. И мы, компания SCIBER, выходя на это поле, уж точно не хотели сделать «еще один усилитель». Нашей целью было сделать устройство на голову выше имеющихся в его ценовой нише. Мы начали разработку с нуля и прошли через несколько десятков схемотехнических решений. Мы уделили много внимания дизайну и комплексу защиты в устройстве. А наш главный фокус всегда был именно на качестве звука! Что в итоге у нас получилось? Давайте посмотрим вместе!

Знакомство

Итак, у нас на тестировании новое и интересное устройство, форм-фактор которого нацелен на домашнее использование. Причем, благодаря габаритам, его использование возможно не только в стойке для техники, но и там, где меньше места - на полке, тумбе, в шкафу, нише и так далее.

Поставляется усилитель в прочной коробке, на которую надет шубер:

Без шубера коробка выглядит строго и стильно:

Откроем ее!

В комплекте к усилителю идут: инструкция, провод для подключения к сети питания, 4 дополнительные сменные ножки. Так же в нашей упаковке был бонус – 2 шнура длиной по 2м для подключения источника звука с разъемами XLR. Вес упаковки с усилителем - около восьми килограмм.

Внешний вид и дизайн

Дизайн устройства предельно лаконичен – ничего лишнего. Выглядит усилитель строго и современно:

Корпус сделан из качественного анодированного (или окрашенного, в зависимости от цвета) алюминия, что кроме некоторого снижения веса обеспечивает экранирование от электрического поля и защищает от помех.

Усилитель доступен в 4х цветовых вариантах: натуральный алюминий, черный алюминий, глянцевый белый, глянцевый черный.

В комплекте к устройству предусматривается набор коротких и удлиненных ножек. Удлиненные нужны для более эффективного рассеивания светового потока от… цветомузыкальной подсветки! Да, в данном устройстве есть цветомузыка! Решение может показаться спорным, но мы исходили из эстетических соображений и тут лучше, как говорится, один раз увидеть – эта штука чарует и погружает сознание в музыку на новом уровне! Конечно, эта функция отключаемая.

Конструкция и функционал

Внутри усилитель построен по модульной схеме – есть несколько плат, у которых свои задачи. Для каждого канала используется своя отдельная плата усиления. Помимо возможности мостового включения это также дает превосходное разделение каналов. В качестве входного дифференциального усилителя сигнала на каждой моно-плате используется ОУ OPA1656. В выходном каскаде усилителя используются по 4 микросхемы LM3886 на канал в композитном включении вместе с OPA1611. Что интересно – в характеристиках LM3886 указан уровень нелинейных искажений в 0.1% на 1кгц, а для усилителя SCIBER AMPLOI уровень нелинейных искажений указан ниже, чем 0,0005% во всём диапазоне звуковых частот (20гц - 20кгц)! На самом деле, как покажут дальнейшие измерения – реальный уровень будет еще ниже (это достигнуто несколькими схемотехническими ноу-хау).

Проводящие слои на платах усилителя выполнены на текстолите с толщиной медной фольги в 105мкм, что в 3 раза больше обычного значения! Дорожки силовых цепей очень широкие – это обеспечивает достаточное питание для заявленной мощности.

Для регулирования громкости в устройстве применяется качественный японский потенциометр Alps RK27.

Для питания усилителя используются 2 очень высококачественных и малошумящих импульсных источника. В среде аудиофилов есть мнение, что тороидальные трансформаторы лучше, чем импульсные блоки, но мы провели ряд исследований и измерений на эту тему, которые показали преимущество именно импульсных блоков (об этих испытаниях вы можете узнать больше здесь: https://sciber.ru/lab/AudioPSUsCmpr).

В AMPLOI присутствует продвинутый блок защиты и коммутации, который построен на оптронах и реле, и защищает не только сам усилитель от замыкания в исходящих проводах, но и останавливает подачу напряжения на колонки, если на выходе образуется постоянный ток! Это защитит акустику от перегорания в нештатных ситуациях!

Также внутри устройства находится блок цветомузыки – это набор аналоговых фильтров на семь полос с микроконтроллером и светодиодные линейки.

Из органов управления – регулятор громкости и кнопка включения на передней панели. Кнопка включения также функционирует и как переключатель режимов цветомузыки (включение усилителя и переключение режимов - короткое нажатие, выключение усилителя – длинное нажатие). Еще этой кнопкой регулируется опция “On Power Restore” («сверхдлинное» нажатие).

На задней панели присутствуют переключатель входов сигнала – балансных или RCA, переключатель для режима обхода регулятора громкости (power direct), кнопка регулирования яркости цветомузыкальной подсветки, управляющий вход «trigger in», клемма М4 для заземления. Разъемы для подключений у устройства следующие: по паре RCA и XLR для ввода сигнала, и по паре выходов типа банан для подключения акустической системы.

Также на лицевой панели AMPLOI присутствует светодиод индикации клиппинга – он загорается, когда искажения выходного сигнала начинают превышать заявленные производителем (очень полезная и удобная на практике функция)!

Системы защиты

Для повышения общей надежности и удобства использования в усилителе SCIBER AMPLOI предусмотрены следующие системы защиты:

• Защита от короткого замыкания на выходных клеммах – можно не бояться накручивать провода на клеммы;
• Защита акустических систем от перегорания (защита от постоянного напряжения на выходе) – данная защита убережет акустику от повреждения при нештатных ситуациях;
• Защита от разрядов статического электричества на корпус и разъемы;
• Защита от перегрева устройства – при достижении 95 градусов Цельсия на внутренних радиаторах устройство зажжет красным светом индикатор работы и выключится. Включить его снова можно будет только после того, как радиаторы остынут не меньше, чем на 10 (до 85 или меньше) градусов Цельсия;
• Защита подсистемы питания – если вдруг возникнет перегрузка по току, или еще какая-то неполадка с источниками питания усилителя – прибор выключится, а индикатор включения будет некоторое время мигать красным.

Заявленные характеристики

Выходная мощность в режиме стерео на нагрузке 4 Ом	2x110 Вт
Выходная мощность в режиме стерео на нагрузке 8 Ом	2x55 Вт
Выходная мощность в мостовом режиме на нагрузке 8 Ом	1x220 Вт
Неравномерность АЧХ в диапазоне воспроизводимых частот 20 Гц .. 20 КГц	< 0.15 дБ
Неравномерность АЧХ в диапазоне воспроизводимых частот 0 Гц .. 130 КГц	< 3 дБ
Уровень гармонических искажений (THD) в диапазоне частот 20 Гц .. 20 КГц при выходной мощности 2x110 Вт на нагрузке 4 Ом	< 0,0005 %
Уровень интермодуляционных искажений (IMD) в диапазоне частот 20 Гц .. 20 КГц при выходной мощности 2x110 Вт на нагрузке 4 Ом	< 0,0006 %
Отношение сигнал/шум (SNR)	< -115 дБ
Демпинг-фактор	> 2000
Входное сопротивление	10 кОм
Чувствительность:
По входу RCA	1.331 В (4.70 dBu)
По входу XLR	2.661 В (10.72 dBu)
Чувствительность в режиме обхода регулятора громкости («Power direct»):
По входу RCA	1.996 В (8.22 dBu)
По входу XLR	3.992 В (14.24 dBu)
Коэффициент усиления:
По входу RCA	x16.53 (24.37 dB)
По входу XLR	x8.27 (18.35 dB)
Коэффициент усиления в режиме обхода регулятора громкости («Power direct»):
По входу RCA	x11.02 (20.85 dB)
По входу XLR	x5.51 (14.82 dB)
Максимально допустимый уровень входного сигнала в режиме включенного регулятора громкости:
По входу RCA	6.822 В (18.90 dBu)
По входу XLR	13.643 В (24.92 dBu)
Потребление мощности от сети:
Максимальное	400 Вт
В режиме покоя или на невысокой громкости	50 Вт
В режиме ожидания	< 1 Вт
Габариты:
Ширина	435 мм
Глубина	250 мм (215 мм без учета концевиков клемм и регулятора громкости)
Высота	115 мм (105 мм на укороченных ножках)
Входы и выходы:
Входные разъемы	XLR (стерео), RCA (стерео)
Выходные разъемы	Banana (стерео)

Измерения

Инвентарь

В качестве нагрузки на выходах усилителя при измерениях мы используем в своей лаборатории вот такие устройства:

Это блок мощных одноомных резисторов, которые можно подключать в конфигурации 4 или 8 Ом.

Генератором сигналов у нас выступает прибор от компании RIGOL:

Осциллограф OWON:

ЦАП\АЦП Lynx Hilo:

Аттенюатор:

Также мы использовали компьютер с программами RightMark Audio Analyzer 6.4.5 PRO, SpectraPlus и вольтметр с возможностью замера RMS-значений.

Процесс

Итак, приступим!

Мощность

Сперва измерим реальную мощность усилителя. Подключаем нагрузку 4 Ом на канал. Включаем генератор, подключаем осциллограф и выкручиваем уровень громкости до того момента, когда синусоида начинает обрезаться сверху и/или снизу (клиппинг). Заметим, что зажигание светодиода клиппинга происходит чуть-чуть раньше того, как осциллограф показывает реальный клиппинг. Это потому, что настройка данной индикации при производстве делается с небольшим запасом. Подключаем вольтметр с возможностью замера среднеквадратического напряжения (U_RMS) к выходу усилителя и снимаем показания. На нагрузке 4 Ом имеем U_RMS = 22,4 В.

Считаем реальную выходную мощность для 4 Ом по формуле P_RMS = U_RMS²/R. Получаем 22,4²/4 = 125,4 Вт, что превышает заявленные 110 Вт на канал при 4 Ом.

Теперь повторим это для нагрузки 8 Ом. При 8 Ом U_RMS = 22,9. Соответственно, получаем 22,9²/8 = 65,5 Вт, что также превышает заявленные 55 Вт на канал при 8 Ом.

Такой задел по мощности в большую сторону сделан для того, чтобы точно гарантировать заявленные характеристики.

Мощность в мостовом режиме

У AMPLOI есть возможность работы в мостовом режиме, когда усилитель работает не на 2, а лишь на 1 канал, но выдает существенно больше мощности. Для этого нужно использовать специальный переходник и перемычку. Вот как это выглядит:

В характеристиках устройства заявлена работа в мостовом режиме на 8 ом. Но мы попробуем и на 4!

Переходим непосредственно к измерению выходной мощности в мостовом режиме. Начнем с 8-омной нагрузки. Получаем U_RMS = 44,3. 44,3²/8 = 245.3 Вт. Опять же, 245 – это выше заявленных 220 Вт!

Для 4 Ом: на этапе увеличения громкости мы так и не дошли до уровня «предклиппинга» на экране осциллографа – при достижении напряжения на выходе U_RMS = 33,7 Вольт у усилителя срабатывала защита «по току» и он выключался. Тем не менее, при выходном напряжении в 33,5 Вольт усилитель работал без каких-либо проблем. Значит, это среднеквадратичное выходное напряжение и возьмем для расчетов. Получаем: 33,5²/4 = 280,5 Вт – это та долговременная выходная мощность, с которой усилитель может работать на 4-омной нагрузке. Получается, что и 4-омную нагрузку в мосту с данным усилителем можно использовать, правда, с некоторым ограничением.

Как можем видеть по результатам – измеренная нами выходная мощность усилителя даже выше заявленной!

Измерения искажений (КНИ, КИИ, АЧХ)

Переходим к измерению уровня искажений сигнала.

Усилитель также настраиваем на режим максимальной выходной мощности до клиппинга и подключаем к измерительному компьютеру с ЦАП/АЦП Lynx Hilo. Для сигнала от ЦАП к усилителю используем балансные провода. Возвращаем усиленный сигнал от AMPLOI к АЦП через аттенюатор.

Запускаем комплекс и проводим измерения с усилителем. Делаем замеры для нагрузки 4Ом и 8Ом на оба канала. Также мы провели измерения сигналов Lynx Hilo с самой на себя, и добавили эти данные в таблицу результатов для наглядности (мы использовали только 1 канал Hilo, и все измерения делали через него, поэтому для Hilo мы не приводим измерений на оба канала). Итог замеров:

Видим очень и очень низкие уровни искажений – не больше, чем у самого источника сигнала!

Приведем полученные графики КНИ усилителя на нагрузках 4 и 8 Ом, а также график искажений источника сигнала:

Графики подтверждают – что уровень искажений AMPLOI не больше, чем у самого Lynx Hilo.

Дальше приведем графики интермодуляционных искажений (60Гц+7кГц):

Теперь посмотрим на графики АЧХ:

АЧХ практически ровная. Лишь на 20 КГц есть небольшой спад до -0,15 Дб (на этой частоте напряжение будет меньше на 1,74%). Он обусловлен используемым фильтром радиочастотных помех на входе усилителя. Такой фильтр исключает интермодуляции в звуковом диапазоне частот от наводок различных бытовых приборов (сотовых телефонов, WiFi, лампочек, и т.п.).

Импульсная характеристика

Проведем еще один тест – pulse response – импульсная характеристика. Это такой тест, где в качестве сигнала подаются прямоугольные импульсы, и на выходе они должны сохраняться (мы это сможем увидеть на осциллографе). Если на выходе будут не прямоугольники, то, можно сказать, тест провален. Так как спектр прямоугольника – это все нечетные гармоники, то непрямоугольная форма сигнала на выходе будет свидетельствовать тому, что разные частоты в сигнале проходят по усилительному тракту с разной скоростью, и сигнал, можно сказать, разваливается. Ещё прямоугольный импульс в плохих схемах может вызывать периодические колебания (выбросы) на фронтах импульсов, и даже самовозбуждение.

Мы проведем этот тест с пассивной нагрузкой на 4 Ом (см. Рис.7) на частоте 1кГц, и с комплексной нагрузкой в виде акустической системы Monitor Audio Silver RS8 на частотах 100Гц, 1кГц и 20кГц. Итак, подключим генератор с осциллографом и посмотрим, как этот тест пройдет наш усилитель.

Как видим – выходной сигнал следует за входным стабильно, нигде не разваливаясь, что свидетельствует об отсутствии никаких-либо проблем у Sciber Amploi.

Спектр тишины

Теперь исследуем спектр тишины усилителя. Подключим «заглушки» на входы, чтобы убрать возможные наводки с проводов источника сигнала и снимем показания для каждого канала на полосе частот от 20 Гц до 40 кГц. Снимать будем в режиме обхода регулятора громкости, в режиме регуляции громкости, с XLR входов и с RCA входов. Полученная картина показывает, что в «наихудшем» случае (у нас это получился режим регуляции громкости по входу XLR для правого канала) наводки 50 Гц внутри усилителя идут по уровню -127,33 дБ, что ниже порога слышимости самого чуткого человеческого уха. Все остальные значения и режимы были с еще меньшими значениями.

Итог измерений

По итогу измерений можем сделать вывод, что SCIBER AMPLOI на самом деле показывает действительно выдающиеся характеристики в уровне искажений звука – не больше, чем у одного из лучших ЦАПов, и это на полной выходной мощности!

Прослушивание

А как это звучит (на субъективном уровне)? Сейчас узнаем!

В качестве источников для прослушивания мы использовали следующие ЦАПы (звуклвые карты): Lynx Hilo, ADI-2 PRO FS R, Lynx Studio E22, Asus Xonar Essence 3, Asus Xonar Essence One Muses Edition, ESI Juli@, E-MU 1616m. Все источники подключались к усилителю по балансным проводам. Акустические системы: B&W 803, B&W 703, Fyne Audio F700.

Первое, что хочется отметить, это то, что мы смогли услышать разницу в звучании ЦАПов различного уровня (чем выше цена ЦАПов, тем меньше была разница в их звучании, вплоть до неразличимой на слух). Косвенно это подтверждает, что усилитель действительно не вносит никакого своего призвука и максимально нейтрален!

Мы прослушивали свои любимые и хорошо знакомые композиции из личной библиотеки, и остались под глубоким впечатлением! Этот небольшой усилитель обеспечивает хороший запас громкости, при этом на полной громкости (до клиппинга) звук остается максимально чистым и честным! Слышны все нюансы игры инструментов, все оттенки вокала! Легко распознается положение музыкантов в пространстве и передается вся атмосфера произведений! Высший класс!

Цветомузыка

Напоследок в нашем обзоре скажем пару слов о неоднозначной на первый взгляд «фишке» нашего усилителя.

Есть известная фраза о трех вещах, на которые можно смотреть вечно. Но, возможно, таких вещей – 4. Световое сопровождение добавляет ощущения, что вы не только слышите, но и видите музыку. Это расширяет человеческое восприятие (возможно, даже тренирует синестезию!) и этим можно любоваться долго! А если выключить основное освещение, то градус романтичности и эмоциональности еще повысится!

Технически же, цветомузыка в AMPLOI полностью отключаемая, ее яркость регулируемая. Она имеет около 30-ти режимов работы и реагирует на музыку быстро и без задержки - в такт.

Ценовое позиционирование

Качество воспроизведения звука данного усилителя однозначно относит его в сегмент Хай-энд решений. Также к данному сегменту прибор относит его уникальный дизайн, выверенные и тщательно проработанные схемотехнические решения, качественно изготовленный корпус и дорогие компоненты. При этом цена данного усилителя на конец 2023 года – 393 000 рублей, что, в сравнении с конкурентами в Hi-End сегменте, выглядит очень привлекательно! А если посмотреть с альтернативной стороны – так это вообще, всего лишь, цена дополнительного комплекта колес для некоторых автомобилей, при этом срок службы усилителя явно больше.

И, конечно же, с приобретением AMPLOI (в сочетании с хорошей акустической системой) Вы получите первоклассный звук, который будет мысленно переносить Вас к музыкантам, в самое сердце событий! А ведь это именно то, что, в конечном итоге, мы хотим получить как слушатели!

Выводы

Усилитель SCIBER AMPLOI показал, что мы на верном пути - он работает на голову выше, чем можно ожидать от подобного устройства! При этом стоит отметить отсутствие пульта дистанционного управления и усилителя для наушников, что, в общем-то, является не минусом для оконечного устройства, а его особенностью. А очень чистый звук AMPLOI – это несомненный плюс, перевешивающий такие особенности с лихвой. Также усилитель положительно отличается своим дизайном и габаритами, позволяющими его использование вне тумбы для аудиотехники, и очень красивой цветомузыкальной подсветкой, которая как та самая вишенка, с которой торт становится не только вкусным, но и прекрасным!

Плюсы:

• ультранизкие искажения звука;
• честная выходная мощность на всем диапазоне громкости до клиппинга;
• эффектная цветомузыкальная подсветка;
• стильный и гармоничный дизайн;
• качественные компоненты;

Может не устроить/Особенности:

• нет пульта дистанционного управления;
• нет усилителя для наушников;
• при стресс-тесте заметно нагревается;

Признательны за Ваш интерес! Команда SCIBER.