Как это сделано. Из первых рук
Большое интервью с Алексеем Нутрихиным, разработчиком усилителей Korkunoff Audio

Не так давно у меня в гостях побывал весьма интересный человек – Алексей Нутрихин, разработчик усилителей Korkunoff Audio. Цель встречи была сугубо практическая – проверка работы нескольких прототипов будущих усилителей на базе лаборатории CARMUS. Однако общение с такими людьми лично для меня – это ещё и новый опыт, повод узнать что-нибудь новое и продвинуться по бесконечной дороге знаний хотя бы на шаг вперёд. Но по результатам проведённой работы, да и просто общения, информации оказалось настолько много, что не поделиться ей было бы неправильно.

Алексей приехал с новым прототипом усилителя. Вернее, даже макетом, сделанным на плате текущей модели Unlim 120.4, но с возможностью менять драйверные части.



Для понимания, сначала в любом усилителе сначала идёт входная часть – предварительный усилитель, потом как раз драйвер, увеличивающий амплитуду сигнала по напряжению (поэтому его же называют усилителем напряжения), и уже он, в свою очередь, «раскачивает» силовые выходные каскады, через которые протекают большие токи. То есть драйвер – это в каком-то смысле «сердце» усилителя. И вот, перед нами «тело» усилителя и несколько его «сердец».



Все новые драйверы были спроектированы и промоделированы Алексеем в программе-симуляторе, изготовлены макетные платы, и всё это в таком виде уже изучалось на измерительном комплексе Audiomatica Clio.



Ну а по ходу дела было общение, вопросы, мысли, и получилось настоящее большое интервью.



Алексей, всё, насколько помню, начиналось с усилителей Celestra. Многие до сих пор считают, что усилители Korkunoff Audio – это их копии. Вот дайте информацию, что называется, из первых рук, как же дело обстоит на самом деле?

Самые первые усилители серии Master и правда делались с оглядкой на Celestra. В какой-то момент бренд в одночасье прекратил своё существование, поставки прекратились, но спрос-то остался. И тогда мой будущий Заказчик, а это было в 2016 году, подумал: «А может попробовать самим?». Так я познакомился с Олегом Коркуновым. В итоге схема была повторена, были внесены небольшие изменения, поправлены кое-какие косяки, плата была разведена под SMD-компоненты, но по части основных решений первые «мастеры» действительно во многом повторяли «челестры».

А вот потом началось самое интересное, Олег оценил потенциал, появились новые идеи, и работа закипела с удвоенной интенсивностью. Вообще, ему отдельное спасибо, он очень долго и терпеливо вкладывает огромные средства в разработку, позволяя мне заниматься любимым и интересным делом.

Собственно, серии Master Unlim, а потом и просто Unlim – это во многом уже оригинальные продукты. В последнем, например, всё, что осталось от «челестры» – это выходы на полевиках с коррекцией Хауксфорда. Да и то, только сам принцип. Понятно, что многие схемные решения сами по себе существуют уже давно, но никому же не приходит в голову, к примеру, называть автомобили БМВ копиями Тойоты только потому, что и у тех, и у других по четыре колеса, мотор впереди, а багажник сзади.

При разработке придерживались какой-то концепции звука? Стремились получить какой-то определённый характер?

Для меня, как инженера, хороший усилитель – это не тот, который имеет какой-то характер, а тот, который заставляет акустику работать в соответствии с формой входного сигнала как можно точнее. Ещё раз – не просто повторить входной сигнал на выходе, а именно заставить двигаться диффузоры, повторяя форму входного сигнала, т. е. стоит задача ещё и учета реакции динамиков.

Вообще, это большая проблема большинства современных усилителей. Маркетинговые показатели получаются замечательными, но когда дело доходит до работы на реальную нагрузку, вся красота заявленных характеристик улетучивается, и в результате как раз и появляются «окрасы» и «характеры» звука. После чего аудиофилия превращаются в игру поиска чёрной кошки в тёмной комнате, в то время как её там нет.

Кстати, наблюдая за нынешним рынком, порой тоже складывается такое мнение. В чём может быть причина?

На мой взгляд, в современной аудиотехнике слишком много общепринятых, но откровенно устаревших решений, которые производители предпочитают не развивать. Да что там говорить, даже у дорогих брендов много усилителей, схемотехника которых будто взята из учебников 80-х годов. Где развитие? Ну так же нельзя.

В итоге используется принцип «Работает? Давайте быстрее это продавать!». Схемные проблемы не решаются, а, как говорят программисты, «подпираются костылями» и густо приправляются брендами дорогих компонентов без качественного улучшения работы самих усилителей.

Мне это не нравится, и я обычно следую принципу инженерии, сформулированному ещё в середине 20 века в ТРИЗ (теория решения изобретательских задач) – если у проблемы не существует решения или оно несоразмерно дорогое, нужно обойти её, стараться решить задачу другим путем, чтобы эта проблема не родилась в принципе. Поэтому в наших усилителях многие решения выглядят так нетипично.

Стремление к идеальному усилителю?

Считаю, стремление к идеалу должно быть у каждого разработчика. Понятно, что достичь его невозможно, но когда ищешь решения, нужно не просто слепо следовать стереотипам, а думать, как это работает. История показывает, что стереотипы только тормозят развитие.

А на какие элементы больше всего приходится обращать внимание при разработке усилителя?

Нет чего-то одного, это всегда сумма. Я бы выделил несколько направлений, по которым ведётся работа.

Первое – не испортить входной сигнал. То есть входная часть усилителя должна корректно согласовываться с выходом источника. Про это почему-то многие забывают. На текущий момент одним из самых удачных решений считаю схему Борбели на полевых транзисторах. Просто, эффективно, поставленные задачи решает.

Второе – усилить сигнал по напряжению как есть. Это задача драйвера, он же – усилитель напряжения. Драйвер должен быть развязан с входным каскадом, не давать на него обратного влияния, обладать хорошей линейностью, с равномерной АЧХ, быть максимально устойчивым. Но самое главное, о чем многие разработчики забывают, а может, и банально не понимают: одинаково «крутить» фазу сигнала по всему диапазону, т. е. сохранять линейную ФЧХ.

Третье – выходной каскад. Тут появляется задача контроля нагрузки. На сегодняшний день сложилась удачная концепция каскада с отрицательным выходным сопротивлением с тем же Хауксфордом, и пока она себя оправдывает.

А как же блок питания? Сложилась ли какая-то концепция в этой части?

Про блок питания вообще отдельный разговор. В первую очередь он должен обеспечивать скорость реакции на изменение сигнала. Попробую объяснить простыми словами.

Представь, на вход приходит пик сигнала. Мгновенное токопотребление возрастает, ёмкости во «вторичке» начинают интенсивно опустошаться, напряжение проседает, управляющая схема просыпается с запозданием и пытается это компенсировать. Задержка реакции системы стабилизации неизбежна. В результате пик сигнала уже прошёл, а блок питания только начинает «накачивать» вторичные цепи. Возникает нестабильность напряжения в цепях питания, которая неизбежно проникает в выходной сигнал.

Этой проблеме было уделено большое внимание, есть собственные решения, кое-что уже применено, а кое-что в стадии моделирования и проверки. Для примера, в трансформаторе Unlim 120.4 применена намотка по особой технологии, которая позволила снизить потери и увеличить его возможности в несколько раз. А вообще, тут важно не выпускать в производство «сырые» решения, чтобы потом не получить проблем, что называется, на ровном месте. Поэтому все нововведения в готовых решениях появляются не быстро.

Еще одна важная задача – развязка узлов по питанию. Каждый узел в том же Unlim питается от линейных стабилизаторов (исключение – схемы выходных каскадов), т. е. все они работают в комфортных условиях. Да и вообще, не секрет, что большинство «грязи» в звуке приходит из блока питания, в том числе из-за несогласованности питания отдельных частей усилителя. Ну и помехи, опять же – извне они тоже приходят чаще всего именно по питающей линии.

Кстати, обратил внимание, что в Unlim 120.4 довольно крупная плата управления блоком питания. Как я понимаю, здесь же реализованы и системы защиты?

Да, безопасность усилителя вообще «пьёт много крови». Всегда есть особенный страх, когда усилитель убьёт дорогущие динамики, и в особенности этому подвержены твитеры. Поэтому мною были сформулированы три режима работы, которые охватывают любую ситуацию: штатный, нештатный (например, усилитель просто перегрелся или где-то замкнул провод в машине) и аварийный (что-то сломалось внутри).

Важно, чтобы усилитель оставался управляемым и предсказуемым в любом из этих режимов. Алгоритм работы в нештатном режиме ни в коем случае не должен привести к аварийному. А в аварийном, если уж что-то и случилось, защита должна успеть отключить усилитель и остановить процесс дальнейшего разрушения. Как говорится, капитан покидает корабль последним.

Поэтому от версии к версии появлялись все новые и новые средства борьбы за живучесть, и последнее поколение оснащено защитами, как говорится на все случаи жизни: тепловая, от КЗ в нагрузке, от аварийных внутренних процессов. Ответственно заявляю, на сегодняшний день Unlim – один из самых безопасных усилителей на рынке.

Если вернуться к нашей сегодняшней задаче, исследованию вариантов драйверов, есть ли какие-то определённые решения в этой части?

На самом деле я представляю себе общую концепцию развития, но поиск конкретных решений продолжается. И это одна из причин, почему было сделано несколько прототипов, и было решено оценить их в том числе и в лаборатории CARMUS.

Тогда вопрос, а какова вообще эта концепция? Как она сложилась?

В сообществе «схемарей» давно идут войны и споры о том, какой из двух путей правильный – усилители с ООС (имеется ввиду именно общая отрицательная обратная связь) или без неё. Когда я в своё время начинал погружаться эту тему, был немало удивлен, как вроде неглупые люди, можно сказать, интеллигенция, умеют унижать друг друга на форумах. Пусть и в благих целях в поиске идеального усилителя. Поэтому в полемику я никогда не вступал, но скрупулезно всё изучал в том числе и среди этого потока.

Классический подход гласит – усилители сделаны из неидеальных комплектующих, а поэтому прошедший сигнал априори будет искажен. И чтобы эти искажения уменьшить, требуется ввести ту самую отрицательную обратную связь (ООС) по напряжению. Но применять её нужно очень аккуратно, поскольку получается как в басне про лебедя, рака и щуку – искажения, коэффициент усиления и стабильность – улучшая одно, ухудшаешь оставшиеся два параметра. Проблема, которую можно «подпереть костылём», но не решить полностью.

Иногда попадались причудливые схемы, которые шли в разрез с общепринятыми классическими решениями, и поэтому с какого-то момента интуитивно стал чувствовать, что есть другое решение. А точнее, как потом оказалось, целое направление. И как-то наткнулся на маленькую статью в одном журнале, в которой было показано, что математически возможно два одинаково искажающих усилителя соединить так, что искажения уменьшаются на один, а то и два порядка. И эта идея лежит в основе «безООСных» усилителей. Там даже была показана схема, которую я тут же прокачал в симуляторе. Результаты удивили и одновременно порадовали. Так я начал активно работать в этом направлении.

Собственно, с тех пор я и веду свои разработки в этом направлении. Многие, поэкспериментировав, бросают это дело и возвращаются к ООС по напряжению. Не потому, что это лучше, а потому, что проще, классическая теория хорошо описана в разных источниках, и много отработанных решений. По пути «безООСников» идут немногие, и этот путь оказывается ох каким тернистым. Но он, на мой взгляд, всё же более перспективный.

Ну и возвращаясь к новому прототипу – чем он будет отличаться от текущей модели Unlim 120.4? (Тут замечу, что некоторые технические подробности пока нельзя заявлять, поэтому передаю ответ Алексея об отличиях с точки зрения потребителя).

Больше скорость, качественней контроль нагрузки, и чище звук. Unlim 120.4 сам по себе уже довольно скорострельный. А вот скорострельность нового усилителя обещает перевалить за 300 В/мкс, причём с сохранением абсолютной стабильности.

Просто проиллюстрирую это осциллограммой, как усилитель воспроизводит прямоугольный сигнал. Жёлтая линия – нынешняя модель, неплохой результат на самом деле. Голубая линия – работа прототипа. Причём «желтый» сигнал хоть и менее быстрый, но всё же не лишён всплеска на крыше импульса, а у нового прототипа этого нет. Это говорит о его абсолютной устойчивости. Обратите внимание на размах напряжения, более 70 Вольт.



Кстати, несколько раз были упоминания про программный симулятор. Какими программами вообще приходится пользоваться при разработке, если не секрет?

Не просто не секрет, но и гордость. Потому что симулятор – это наша отечественная разработка SimOne. Мне хорошо знаком руководитель коллектива, который его создал, Александр Прикота. Он, как и я, ЛЭТИшник, теоретик с кафедры ТОЭ. Правда, сам я с кафедры МИТ СВЧ, т. е. радиотехник. Симулятор, который они сделали, – это не копия других систем математического моделирования, а полностью оригинальная разработка. Считает очень быстро и, что самое главное, результаты очень точно совпадают с натурными экспериментами реальных прототипов, сегодняшние измерения на Audiomatica Clio это подтвердили. В разработке вообще очень много такой вот предварительной «математики».

К слову, разводку платы тоже делаю в нашем же, отечественном трассировщике Topological Router, он же TopoR или просто «Топор». Это детище хорошо известного русского ученого и высококлассного специалиста Сергея Лузина. К трассировке я вообще отношусь внимательно, я бы даже сказал, скрупулезно, поскольку работаю в том числе и с высокочастотной аппаратурой, а там это первейшее дело. Глядя на платы Korkunoff Audio может показаться, что они разведены как-то странно, но на самом деле каждая линия проведена именно там, где ей и положено, чтобы минимизировать взаимные влияния и помехи.

Интересно получается, Korkunoff Audio спроектированы и отмоделированы русским в русской программе-симуляторе, разведены в русском трассировщике, платы и корпуса изготовлены в России?

Да, получается, это полностью наш, отечественный продукт. Как говорится, «от и до».

Но дело же не ограничится выпуском только одной этой модели. Есть ли какие-нибудь планы в дальней перспективе?

Многого сказать пока не могу, это закрытая информация, но да, есть. К примеру, сейчас разрабатываю собственный планарный трансформатор для блока питания. Он намного технологичнее в производстве и лучше приспособлен к использованию в автомобильном усилителе, чем доступные готовые решения. И самое главное, как раз о чём говорил раньше, – с ним можно добиться очень высокой скорости реакции на быстрые изменения сигнала. Но это действительно работа на будущее, в ближайшей модели пока ещё будут использованы привычные «бублики», их потенциал в данном случае абсолютно достаточен.

От себя добавлю, это единственное, о чём с большими уговорами было разрешено упомянуть. На самом деле размах и перспективы действительно впечатляют. Но инженерная работа, как всегда, не терпит спешки, и про некоторые из решений, возможно, действительно говорить пока ещё рано.

В качестве заключения



В общем, день общения выдался более чем продуктивным. Мы успели обсудить множество вопросов, перелопатить прототип усилителя в разных режимах и с разными драйверными частями. Ну и послушать, конечно же. Нынешний Unlim тоже хорош по звуку, но прототип с новыми драйверами временами просто удивлял. И это ещё далеко не финальная версия. Самое главное, что по результатам этой работы Алексей уже наметил пути дальнейшего совершенствования.

Для себя же самым главным результатом считаю общение с одним из тех людей, которые обычно хоть и находятся «в тени», но однозначно двигают отрасль электроники вперёд. Ну и небольшое удовлетворение от того, что хоть и косвенно и в скромных масштабах, но тоже немного поучаствовал в этом движении.


Еще немного свежих материалов:
Другие интересные статьи в рубрике
2015-2021 CarMus