Master's Thesis

Design and Construction of Electrostatic Headphones with Preamplifier

Final Thesis 19.83 MB

Author of thesis: Bc. Šimon Kupka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Josef Skácel, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jaroslav Jankovský

Abstract:

This thesis deals with the issue of electrostatic headphones. It also addresses the issue of headphones in general, various methods of their construction, and types of their transducers. The main subject of the thesis is the design and construction of electrostatic headphones, including an electrostatic transducer and preamplifier. The resulting design is subjected to measurements of its final properties.

Keywords:

headphones, electrostatic transducer, electrostatic headphones, headphone preamplifier

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Otázky: Objasněte funkci 2. stupně invertoru s 6SN7 jehož katody jsou přes 1k3 připojeny k -350V a anody přes 63k6 spojeny s +350V tedy zapojení je napájeno 700V. Přitom maximální provozní napětí dle katalogu UA je 250V a mezní napětí 450V? Na membráně byla vrstva kovu jen z jedné strany nebo z obou stran? Jaký vliv by měl druhý případ? Můžete definovat bezpečnost sluchátek? Je zde možnost, že dojde k újmě u posluchače? Jak obvyklé je řešení měniče ve tvaru elipsy? Student obhájil diplomovou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Audio Engineering (MPC-AUD)

Specialization

Audio Production and Recording (AUDM-ZVUK)

Composition of Committee

prof. Mgr. Pavel Rajmic, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Sysel, Ph.D. (místopředseda)
Ing. MgA. Jana Jelínková (člen)
Ing. Petr Honzík, Ph.D. (člen)
Ing. David Leitgeb (člen)

Supervisor’s report
Ing. Josef Skácel, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá návrhem a konstrukcí elektrostatických sluchátek včetně vysokonapěťového elektronkového budiče. Téma považuji za náročné, neboť propojuje oblast elektroakustiky, mechanické konstrukce, technologie výroby elektrostatického měniče, návrhu vysokonapěťových elektronkových obvodů a objektivního měření sluchátek.
Výsledkem práce je funkční prototyp, který byl následně podroben měření elektroakustických vlastností. Za velmi pozitivní považuji zejména rozsah praktické realizace. Student se neomezil pouze na simulaci nebo dílčí experiment, ale vytvořil kompletní funkční zařízení. Dobře je zpracována konstrukce měničů, volba materiálů, řešení statorů, napínání membrány a mechanická integrace do mušlí sluchátek.
Zpracování práce je na dobré úrovni a text je velmi dobře čtivý s minimálním počtem překlepů. Rozsahem splňuje úroveň diplomové práce. Práce s literaturou byla v tomto případě výzvou, protože zapojení s elektronkami již nejsou tak populární. Využitelnost práce je zcela jasná, výsledkem je hotové zařízení, které je určeno ke kvalitnímu poslechu. Aktivita studenta již od začátku práce byla mimořádná a v průběhu práce mě vždy informoval o průběhu jeho postupu a při řešení jakýchkoliv komplikací vždy přišel s velmi kvalitním řešení. Tuto část jeho přístupu hodnotím jako nadstandartní. Celkově je znát, že student vynaložil velmi vysoké úsilí, aby se zařízení podařilo dotáhnout do zdárného konce, což v některých částech byla opravdu výzva. Velmi kladně také hodnotím celkový vzhled vyrobeného zařízení i samotných sluchátek kdy student prokázal i jisté nadání pro design. Celkově práci hodnotím známkou A s celkovým počtem bodů 95. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jaroslav Jankovský

Diplomová práce se zabývá tématem „Návrh a konstrukce elektrostatických sluchátek s předzesilovačem“. Zadání práce je poměrně rozsáhlé, neboť bylo potřeba zpracovat nejen návrh vysokonapěťového elektronkového budiče, ale také samotnou realizaci elektrostatických sluchátek.
Autor zpracoval rešeršní část věnovanou sluchátkům, jejich konstrukcím, měničům a specifikům elektrostatických systémů. V praktické části navrhl a realizoval vlastní elektrostatické měniče, mechanickou konstrukci sluchátek, vysokonapěťový elektronkový budič a zdroj polarizačního napětí. Výsledné zařízení bylo následně podrobeno měření vybraných elektroakustických parametrů. Zadání lze proto považovat za splněné.
Rozsah práce je přiměřený diplomové práci a vzhledem k šíři řešeného tématu jej lze považovat za vhodný. Text je logicky členěn od obecné teorie sluchátek přes specifika elektrostatického měniče až po vlastní návrh, konstrukci a měření. Práce obsahuje řadu schémat, grafů, tabulek a fotografií realizovaného zařízení, což vhodně podporuje její technický charakter.
Po formální stránce je práce zpracována na dobré úrovni. V textu se nachází několik překlepů a slovních obratů, které by bylo možné formulovat vhodněji, tyto nedostatky však zásadně nesnižují srozumitelnost práce. Pozitivně hodnotím zejména dokumentaci praktického výstupu a přehledné zachycení jednotlivých částí realizovaného zařízení.
Za slabší stránku práce považuji menší hloubku některých technických rozborů. U zařízení pracujícího s vysokými napětími bych očekával podrobnější analýzu bezpečnosti, izolačních vzdáleností, napěťového namáhání použitých součástek a možných poruchových stavů. Odborná úroveň práce je celkově dobrá, některé části by však mohly být zpracovány podrobněji.
Celkově práci hodnotím jako kvalitní diplomovou práci s výrazným praktickým výstupem. Autor prokázal schopnost navrhnout, realizovat a změřit funkční elektroakustické zařízení. Práci hodnotím známkou B s celkovým počtem 85 bodů. Topics for thesis defence:
  1. Objasněte funkci 2. stupně invertoru s 6SN7 jehož katody jsou přes 1k3 připojeny k -350V a anody přes 63k6 spojeny s +350V tedy zapojení je napájeno 700V. Přitom maximální provozní napětí dle katalogu UA je 250V a mezní napětí 450V ?
  2. Na membráně byla vrstva kovu jen z jedné strany nebo z obou stran? Jaký vliv by měl druhý případ?
  3. Můžete definovat bezpečnost sluchátek? Je zde možnost, že dojde k újmě u posluchače?
Points proposed by reviewer: 85

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová