W DAW-AMPie wzmacniacz buforujący zbudowany jest w oparciu o bardzo popularny wzmacniacz operacyjny TL071. Oczywiście, są lepsze, ale 071 po prostu dobrze brzmi. DAW-AMP zasilany jest z zasilacza sieciowego, w diboxie niestety na takie fanaberie nie można sobie pozwolić – potrzebne jest w miarę wysokie napięcie i trochę prądu, zasilanie fantomowe natomiast jest, jakie jest, i bardzo rzadko osiąga wartości deklarowane.

Zanim przejdę do dalszego opisu, muszę jednak wrócić do uwag dotyczących poprzedniej części – nie byłoby eleganckie zostawienie ich bez komentarza. Igor przedstawił generalnie dwa zarzuty. Po pierwsze – impedancja wejściowa. Oczywiście, wtórnik emiterowy jest znanym układem i taki zastosowany jest w moim diboxie. Problem w tym, że w żadnym ze znanych mi wzmacniaczy gitarowych na wejściu nie stosuje się wtórnika emiterowego. Powodów możemy się tylko domyślać, na pewno istotnym elementem układanki są po prostu koszty – ale sądzę, że nie tylko. Dość dużym problemem mogą być z jednej strony szumy a z drugiej wcale nie tak wysoka impedancja wejściowa. W prostym układzie, bez dodatniego sprzężenia zwrotnego, bardzo trudno uzyskać impedancję wejściową, łatwo rosną zniekształcenia i szumy. W praktyce maksymalna wartość impedancji wejściowej możliwa do uzyskania w prostym układzie bez dodatniego sprzężenia zwrotnego przy wykorzystaniu „zwykłych” półprzewodników, w dodatku gdy zależy nam na niewysokiej impedancji wyjściowej, to jakieś 500kΩ. Wydaje mi się, że konstruktorzy po prostu zrezygnowali z dodatkowej komplikacji i kosztów na rzecz nieznacznego w sumie zmniejszenia impedancji wejściowej tradycyjnych wzmacniaczy tranzystorowych – zysk z zastosowania wtórnika na wejściu jest po prostu niewielki.
Druga uwaga dotyczy przyczyn zniekształceń. I tu też nie mogę się zgodzić, ani z diagnozą ani z proponowanymi rozwiązaniami. Po pierwsze, przewaga harmonicznych parzystych czy nieparzystych nie zależy od klasy, w jakiej pracuje układ, tylko od jego konstrukcji. Wzmacniacze przeciwsobne mają zdecydowanie mniej drugiej i parzystych harmonicznych, które to z kolei obecne są w układach SE (single-ended). Układy przeciwsobne mogą sobie pracować w dowolnej klasie, nawet A, a i tak parzystych harmonicznych będzie mniej niż nieparzystych. Po drugie, stosując wzmacniacze operacyjne nie bardzo możemy cokolwiek zmienić – praktycznie wszystkie obecnie stosowane wzmacniacze operacyjne są przeciwsobne od wejścia do wyjścia. Wprawdzie można sobie wyobrazić wymuszenie pracy stopnia wyjściowego w klasie A i nawet SE (choć chyba niezbyt często widzi się takie rozwiązania), tak już zupełnie nie wyobrażam sobie, jak można zmienić sposób pracy stopnia wejściowego.

Teraz do rzeczy – zasilanie. Wszyscy wiemy, że mikrofony i w związku z tym diboxy zasilane są napięciem fantom, dostępnym na wejściu mikrofonowym. Standardem jest napięcie 48V (P48), i choć niektórzy producenci próbują lansować niższe napięcia (bo taniej), to jednak 48V jest najlepszym rozwiązaniem. Ponieważ zasilanie przekazywane jest tymi samymi żyłami, co sygnał, nie można tak po prostu podłączyć zasilania do żył sygnałowych, bo oznaczałoby to zwarcie dla składowych zmiennych. W związku z tym napięcie to podawane jest na oba wejścia (nieodwracające i odwracające) przez oporniki o wartości 6,8kΩ. Oporniki muszą mieć identyczne wartości w celu zachowania symetrii. Również w mikrofonie czy diboxie nie można pobrać zasilania od razu z żył sygnałowych, to też oznaczałoby zwarcie, konieczne są kolejne oporniki lub odczep w transformatorze. Tak więc z nominalnych 48V robi się „trochę” mniej, i to jest pierwszy problem. Drugim problemem jest to, że napięcie 48V uzyskiwane jest w przedwzmacniaczu czy interfejsie często z przetwornicy i nie zawsze osiąga pełną wartość 48V. W przypadku mikrofonów napięcie zasilania może i nie jest tak istotne, bo poziom sygnału nie jest wysoki, ale w przypadku diboxa zaczyna być to problemem.
Napięcie fantom bez obciążenia rzadko osiąga 48V.

Najlepiej jest w mikserach, które z definicji muszą być przystosowane do zasilania wielu mikrofonów, tak więc zasilacz fantomowy musi być solidny. W mikserach Soundcraft Folio i podobnych zmierzyłem nawet ponad 49V. Wielokanałowe przedwzmacniacze mikrofonowe – tu jest trochę gorzej, solidny „lampowy” czterokanałowy TL Audio ma jakieś 46V na „biegu jałowym”. Solidny i pobierający dużo prądu Focusrite Silver – również niecałe 46V. Interfejsy – szkoda gadać, żaden nie miał 48V, a zdarzało się nawet i 40V – bez obciążenia. To już różnica 20%, trochę za dużo, ale w zasadzie przedwzmacniacze bez obciążenia jeszcze jakoś „dają radę”. Ale to napięcie potrzebne jest do zasilania, więc musi być stamtąd pobierany jakiś prąd! Oryginalna specyfikacja według norm DIN określała wydajność na 2mA, mikrofony wtedy nie były zbyt skomplikowane. Obecny standard IEC określa wydajność na 10mA na jedno gniazdo. Jakkolwiek by to liczyć, to obciążenie zasilania opornikami 6,8kΩ (czyli optmalne wykorzystanie mocy źródła) powinno wytworzyć na nich spadek napięcia równy połowie, czyli dokładnie 24V. Uznałem, że 24V jako napięcie zasilające diboxa będzie całkiem OK. W praktyce napięcie przy takim pomiarze będzie niższe, bo i nominalne napięcie jest niższe i prawdopodobnie „siada” pod obciążeniem. No to ile? Jeden z lepszych interfejsów audio pod względem zasilania, TC Konnekt 6, ma bez obciążenia napięcie fantoma około 47V, ale po obciążeniu opornikami 6,8kΩ napięcie to powinno wynosić dokładnie połowę, a nie „trochę mniej”:

Jak widać, jest jednak „trochę mniej”, co oznacza, że oprócz zaniżonej nominalnej wartości napięcia „siada” ono pod obciążeniem.

No to na ile możemy liczyć? Zakładając warunki idealne, przy napięciu zasilania elektroniki w diboxie ustalonym na 24V można maksymalnie z zasilania fantom pobrać w sumie 7mA. Niewiele, zważywszy na fakt, że trzeba też tym zaświecić diodę LED 😉
A to przecież nie koniec problemów. Dibox oprócz symetryzacji sygnału musi też zapewniać separację galwaniczną. Tanie diboxy aktywne oczywiście to „umieją”, ale separacja realizowana jest na wejściu, a nie na wyjściu – co jest oczywiste, zważywszy na konieczność zasilania z fantoma. Separacja na wejściu nie jest najszczęśliwszym rozwiązaniem, bo wtedy cały dibox (zwłaszcza jego obudowa) połączona jest z masą systemu nagłośnieniowego albo nagraniowego, a nie z gitarą i wzmacniaczem. Kontakt obudowy takiego diboxa z masą gitary czy wzmacniacza (czyli praktycznie dowolnym metalowym elementem wzmacniacza) likwiduje Ground Lift i powoduje zakłócenia. Dlatego najlepsze diboxy zapewniają separację galwaniczną na wyjściu, umożliwiając połączenie masy diboxa, w tym jego obudowy, z masą i gitary i wzmacniacza. Jak? Wykorzystują przetwornicę napięcia.

Tak, to niestety dodatkowy, wcale niemały koszt i kłopoty związane z możliwością zakłóceń. W dodatku taka przetwornica przy małych prądach ma niezbyt imponującą sprawność i z teoretycznych 7mA robi się góra 4-5mA… Ale w tym projekcie, z założenia bezkompromisowym, uznałem, że przetwornica musi być! Takie rozwiązanie stawia pod znakiem zapytania realizację wcześniejszych założeń, a konkretnie możliwość bezstukowego przełączania trybów pracy FET-npn – cóż, nie można mieć wszystkiego 😉