Sony XM-2042 — это стереофонический усилитель мощности, выпущенный в 1994 году. Несмотря на возраст, это была качественная и популярная модель в своём классе.
SERVICE MANUAL:
Вот его ключевые характеристики и особенности:
Основные характеристики:
- Тип: Четырехканальный стерео усилитель для автомобиля.
- Выходная мощность:
- Номинальная: 20 Вт на канал (при 4 Ом, 20 Гц – 20 кГц, THD 0.5%)
- Максимальная (RMS): 35 Вт на канал (при 4 Ом)
- Схема усиления: BTL (Balanced Transformer Less) — мостовая схема, что позволяет получить большую мощность от стандартного 12В питания автомобиля.
- Диапазон импеданса колонок: 2 – 8 Ом.
- Питание: 12 В.
- Потребляемый ток: до 9 А (при номинальной мощности).
Звуковые параметры:
- Частотная характеристика: 5 Гц – 100 кГц (+1/-3 дБ) — очень широкий диапазон, особенно для своего времени.
- Коэффициент гармоник (THD): Всего 0.005% (на 1 кГц), что указывает на очень чистый звук.
- Регулировка уровня входа: 0.2 – 2 В.
Конструкция и особенности:
- Компактные размеры: ~130 x 25.4 x 160 мм. Благодаря такой «плоской» конструкции его было удобно устанавливать под сиденьем или в других скрытых местах.
- Входа: Стандартные автомобильные RCA-разъёмы.
- Селектор: На нижней стороне усилителя есть переключатель «Input selector», который позволяет выбирать между режимами работы 2Ch/4Ch.
- Защита: Предохранитель на 15А.
- Комплектация: Включала монтажные винты, кабели для подключения питания и колонок, а также RCA-шнуры.
На что обратить внимание (из руководства):
- Правильное заземление: Необходимо надежно подключить массу (землю) к металлу кузова. Плохой контакт вызывает помехи и нестабильную работу.
- Вентиляция: Нельзя устанавливать усилитель под ковриком, где он может перегреться.
- Подключение питания: Желтый провод (основное питание) нужно подключать в последнюю очередь, чтобы избежать короткого замыкания.
- Колонки: Использовать только пассивные колонки (без встроенного усилителя) с подходящей мощностью (до 35 Вт). Активные сабвуферы или колонки подключать нельзя!
- Полярность колонок: Нельзя замыкать выходы колонок на массу автомобиля или соединять между собой каналы.
Общее впечатление:
Sony XM-2042 был типичным представителем качественной массовой аудиотехники Sony 90-х. Это надежный, компактный и достаточно мощный усилитель для построения качественной стереосистемы в автомобиле. Он не предназначен для сабвуфера или экстремального громкого звука, но идеально подходил для акустического усиления с чистыми характеристиками.
Элементная база:
1. Микросхемы
В усилителе используются ОУ NJM4580E во входных каскадах и сборная микросхема uPC2506V.
2. Пассивные компоненты
Конденсаторы (CAPACITOR):
- Электролитические (ELECT): Используются для развязки по питанию и в цепях фильтров. Номиналы стандартные: 2.2μF, 47μF, 220μF, 470μF, 1000μF, 1200μF. Напряжения скромные (10V, 16V, 25V, 50V), что достаточно для автомобильного 12V питания. Это массовые, но качественные японские конденсаторы (Nichicon, Nichicon Muse).
- Плёночные (FILM): Номиналы 0.047μF и 0.1μF. Устанавливались в цепях обратной связи и фильтрах ВЧ-помех. Это признак заботы о качестве звука, так как плёночные конденсаторы обладают лучшими (более линейными) характеристиками по сравнению с керамическими.
- Керамические (CREAMIC CHIP): Маломощные конденсаторы (0.001μF, 0.0012μF, 4.7μF, 0.1μF). Используются для ВЧ-развязки, подавления ВЧ-помех непосредственно на плате. Использование SMD-компонентов (чип) для такого года выпуска — это довольно продвинутое решение, говорящее о современной на тот момент технологии производства.
Резисторы (RESISTORS):
- Металлоплёночные (METAL, METAL GLAZE): Это основная масса резисторов в сигнальных цепях. Они обладают низким уровнем собственных шумов и хорошей термостабильностью, что напрямую влияет на низкие показатели искажений (THD 0.005%).
- Металлооксидные (METAL OXIDE): Используются в более нагруженных цепях.
- SMD-резисторы (METAL CHIP): Широко используются в схеме, особенно в прецизионных цепях (с допуском 0.5%). Это указывает на современную для 1994 года платформу и автоматизированную сборку.
- Переменные резисторы (VARIABLE RESISTOR): Упомянуты угольные (CARBON) потенциометры на 20К для регулировки уровня передних и задних каналов. Это стандартное, но адекватное решение для регуляторов громкости.
3. Общая оценка и слабые места
Плюсы:
- Качественная элементная база: Преобладание металлоплёночных резисторов и плёночных конденсаторов в сигнальном тракте.
- Передовая технология: Активное использование SMD-монтажа для повышения надёжности и компактности.
- Сбалансированная схема: Наличие 4-х идентичных, независимых каналов говорит о продуманной конструкции.
Потенциальные «слабые места» (спустя 30 лет):
- Электролитические конденсаторы — главный кандидат на замену (после проверки). Со временем (особенно в условиях автомобильных температурных перепадов) электролиты в блоках питания (C701-C706) и в звуковом тракте высыхают, теряют ёмкость, что приводит к искажениям, гулу или полному отказу.
- Переменные резисторы и переключатели (SW701). Угольные дорожки изнашиваются и окисляются, вызывая хрипы при регулировке и пропадание сигнала.
- Пайка. Циклы нагрев-остывание могут приводить к растрескиванию пайки, особенно на массивных компонентах (выходные микросхемы, теплоотвод).
Вывод:
Sony XM-2042 построен на очень добротной, качественной и для своего времени современной элементной базе. Инженеры Sony не экономили на мелочах, что и позволило добиться высоких характеристик. Сегодня этот усилитель — отличный кандидат для реставрации. Замена электролитов и чистка потенциометров с большой вероятностью вернут ему первозданное качество звука.
Фото усилителя:
План работ:
- Собрать и провести первоначальные замеры (RMAA и меандр)
- Разобрать, почистить плату и корпус, удалить старую термопасту
- Проверить емкости всех электролитических конденсаторов
- Проверить регуляторы GAIN
- Рассчитать и установить согласующий узел для работы с DSP
- Провести замеры после внесения изменений (RMAA)
Нюанс!
Но прежде чем приступить к замерам была выявлена интересная схемотехническая особенность — если присмотреться к схеме усилителя, а именно взглянуть на часть питания, мы видим, что тут нет привычного нам блока питания — повышающего напряжение бортовой сети автомобиля для формирования питания каскадов усилителя (отрицательное и положительное плечо относительно средней точки). А лишь фильтра в виде дросселей с конденсаторами и транзисторные сборки поддержания питания. Мы не изолируемся через питание с выходным каскадом и есть вероятность сбора помех через входные разъемы RCA, если запитать усилитель от блока питания и подать сигнал с общей связанной сети (как блок питания и компьютер с звуковой картой, находящиеся на одной питающей линии). От этого должны были спасти входные фильтра, предотвращающие возбуждение входного сигнального тракта в виде (возьмем к примеру один канал FRONT R) резистора R909 22k и конденсаторов C118 4,7uF и C117 1000p которые не распаяны на плате, в отличие от модели SONY XM-2022. Можно запитать усилитель от аккумуляторной батареи для снятие предварительных замеров, а потом восстановить отсутствующие детали и сравнить. А вот теперь поехали)))
Перед проведением измерением небольшая ремарка на используемое оборудование при проведении измерений:
В данном усилителе каждый канал представлен в виде независимого каскада (усилителя) и смысла проверять взаимопроникновение каналов нет, все видно по схеме — выхода не связаны общей точкой.
1. Первоначальные замеры (без делителя на входе).
Все измерения проводим после 15 минутного прогрева усилителя!
Все каналы идентичны по измерениям, выше были представлен один из них.
По итогу: АЧХ равномерна на всем диапазоне, но появляются помехи при повороте регулятора GAIN — нужно будет проверить; чувство, будто вход собирает мусор и помехи, сказывается отсутствие деталей (описывалось выше) фильтрации на входе — будут запаяны; проверил напряжение на ОУ, по сервис мануалу оно должно быть в районе 13,5 В, падение происходит на резисторе R704 — будет подобран согласно суммарного потребляемого тока всеми ОУ.
2. Разборка, чистка и проверка.
На данном этапе разберем и почистим плату, заодно проверим емкости электролитов, а также керамических и пленочных конденсаторов. Всю элементную базу, что находится на другой стороне платы.
3. Проверка емкости электролитических конденсаторов.
Измерения проводятся с помощью Измерителя RLC АКИП-6107 на частоте 1 кГц.
- Основные подозреваемые: В первую очередь измерим C701-C706 в блоке питания — они работают в самом тяжёлом режиме.
- Полярность: Не забываем, что электролиты (ELECT) полярные! При замене важно соблюдать полярность.
- Керамика и плёнка: Эти конденсаторы очень редко выходят из строя, но могут иметь микротрещины в пайке.
- Внешний вид: Обращаем внимание на вздутия, подтёки электролита на электролитических конденсаторах.
| Ref.No. | Ёмкость | Напряжение | Тип | Измеренное значение |
|---|---|---|---|---|
| C101 | 2.2 μF | 50V | ELECT | 1.95 uF |
| C102 | 2.2 μF | 50V | ELECT | 1.90 uF |
| C104 | 47 μF | 25V | ELECT | 39.13 uF |
| C105 | 47 μF | 25V | ELECT | 38.92 uF |
| C106 | 0.0012 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
| C107 | 0.047 μF | 50V | FILM | 46.97 nF |
| C108 | 0.047 μF | 50V | FILM | 46.99 nF |
| C109 | 47 μF | 25V | ELECT | 38.83 uF |
| C111 | 47 μF | 10V | ELECT | 39.94 uF |
| C112 | 47 μF | 10V | ELECT | 39.06 uF |
| C113 | 220 μF | 10V | ELECT | 188.3 uF |
| C114 | 220 μF | 10V | ELECT | 191.3 uF |
| C115 | 0.1 μF | 50V | FILM | 392 nF |
| C116 | 0.1 μF | 50V | FILM | 389 nF |
| C117 | 0.001 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
| C118 | 4.7 μF | 16V | CERAMIC CHIP | — |
| C201 | 2.2 μF | 50V | ELECT | 1.92 uF |
| C202 | 2.2 μF | 50V | ELECT | 1.98 uF |
| C204 | 47 μF | 25V | ELECT | 37.68 uF |
| C205 | 47 μF | 25V | ELECT | 38.85 uF |
| C206 | 0.0012 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
| C207 | 0.047 μF | 50V | FILM | 46.21 nF |
| C208 | 0.047 μF | 50V | FILM | 46.58 nF |
| C209 | 47 μF | 25V | ELECT | 38.37 uF |
| C211 | 47 μF | 10V | ELECT | 40.11 uF |
| C212 | 47 μF | 10V | ELECT | 39.03 uF |
| C213 | 220 μF | 10V | ELECT | 191.5 uF |
| C214 | 220 μF | 10V | ELECT | 132.9 uF !!! |
| C215 | 0.1 μF | 50V | FILM | 380 nF |
| C216 | 0.1 μF | 50V | FILM | 391 nF |
| C217 | 0.001 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
| C218 | 4.7 μF | 16V | CERAMIC CHIP | — |
| C301 | 2.2 μF | 50V | ELECT | 2.17 uF |
| C302 | 2.2 μF | 50V | ELECT | 2.18 uF |
| C304 | 47 μF | 25V | ELECT | 39.5 uF |
| C305 | 47 μF | 25V | ELECT | 39.5 uF |
| C306 | 0.0012 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
| C307 | 0.047 μF | 50V | FILM | 46.65 nF |
| C308 | 0.047 μF | 50V | FILM | 47.01 nF |
| C309 | 47 μF | 25V | ELECT | 38.13 uF |
| C311 | 47 μF | 10V | ELECT | 40.45 uF |
| C312 | 47 μF | 10V | ELECT | 39.75 uF |
| C313 | 220 μF | 10V | ELECT | 190.5 uF |
| C314 | 220 μF | 10V | ELECT | 188.3 uF |
| C315 | 0.1 μF | 50V | FILM | 386 nF |
| C316 | 0.1 μF | 50V | FILM | 385 nF |
| C317 | 0.001 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
| C318 | 4.7 μF | 16V | CERAMIC CHIP | — |
| C401 | 2.2 μF | 50V | ELECT | 2.188 uF |
| C402 | 2.2 μF | 50V | ELECT | 2.166 uF |
| C404 | 47 μF | 25V | ELECT | 39.12 uF |
| C405 | 47 μF | 25V | ELECT | 39.37 uF |
| C406 | 0.0012 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
| C407 | 0.047 μF | 50V | FILM | 46.19 nF |
| C408 | 0.047 μF | 50V | FILM | 47.15 nF |
| C409 | 47 μF | 25V | ELECT | 38.42 uF |
| C411 | 47 μF | 10V | ELECT | 39.89 uF |
| C412 | 47 μF | 10V | ELECT | 40.30 uF |
| C413 | 220 μF | 10V | ELECT | 192.4 uF |
| C414 | 220 μF | 10V | ELECT | 191 uF |
| C415 | 0.1 μF | 50V | FILM | 385.8 nF |
| C416 | 0.1 μF | 50V | FILM | 387.7 nF |
| C417 | 0.001 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
| C418 | 4.7 μF | 16V | CERAMIC CHIP | — |
| C701 | 1000 μF | 16V | ELECT | 792 uF(100Hz) !!! |
| C702 | 1200 μF | 16V | ELECT | 1148 uF(100Hz) |
| C703 | 1200 μF | 16V | ELECT | 1163 uF(100Hz) |
| C704 | 1000 μF | 16V | ELECT | 784 uF(100Hz) !!! |
| C705 | 47 μF | 10V | ELECT | 39.89 uF |
| C706 | 470 μF | 16V | ELECT | 403 uF(100Hz) |
| C901 | 0.1 μF | 25V | CERAMIC CHIP | 118 nF |
| C903 | 0.001 μF | 50V | CERAMIC CHIP | — |
Итак, под замену идут конденсаторы: C214, C701, C704! Остальные уложились в допуск (в основном допуск по паспорту 20%).
Заменим данные конденсаторы, а также добавим во входные цепи отсутствующие. Не забудем добавить резисторы подтяжки и фильтра R908, R909, R910, R911 (22k):
Были впаяны резисторы и конденсаторы отмеченные красным. Но есть небольшой нюанс: посадочные места для элементов указанные на плате были не для каждого элемента, пришлось припаивать компоненты делая точки пайки вручную, наиболее близко похожими расположению указанным на схеме:
Конденсаторы C701 и C704 были заменены на Rubycon 35V 1000uF в горизонтальном положении:
Конденсатор C214 был заменен на аналогичный, но нормальной емкости.
4. Проверка регуляторов GAIN.
Добрались до проверки переменных резисторов (регуляторов громкости), тут у нас настоящие двухканальные ALPS JAPAN (наименование на корпусе) по 20k каждый: RV101 (по схеме): 1-223-599-11 RES, VAR, CARBON 20K/20K (LEVEL FRONT) и RV301 (по схеме): 1-223-599-11 RES, VAR, CARBON 20K/20K (LEVEL REAR).
Регулятор в канале FRONT был заменен на более свежий с донора Sony XM-2022, а в канале REAR разобран, почищен и смазан:
Далее заново собран для канала REAR и оба запаяны на плату. Имеется небольшое расхождение уровня при одинаковом положении ползунка, так что уровень выходного сигнала необходимо будет выставить регулированием положения каждого:
5. Расчёт и установка согласующего узла для работы с DSP.
На этом этапе нам необходимо будет уменьшить уровень входного сигнала с DSP для согласования уровней, наиболее простой способ — добавить делить перед входным каскадом на металлоплёночных (Metal Film) резисторах, о них и о других резисторах для аудиотракта есть целая статья:
Делитель по входу в соотношении 1:3 был добавлен сначала в один канал для теста — подключил тестовый динамик для прослушки — и уже на этом этапе было заметно отсутствие шумов и треска по входу! Ура!) Перекидывание динамика на соседний канал показало четкую разность в уровнях выходного сигнала. И даже на тестовых динамиках очень понравилось исполнение (при этом регулятор GAIN был установлен на 12 часов в обоих каналах). Соотношение и номиналы резисторов были выбраны такими, чтобы не нагружать выход DSP и не вносить значительные изменения по входу усилителя. Но тесты всё покажут) И кстати, был заменен токоограничивающий резистор R704 на 91 Ом.
6. Проведение замеров после внесения изменений (RMAA + меандр).
Все измерения проводим после 15 минутного прогрева усилителя! Нагрузка в виде динамиков (не резисторов!),снятие показаний непосредственно с них.
Для более точного анализа параметров усилителя, проведем два вида измерений: используя программу RMAA и подавая сигнал на вход в виде меандра.
Отчет из программы RMAA (с делителем на входе):
Итог: Наблюдается небольшой подъем АЧХ в НЧ диапазоне, равномерность (в диапазоне 40 Гц — 15 кГц) +0.07, -0.13 дБ — что очень хорошо. По факту результаты должны быть еще лучше — всё связано с методом измерения не совсем подходящей для данной схемотехники усилителя — в данном случае нельзя связывать отрицательный выход каскада с общей землей источника сигнала при измерении…Физика)).
Измерение меандром.
Подадим сигнал в виде Меандра на вход RCA нашего усилителя, сигнал будет иметь следующий вид:
Здесь «полка» и «фронты» идеальные, но при подключении штекера генератора ко входу RCA усилителя, сигнал немного завалится к заднему «фронту» — виновата ёмкость входной цепи усилителя, которая вместе с выходным сопротивлением генератора сигналов образует ФНЧ (фильтр нижних частот). И на выходе усилителя мы видим:
Но ничего страшного, он идентичен входному сигналу. Можно было бы показать на экране осциллографа оба сигнала (входной и выходной), но данная версия осциллографа не имеет изолированных каналов и при соединении щупов объединяются «земли» и возникает много помех во входном сигнале и как итог в выходном (проверено опытным путем). По итогу усилитель, тест сигналом Меандр, успешно прошел!)
Ниже показан скриншот измерения АЧХ усилителя осциллографом при подаче на вход «белого шума»:
Общий итог:
Замена «просевших» конденсаторов, токоограничивающего резистора и добавление недостающих компонентов во входном каскаде усилителя положительно сказались на выходном сигнале, причем это видно как и на проведенных измерениях, так и непосредственно при прослушивании — ооочень приятным стал звук (субъективное мнение!) — четко слышны высокие (детализация), отлично воспроизводятся гитарные и клавишные композиции, красиво подается и исполняется вокал. При прослушивании даже на тестовых динамиках, используемых при замерах как нагрузка, было приятно слушать треки).
Обязательное соединение корпуса усилителя и источника сигнала с общей массой!