Как добиться лампового звучания в транзисторном усилителе. Почему полевые транзисторы лучше биполярных для аудиотехники. Какие схемотехнические решения позволяют улучшить качество звука в УНЧ. Как избежать типичных проблем транзисторных усилителей.

Феномен транзисторного звучания: в чем проблема?

В 1980-х годах с появлением мощных транзисторных усилителей низкой частоты (УНЧ) многие аудиофилы столкнулись с разочарованием. Несмотря на более высокие электрические характеристики, новые транзисторные усилители уступали ламповым по мягкости и естественности звучания. Более того, по субъективному качеству звука они проигрывали даже старым германиевым УНЧ с простейшей схемотехникой.

В чем же причина этого феномена? Почему транзисторные усилители, имея лучшие измеримые параметры, проигрывали ламповым по звучанию?

Основные причины «транзисторного» звучания УНЧ

Многолетние исследования выявили несколько ключевых факторов, обуславливающих специфическое звучание транзисторных усилителей:

1. Глубокая отрицательная обратная связь (ООС), которая порождает переходные искажения из-за запаздывания сигналов в петле ООС.
2. Низкое выходное сопротивление УНЧ из-за глубокой ООС, что может вызывать интермодуляционные искажения в динамических головках.
3. Тепловые искажения, вызванные скачками температуры кристалла транзистора при прохождении сигнала.
4. Различия в спектре гармоник искажений между ламповыми и транзисторными усилителями.

Рассмотрим эти факторы подробнее и выясним, как их можно минимизировать в современных транзисторных УНЧ.

Проблемы глубокой отрицательной обратной связи

Глубокая ООС — характерная особенность большинства транзисторных усилителей. Она позволяет снизить нелинейные искажения и улучшить другие параметры. Однако у этого подхода есть серьезные недостатки:

• Переходные искажения из-за запаздывания сигнала в петле ООС
• Возможность самовозбуждения усилителя на высоких частотах
• «Звонковые» выбросы на фронтах прямоугольных импульсов

Как показывает практика, даже усилители с очень низким коэффициентом нелинейных искажений (КНИ) 0,01% и ниже могут иметь неприятное звучание из-за проблем с ООС.

Преимущества полевых транзисторов для аудиотехники

Одним из эффективных способов улучшения звучания транзисторных УНЧ является применение полевых транзисторов вместо биполярных. Почему полевые транзисторы лучше подходят для аудиотехники?

• Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов близки к характеристикам ламп
• Более линейная передаточная характеристика по сравнению с биполярными транзисторами
• Меньший уровень шумов, особенно на низких частотах
• Высокое входное сопротивление, близкое к входному сопротивлению ламп

Благодаря этим свойствам, усилители на полевых транзисторах могут обеспечить более «ламповое» звучание по сравнению с обычными транзисторными схемами.

Ключевые принципы построения качественного УНЧ

На основе многолетнего опыта разработки и исследования усилителей можно сформулировать несколько ключевых принципов построения высококачественных УНЧ:

1. Входные каскады следует строить на полевых транзисторах или лампах для минимизации искажений на малых уровнях сигнала.
2. Максимальное усиление по напряжению на один каскад не должно превышать 30.
3. Не рекомендуется охватывать обратной связью более одного каскада.
4. Следует разделять функции усиления по напряжению и по току.
5. Между каскадами усиления напряжения желательно использовать повторители для развязки.
6. Для усилительных каскадов, работающих с сигналами около 1 В, лучше использовать транзисторы с высоким допустимым напряжением.

Применение этих принципов позволяет создать транзисторный усилитель с качеством звучания, не уступающим ламповым аналогам.

Спектр гармоник и его влияние на звучание

Важным фактором, влияющим на субъективное восприятие звука, является спектр гармонических искажений усилителя. В этом плане между ламповыми и транзисторными усилителями есть существенные различия:

• В ламповых усилителях преобладают четные гармоники, особенно 2-я
• В биполярных транзисторных усилителях доминирует 3-я гармоника
• Усилители на полевых транзисторах занимают промежуточное положение

Преобладание четных гармоник в ламповых усилителях часто ассоциируется с «теплым» и «мягким» звучанием. Поэтому для получения подобного характера звука в транзисторных схемах важно минимизировать уровень нечетных гармоник, особенно 3-й.

Тепловые искажения в транзисторных усилителях

Одной из проблем транзисторных УНЧ являются тепловые искажения, вызванные изменением температуры кристалла при прохождении сигнала. Как это влияет на звук?

• Коэффициент усиления транзистора может меняться на 20-30% из-за температурных флуктуаций
• Это приводит к появлению интермодуляционных искажений в инфразвуковой области
• Слуховая система человека очень чувствительна к таким искажениям

Для минимизации тепловых искажений рекомендуется использовать выходные каскады с высоким током покоя (класс А) или применять схемы температурной стабилизации.

Роль блока питания в формировании звукового почерка усилителя

Интересно, что даже блок питания может существенно влиять на характер звучания усилителя. Например, в ламповой технике часто используются кенотронные выпрямители, которые обладают током насыщения. Как это сказывается на звуке?

• При больших сигналах анодное напряжение слегка проседает
• Это приводит к изменению крутизны характеристики лампы
• В результате появляется характерная «мягкость» звучания

Подобный эффект можно создать и в транзисторных усилителях, используя специальные схемы стабилизации питания. Это позволяет приблизить звучание транзисторного УНЧ к ламповому.

Практические рекомендации по созданию качественного УНЧ

На основе рассмотренных принципов можно сформулировать несколько практических рекомендаций по созданию высококачественного транзисторного усилителя с «ламповым» звучанием:

1. Использовать полевые транзисторы во входных каскадах
2. Минимизировать глубину общей ООС, ограничиваясь локальными обратными связями
3. Применять высоковольтные транзисторы для расширения линейного участка характеристики
4. Использовать выходные каскады с высоким током покоя (класс А или AB с глубоким смещением)
5. Тщательно проработать схему питания для минимизации пульсаций и наводок
6. Применять качественные пассивные компоненты, особенно в сигнальных цепях

Следуя этим рекомендациям, можно создать транзисторный усилитель, не уступающий по качеству звучания лучшим ламповым образцам.

Схема УНЧ звукового усилителя мощности на полевых транзисторах

Схема пассивного темброблока для настоящего High End.

Оппонент: Так что? Я так понимаю, что темброблок для настоящего High End вообще не нужен!

Автор: Слышится тонкая и глумливая ирония в словах Оппонента.
А ведь в логовах продвинутых аудиофилов устойчиво живёт мнение, что темброблок действительно не нужен, а если и нужен, то лишь для компенсации акустических недостатков звуковоспроизводящей аппаратуры и источников звука.
Я к этим постулатам отношусь без священного трепета, потому как мне нравится слушать басовые составляющие музыкального материала, не только ушами, но и животом, даже если такое звучание не предполагалось исполнителем.

Поэтому, если хочешь знать моё субъективное мнение — темброблок нужен, даже для настоящего High End.

Тут, однако, важно понимать, что во избежание дополнительных искажений, вносимых темброблоком в регулируемый сигнал, в высококачественной аппаратуре следует применять только пассивные регуляторы тембра, т. е. регуляторы, не содержащие частотно-зависимых ООС. Тем более что классический вариант схемы такого частотного корректора был разработан английским инженером Баксандалом ещё в далёком 1952 году.

Вот пример такой схемы, выполненный естественным образом на полевых транзисторах.

Рис.2

Применение полевых транзисторов даёт ощутимые преимущества в звукотехнике даже при режимах достаточно далёких от области насыщения транзисторов, поэтому без долгих сомнений были выбраны малошумящие 2SK117 из числа валяющихся в столе.

Так как пассивные регуляторы требуют низкого выходного сопротивления предшествующего каскада и высокого входного сопротивления последующего, на входе схемы стоит истоковый повторитель на транзисторе Т1.
Усилитель на транзисторе Т2 призван скомпенсировать ослабление сигнала пассивными элементами темброблока, а повторитель напряжения на Т3 — обеспечить низкое выходное сопротивление всего устройства.

В процессе настройки схемы возможно придётся подобрать номиналы резисторов R3 и R13 для получения значений напряжений на истоках Т1 и Т3, указанных на схеме.

Ну вот и всё, ставим точку, содержание раскрыто, форма может быть любой в соответствии с личными пристрастиями и дизайнерскими талантами каждого индивида. А я бы предпочёл старомодный дизайн, стилистически более уместный для ламповых конструкций, и оживил бы конструкцию такой неземной красотой, как индикатор «magic eye» («магический глаз» по-нашему).

Оппонент: Классический дизайн ламповых усилителей с баллонами и всякими красивыми причиндалами наружу, с подсвеченными стрелочными индикаторами, в нашу концепцию как-то не вписывается, да и нет там никаких «magic eye».

Автор: Сам ты классический дизайн с причиндалами наружу.

Все серийные усилители 50-70х годов имели лампы внутри кожуха, были сделаны по всем правилам техники безопасности, а то, что ты считаешь классическим дизайном, не более чем маркетинговый ход малоизвестных современных производителей из области «хозяйке на заметку: как эффективно собрать максимальное количество пыли на отдельно покоящимся агрегате?»

А теперь представь себе жену с пылевой тряпкой на боевом взводе, распознавшей в твоём поганом усилителе опасность для чистоты в хоромах, да опрятности и порядка в каменных палатах.

Почувствовал, как усиливается сердцебиение, глаза округляются, волосы на голове самопроизвольно встают «дыбом», а в животе становится нехорошо? Не пугайся — это не поддающиеся осознанному контролю примитивные врождённые рефлексы.

Получив сигнал опасности, возьми себя в руки, преодолей животный страх, активируй вегетативную нервную систему, сосредоточься… Успокоился — хватай потными ладошками свой усилитель в «классическом дизайне» и на трясущихся худеньких ногах беги к едрене фене подальше от жены, пока бог молнии и грома не покрошил твои красивые причиндалы вместе с баллонами и стрелочными индикаторами.

Так что, не грузи шнягу папаше грузчику, на следующей странице будем делать «magic eye» на светодиодах.

 

vpayaem.ru

Каким должен быть хороший усилитель мощности на транзисторах

Феномен транзисторного звучания УНЧ против «тёплого» лампового звука. История борьбы с феноменом транзисторного звучания уходит в далёкие 80-ые годы. С появлением продвинутых мощных транзисторных усилителей низкой частоты многих гурманов качественного воспроизведения музыки постигло разочарование — новинки с более высокими электрическими характеристиками никак не могли сравниться со своими ламповыми собратьями по мягкости и естественности звучания. Мало того, по «качеству» звучания они субъективно уступали и стареньким германиевым УМЗЧ, выполненным по канонам простейшей схемотехники, присущей ламповым конструкциям. Сотни умных разработчиков чесали свои просветлённые репы в надежде хоть как-то снизить тембральные искажения в транзисторных усилителях, меняли схемотехнику и элементную базу, оживлённо гнались за сверхпараметрами, писали разные статьи, пока не поняли, что к цифрам, указанным в характеристиках усилителя надо относиться сдержанно, а верить можно только собственным ушам. Однако, проиграв глобальную борьбу с лампой за чистоту музыкального звучания УНЧ, обиженные, но не разбитые в пыль транзисторные аудиофилы всё же собрались духом и вынесли на своих плечах ряд постулатов о происхождении в УНЧ пресловутого транзисторного звучания: 1 — Глубокая отрицательная обратная связь, без которой не обходится ни один транзисторный усилитель, порождает переходные искажения, вызванные запаздыванием сигналов в петле обратной связи. 2 — Всё та же глубокая обратная связь обуславливает низкое выходное сопротивление УНЧ. Это, с одной стороны, хорошо, так как повышает коэффициент демпфирования усилителя, но, с другой стороны, чревато возникновением интермодуляционных искажений в динамических головках, что, в свою очередь, вызывает неприятные призвуки, ошибочно принимаемые за искажения усилителя. 3 — Особо продвинутые специалисты упоминают тепловые искажения, которые вызваны скачками мгновенной температуры кристалла транзистора при прохождении сигнала, в связи с изменением рассеиваемой в нем мгновенной мощности. В результате, в процессе усиления музыкального сигнала коэффициент усиления по току (или крутизна) выходных транзисторов плавно (из-за инерции тепловых процессов) изменяется на 20-30%. Эти флуктуации, в свою очередь, становятся причиной инфразвуковых интермодуляционных искажений в УНЧ, к которым ухо слушателя чрезвычайно чувствительно. 4 — Поскольку уравнения, описывающие вольтамперные характеристики полевых транзисторов, практически идентичны ВАХ вакуумных приборов, «правильный» транзисторный УМЗЧ следует реализовывать именно на полевиках. 5 — Не столь важен общий коэффициент нелинейных искажений УНЧ (в ламповых Hi-End системах он часто составляет величину 0,1% и выше), сколь спектр гармоник этих искажений. «Покажите мне график зависимости коэффициента искажений от частоты, и я скажу, как будет звучать усилитель», — написал Владимир Ламм, основатель и идеолог американской компании, занимающейся разработкой и выпуском звукового оборудования «Lamm Industries». ИТАК, подытожим всё сказанное: Идеальный усилитель должен быть построен на полевых транзисторах, иметь неглубокие и максимально короткие обратные связи (в идеале внутрикаскадные), работать в режиме А (для устранения тепловых искажений) и быть однотактным (как обладающий наиболее приятным для уха спектром гармоник выходного сигнала). Последние 2 пункта скорее применимы для усилителей мощности, работающих при максимальных мощностях до 10Вт. Хотя существуют примеры американских мелкосерийных изделий однотактных транзисторных УНЧ и с выходной мощностью, достигающей 150Вт. Правда весит такой агрегат в одноканальном исполнении ни много ни мало — 70кг…! Поэтому для усилителей, работающих в режиме А и при значительных мощностях, предпочтительными являются всё-таки двухтактные схемы. Именно такую схему на полевых транзисторах мы рассмотрели на странице ссылка на страницу. Не так давно я наткнулся на обсуждение темы «Про тёплый ламповый звук». Полемика велась на странице http://www.yaplakal.com/forum7/st/320/topic988477.html и, как это часто водится на любом неспециализированном форуме — никакого особого интереса не представляла… И всё было бы как обычно, если бы не единичный комментарий товарища по имени «aleks49». Поскольку связаться с уважаемым «aleks49» мне не удалось, а мысли, изложенные в комментарии, были хороши: как по форме, так и по содержанию, то «не пропадать же добру», — подумал я и решил привести написанный им материал на этой странице — в полном объёме и авторском изложении. «Итак: Попытаюсь вставить свои 5 копеек. Может быть, мои наработки и наблюдения кому-то помогут правильно сориентироваться. Дело в том, что я всю свою трудовую деятельность занимался ремонтом и настройкой всякой электронной, электромеханической и механической техники. Так как это было оборонное предприятие мелкосерийной продукции, то разнообразие было очень широким. Образование у меня специфическое — спец. училище подводного плавания радиолокационные и телевизионные системы. 8 лет службы на подводных лодках по специальности. В процессе службы так же 2 раза проходил специальную подготовку по быстрому поиску неисправностей в аппаратуре моей сферы деятельности. Работая на «гражданке» в моих возможностях было использование любых лабораторных средств контроля и испытаний электронного оборудования. Эта преамбула нужна для того, чтобы те, кто будет мне оппонировать, могли ориентироваться в какие «дебри» может зайти разговор. Продолжаю. В 70-е я увлёкся разработкой УНЧ. И к 1979 году, повторив большое количество распространённых на то время схем, пришёл к выводу, что транзисторные усилители, построенные по схемотехнике операционного усилителя с глубокой обратной связью, сильно грешат качеством звуковоспроизведения. Несмотря на низкие нелинейные искажения (измерялось измерителем нелинейных искажений) качество звука чем-то страдало. Получалась «каша» на звуке где звучат много различных инструментов. Некоторые инструменты даже в сольном исполнении с трудом узнаются. Никакие эквалайзеры не помогают. Более тщательное исследование явления с помощью специализированного осциллографа (очень древний, ламповый, низкочастотный с высокой чувствительностью) обнаружило, что виной всему очень большое усиление исходных схем с разорванной общей обратной связью. Действительно, такие схемы обладали таким же громадным коэффициентом усиления, как и интегральные ОУ. С помощью общей обратной связи усиление доводилось до нужного уровня и нелинейность устранялась. Но даже усилители с КНИ 0,01% и ниже при этом не удовлетворяли по звучанию. То, что в этом виноват именно транзисторный УНЧ не вызывало сомнений. На тех же акустических системах звучание от ламповых усилителей воспринималось лучше (имелись в наличии два ламповых советских усилителя на 50 и 100W). Измерение КНИ показало, что ламповые УНЧ оказались совсем неидеальнами. КНИ у них достигал 1%. В чём же дело? Работа с хорошим (правильным) осциллографом показала, что транзисторные УНЧ легковозбудимы. Так называемая нулевая точка на выходе совсем не нулевая. На уровне в несколько милливольт там присутствует хаотический колебательный процесс, который превращается в ВЧ генерацию при подаче на вход УНЧ даже самого маленького сигнала. В некоторых случаях эта генерация не превышает нескольких милливольт, а частенько бывает на весь размах напряжения питания. Таким образом, если на вход УНЧ подавать синусоидальный сигнал то в «нулевой» точке это обнаруживается. Если подавать импульсный сигнал, то фронт импульса искажён выбросом. Частота этой генерации на уровне максимальной частоты выходных транзисторов УНЧ. Ко всему прочему выяснилось, что общая обратная связь обладает существенной задержкой. Задержку можно определить с помощью измерения единичного коэффициента усиления усилителя с разомкнутой обратной связью. С хорошими высокочастотными транзисторами это может доходить до 100 и даже 200 кГц. Итого, если усилитель без обратной связи способен усиливать сигнал до 100 кГц то задержка будет составлять 10 микросек. До появления обратной связи на выходе усилителя наблюдается размах выходного сигнала равный всему напряжению питания выходного каскада. При этом имеется ещё дополнительный выброс на переднем фронте. Через 10 микросекунд «срабатывает» обратная связь и с затухающим колебательным процессом сигнал опускается на уровень, который определён обратной связью. Всё это можно увидеть с помощью хорошего осциллографа и присутствует на любом сигнале с любой звуковой частотой. На предельных для данного усилителя частотах присутствуют очень замысловатые виды искажений. Вывод. Виновата схемотехника построения УНЧ. Нельзя рассматривать УНЧ как операционный усилитель. Специфические искажения операционного усилителя улавливаются слуховым аппаратом человека. Как с этим бороться? Полностью отказаться от схемотехники операционного усилителя при использовании в качестве УНЧ. Для УНЧ низкого класса можно это использовать и даже применять интегральные ОУ, но выходной каскад такого ОУ должен обладать большим током покоя. Таких ОУ почти не выпускают. Так называемые микромощные ОУ, хотя и обладают большой единичной частотой, но выход в покое микротоковый. Ламповая схемотехника подсказала выход. В силу специфики ламп (они обладают невысокими показателями усиления и требуют для питания много энергии) не применяется излишнее усиление с последующим охватом общей обратной связью. В лампах используется довольно высокое анодное напряжение, что обусловливает очень протяжённую вольт-амперную характеристику. Перегрузка лампы тоже имеет протяжённую характеристику. Одна из особенностей лампы состоит в том, что и нелинейность у неё несколько иная, чем у транзистора. Здесь уже нужно сравнивать лампу с транзистором с помощью измерения образующихся при усилении гармоник. В ламповом усилительном каскаде чётные гармоники на 5-8 децибелл выше по уровню, чем нечётные. Причём существенное значение имеют только 2-я и 3-я гармоники. Остальные ниже на 20-30 дб. и могут не учитываться. В транзисторном усилителе на биполярном транзисторе 3-я гармоника выше, чем 2-я на 5 дб. но также существенна ещё и 5-я гармоника. На полевых транзисторах 2-я и 3-я гармоники примерно равны и 5-я гармоника не имеет существенного значения. Каскады усиления, построенные для увеличения токовой нагрузки(катодные повторители, истоковые повторители, эмиттерные повторители) не вносят заметных искажений в сигнал. Что можно предпринять для высококачественного усиления. 1. Входные каскады УНЧ необходимо строить на полевых транзисторах и лампах для того, чтобы изначальный сигнал на малых уровнях не приобрёл неисправимых искажений. 2. Максимальное усиление по напряжению на один каскад не должно превышать 30. 3. Не охватывать обратной связью даже 2 каскада. Обратная связь должна существовать только на одном усилительном элементе (лампа, транзистор). Всякие новомодные усилительные микросхемы не должны рассматриваться как единый усилительный элемент. 4. Усиление сигнала необходимо разделить на две функции: усиление по напряжению и усиление по току. После усиления по напряжению необходимо обязательно повторителем разгрузить каскад. 5. Между каскадами усиления напряжения и разгрузкой разделительные конденсаторы применять не нужно, а при усилении напряжения конденсаторы ставить нужно, чтобы вывести рабочую точку лампы или транзистора на линейный рабочий участок. 6. Для усилительных каскадов, работающих с сигналами близкими к 1 вольту, использовать транзисторы с большим напряжением и задавать питание близкое к предельному. Именно таким образом удаётся растянуть вольт-амперную характеристику транзистора и получить большой динамический диапазон. 7. Не сдваивать полевые транзисторы во входных каскадах УНЧ. Иногда применяется такое для уменьшения коэффициента шума. Но такое решение приводит к увеличению нелинейности вольт-амперной характеристики и растёт 3-гармоника. В результате по гармоникам полевой транзистор становится ближе к биполярному. 8. Применять каскодные схемы в анод для ламп и в коллектор для транзисторов. Каскоды через катод или эмиттер не применять т.к. КНИ при этом возрастает сразу до 0,2%. Существует проблема фазоинверторов. Как получить противофазные сигналы с минимумом нелинейных искажений? В дифкаскаде плечи оказываются по характеристикам разные и по усилению, и по нагрузочной способности и по нелинейности. Разгружать дифкаскад лучше всего истоковыми повторителями. И вообще любые каскады усиления напряжения разгружать истоковыми повторителями. Вот те основы схемотехники, которые позволяют получить усиление звука с высокой верностью. Мои соображения по поводу «мягкого лампового звука». Лампа великолепный усилительный прибор для усиления звука и усилители на лампах за счёт растянутой характеристики показывают хороший результат. Но это не значит, что транзистор не способен конкурировать качеством звука. В своё время в 1979 году мне удалось сделать усилитель с качеством звука, не отличимым от лампового. Тогда я применил технологии, которые перечислил текстом выше. Получился усилитель без общей обратной связи с КНИ до 0,4% который не возможно было отличить по звучанию от лампового. Было изготовлено несколько штук разных по назначению УНЧ. Для домашнего использования до 30W и концертного использования до 100W причём для акустических систем с сопротивлением 16 ом и выше. Качество звука оценивалось и сравнивалось работниками музыкальной культуры и лабухами, работающими по свадьбам и т.п. Для сравнения использовались имевшиеся в то время кинотеатральные профессиональные системы на транзисторах с выходными трансформаторами. Выходные трансформаторы никакого преимущества в усилителях на транзисторах не продемонстрировали. Разве только то, что могли согласовать выход усилителя с высокоомной акустикой. Но в случае с изготовленным усилителем, где применялось высокое напряжение питания и высоковольтные транзисторы, по мощностным параметрам он не уступил трансформаторным даже на высокоомной нагрузке. По качеству звука все участвующие отметили «чистоту» звука предъявленного УНЧ. Причём не возникло даже никаких ни у кого сомнений. Оказалось хорошее качество работы: как с микрофоном, так и с гитарами. Для Бас-гитары делали специальный усилитель с ограниченным диапазоном вверх и расширением вниз диапазона. Усилители, которые делал я и мои соратники, по этому делу изготовлялись варварским способом, т.к. не было времени и денег оформлять конструкции в приличную форму. Распаивалось на «слепышах» обычными проводами, имевшимися под рукой. Под рукой тогда имелось большое количество провода МГШВ. Это многожильный провод в шёлковой и виниловой изоляции. Паялось внахлёст, межплатные соединения по месту. Источники питания самые простецкие трансформаторы, диоды, электролиты. Платы обклеивались изолентами и полиэтиленом, иногда газетами или упаковочной бумагой. Всё обматывалось, чтобы нигде не замыкало. Коробку применяли от какого-нибудь прибора с заводской свалки. Всё уминалось и затискивалось. Имелись снаружи только сетевой шнур, тумблер включения, предохранители, регулятор уровня сигнала, регулятор громкости с тонкорректором, гнёзда для входа и выхода. Регулятор громкости был электронным своей конструкции. Для тон-коррекции применялись дроссели (сейчас никто такого не применяет). Никаких регуляторов тембра не применялось. Как оказалось для хорошего усилителя они не нужны т.к. при использовании дома имеется уже нормализованная запись с винила или магнитофона. Никакой необходимости что-то менять в частотах не возникало. Выходной каскад усилителя имел защиту от перегрузки по току на максимальный ток используемых транзисторов. Входной усилитель делался на лампе 6Н16Б или 6Н23П и работал при напряжении 30В. В аноде стоял каскод на транзисторе (динамическая нагрузка), транзистор был германиевый. Разгрузка была эмиттерным повторителем на транзисторе П307. Далее стоял регулятор громкости с тон-корректором. Тон-корректор была возможность отключать. Регулятор громкости не был переменным резистором. Были три кнопки. Больше, меньше и вкл-откл тонкорректора. Схема на полевых транзисторах, максимальный уровень сигнала для такого регулятора 30мВ. Поэтому чувствительность усилителя была 30мВ. Именно при таком сигнале на входе выход получался на максимальную мощность. Внутри усилителя мощности между каскадами стояли фильтры НЧ. Частоты выше 30кГц обрезались, хотя без фильтров характеристика была линейна до 200кГц. К чему я это рассказываю? За всё время УНЧ творчества никогда и ни у кого не возникало даже мысли, что нужны какие-то особые провода, что провода нужно ориентировать в пространстве, что конденсаторы должны быть из меди или золота. Применялись обычные малогабаритные бумажные конденсаторы. Мощность сигнала в межкаскадных передачах мизерная, это не силовые элементы. У кондёра есть ёмкость, ТКЕ и утечка. Больше для него ничего не надо. В силовых цепях да! В силовых цепях важно ещё максимальный ток заряда-разряда. Иначе пластины отлетают. Что касается «теплоты» звука, хочу обратить внимание на следующее. Лампоголики утверждают, что питание для ламп обязательно должно быть кенотронное, иначе звук становится неламповый. Я верю, что это действительно так. Дело в том, что кенотроны характеризуются током насыщения, что приводит к тому, что анодное напряжение слегка проседает при больших сигналах, а крутизна характеристики лампы зависима от анодного напряжения. Поэтому и появляется «мягкость» звучания. По всей видимости, это можно создать и в транзисторных каскадах. Но транзисторные каскады позволяют получить КНИ ниже, чем в лампах, с нечётными гармониками можно тоже побороться и получить приемлемый уровень. С шумами, конечно лампу не победить, но выйти на уровень когда они ниже порога слышимости — возможно. Во всяком случае, в тех усилителях, что я делал, шумы на слух не обнаруживались. Никакого шипенья или шелеста. С гармониками та же история. 3-я гармоника всегда в транзисторных усилителях будет больше, чем в ламповых, но это примерно на 5 дб. Если же динамический диапазон усилителя сохраняется свыше 70 дб. то эту гармонику можно обнаружить только по прибору и никак не обнаружить прослушиванием. Если же транзисторный усилитель без общей ОС даёт КНИ 0.01% на малой и средней громкости (до 10W мощности), то такой усилитель значительно качественнее лампового. Опустить выходную лампу по КНИ ниже 0,2 задача очень сложная и потребует подспорья в виде добавок из транзисторов. В итоге мы опять вернёмся к вопросу — где транзисторное, а где ламповое. Во входных каскадах лампа непревзойдённа из-за своей высоковольтности при милливольтных сигналах. Хочу ещё отметить, что УНЧ на транзисторах без ОС тоже обладает мягкостью звучания и чёткостью звуковой картины, как и ламповые. Проблема только в том, что этот звук мало кто слышал. Только народные умельцы и их окружение». Это сообщение отредактировал aleks49 — 12.01.2017 — 21:47

vpayaem.ru

Cхема и описание работы лампового гитарного усилителя Marshall

Hi Gain Master Volume MK III и Hi Gain Dual Reverb — начало исследования:
1. Предусилитель — формирователь чистого лампового звука, лёгкого овердрайва
и глубокого перегруза.

Серия JCM900 изначально вышла под рекламным слоганом: «Усилитель, в котором вам не захочется ничего модернизировать».
По сравнению с предыдущими моделями — усилители серии JCM900 звучат не только более «остро» и «резко» на перегрузе (что большинством музыкантов было расценено как шаг к более современному звуку), но и обладают по сравнению с 800-ой серией намного более чистым и приятным неперегруженным звучанием.

И тут ясен пипидастр, что главным ответственным за звук в любом ламповом маршаловском гитарном аппарате, будь то комбик или голова, является предварительный усилитель, в котором и происходит основная церемония формирования АЧХ и динамических процессов всего изделия.
Причём, попытки имитировать данное легендарное звучание посредством транзисторных построений, в большинстве случаев к ожидаемому результату не приводит. И связано это не с неспособностью транзисторов «звучать по ламповому» (ВАХ полевых транзисторов достаточно близки к ламповым), а с игнорированием тонких нюансов и схемотехнических изысков «непростых» британских специалистов.

Так что давайте рассмотрим схему узла предварительного усиления «Marshall JCM900» и попытаемся разобраться — для чего нужна та или иная деталюшка.

Рис.1

Большинство музыкантов, решившихся на самостоятельное повторение данного усилителя, взяли за основу не оригинальную схему, приведённую производителем, а более удобную для прочтения — схему с сайта www.heavypage.narod.ru, гуляющую в сети. А потому и не включили в состав своих поделок цепочку R9, D1 (Рис.1). А зря! Практически во всех схемах, разработанных и вылизанных как котовьи причиндалы просвещёнными британцами, всякая деталюшка аккурат стоит на своём месте и каждая выполняет свою важную функцию.

Входной каскад на элементе V1.1 — это обычный усилитель с общим катодом. В его функции входит не только усиление входного сигнала, но и некоторое обогащение его спектра частотами 2-ой гармоники, что особенно ощутимо при звучании чистой (неперегруженной) гитары, либо при низком уровне перегруза. Для того, чтобы каскад лучше справлялся с этой задачей, его рабочая точка аккуратно смещена вверх по отношению к середине передаточной характеристики.
Коэффициент усиления каскада зависит от параметров используемой лампы и может находиться в интервале 33…37дБ.

Цепочка R5, C4 — это простейший ФНЧ 1-го порядка, который с учётом выходного сопротивления предыдущего каскада имеет частоту среза 3,6кГц.
Далее следует очень хитро-включённый (между сеткой и катодом) потенциометр R6, выступающий в качестве первого регулятора усиления.

При низких уровнях входного сигнала, усилительный каскад ОК на элементе V1.2 имеет усиление примерно такое же, как и предыдущий. При увеличении же величины напряжения на катоде V1.2 сверх уровня открывания диода D1, значение усиления отрицательной полуволны остаётся прежним, а положительной — повышается на несколько дБ.

С9-С11, R11-R13 — это частотозависимый регулятор усиления с глубиной регулировки 20дб.
АЧХ данного регулятора имеет ярковыраженную зависимость от угла поворота потенциометра R12, позволяя минимизировать тембральную зависимость выходного сигнала от степени его ограничения (перегруза).
Выход регулятора подключён к диодному ограничителю амплитуды сигнала и выполнен по схеме, сочетающей в себе комбинацию диодного моста Br1 и одиночного диода D2. Диодный мост содержит внутри себя элементы с малым прямым падением напряжения и явно был выбран разработчиками не из соображений экономии. Не стоит пытаться заменить эту комбинацию на что-то другое.

С ограничителя сигнал поступает на очередной каскад ОК, выполненный на элементе V2.1. По большей части он выполняет ту же функцию, что и V1.1 — обогащает сигнал чётными гармониками.
Каскад на V2.1 — это катодный повторитель, имеющий относительно низкое выходное сопротивление, необходимое для корректной работы трёхполосного темброблока (или эквалайзера, как его называет производитель), реализованного на R18-R21, C14-C16.

Ну и завершающая цепь — это резистивный делитель R22-R23. Он осуществляет уменьшение уровня поступающего на него сигнала до значений, приемлемых для работы последующих каскадов.

А вот теперь можно расслабиться, выкурить сигаретку и посмотреть форму выходного сигнала при различных положениях регулирующих элементов.
Итак. Темброблок я отключил, выходной делитель R22-R23 оставил, на вход подал синус частотой 1кГц и амплитудой 100мВ.

.

.

.
Рис.2

Поскольку диаграммы, изображённые на Рис.2, никаким боком не являются японскими комиксами, то и рассматривать мы их будем слева направо и сверху вниз.

Первая диаграмма соответствует уровню усиления блока 40дБ. Этот режим является относительно близким к началу ограничения сигнала и считается предпочтительным для получения на выходе чистого (неперегруженного) звука.
Кг равен 1,35%, преобладающей является 2-ая гармоника, уровень 3-ей ниже её на 8дБ, остальные находятся на уровне шумов и в расчёт могут не приниматься. Вот он — знаменитый ламповый звук.

На второй диаграмме (усиление 45дБ) — лёгкий перегруз, так любимый многими блюзменами.

На 3-5 диаграммах — усиление: 50, 60 и 70дБ. Несмотря на почти 20-кратное (по отношению к началу перегруза) увеличение амплитуды сигнала, идёт постепенное, мягкое и практически симметричное ограничение.

И наконец, последняя диаграмма — уровень усиления 75дБ (или в 5600 раз по напряжению). Налицо потеря симметрии выходного сигнала, что подсыпет немного песка в звучание инструмента…. Однако как «Редкий щегол со шнобелем дочешет до середины Днепра. А если дочешет, так гикнется и копыта отбросит», так и редкий музыкант вывернет до максимума ручку усиления маршаловского JCM900.

И для кучи приведу графики изменения АЧХ усилителя в зависимости от положения потенциометра 2-го регулятора усиления (R12).

.

.
Рис.3

На первом рисунке (Рис.3) приведена АЧХ (с максимальным подъёмом характеристики 5,8кГц), соответствующая положению регулятора, при котором обеспечивается минимальное усиление.
На последнем (с максимальным подъёмом 1кГц) — соответствует положению максимального усиления.
Между ними — характеристики с промежуточными положениями регулятора.

 

vpayaem.ru

Симметричный УНЧ на полевых транзисторах IRF: 0jihad0 — LiveJournal

Промышленные модели неизменны многие десятилетия и при том бестолковы, хотя последнее время дело вроде пошло на поправку. Речь не о электролитах,  тороидальности трансформаторов и прочих дилетантских бреднях, есть определённые функциональные недостатки.

Во-первых это опасно высокое напряжение на выходе для наушников и полное отсутствие какой либо их защиты. Если случайно установить громкость выше допустимого они просто горят, проверено.

Во вторых,  регулятор громкости общий,  приходится перед включением или отключением акустики его крутить.

Сами наушники не отключаемы, и если у них хорошая чувствительность есть хороший шанс познакомиться в ночи с участковым полицаем, включённую акустику можно и не заметить.

Неоправданно высокая чувствительность около 100мв, при том что выходное напряжение стандартных компонентов 1 —  2В. Перегруз на 10 часов рег. громкости это просто замечательно, особенно когда горят наушники.

Нулевая ремонтопригодность при низкой надёжности. Если отходит кнопка, а в моём DENON PMA 700AE это началось через пару лет, легче продать и забыть как страшный сон.
Эти недостатки должны быть устранены.

В качестве основы УМ выбрана зеркально симметричная схема. Её преимущества: ноль на выходе без балансировки, отсутствие переходного процесса на выходе, что позволило отказаться от коммутации выхода. Как показала практика искажения почему-то  сильно зависят от качества контакта.

Других серьёзных преимуществ схема не имеет, хотя нередко используется в топовых моделях, но это скорее из-за красивой симметричности.

Цепочка c25r97 ограничивает ВЧ на входе. Устойчивость усилителя и стабилизация переходной характеристики достигается коррекцией конденсаторами с35 с43.

Полевые транзисторы применены исключительно из-за дешевизны. К гармоник с ними получется несколько меньше чем на биполярных из-за более высокого К передачи с разомкнутой ОС, но заметно растет с частотой, чего с человеческими транзисторами не наблюдается. Есть мнение, что с полевиками выходное напряжение меньше из-за большого напряжения исток-затвор, не подтвердилось, на биполярных при больших токах падение ещё больше.

На вч происходит перезаряд затворной ёмкости на пиках сигнала, но применение биполярного предоконечного повторителя ничего не даёт. Искажения снижаются резисторами в затворах, и конденсаторами в эмиттерных цепях УН, увеличивающих петлевое усиление на вч.

R123 замыкает петлю ОС без выходных транзисторов и нужен для пуско-наладочных целей.

Заметное снижение искажений дало отделение питания предоконечных каскадов при помощи диодов vd1vd2. Применение вместо них сопротивлений 100 ом бесполезно.

Основные технические характеристики:
Выходная мощность на 6 Ом при Кг не более 10%—————— 55 Вт
К гармоник при Uвых 5.5В, 1000Гц, 5 Ом, не более————— 0.03 %
Максимальное входное напряжение———————————1,8В
Выходное напряжение на 6 Ом———————————— 18.5 В

Шумы измерить невозможно, но они довольно малы, субъективно не хуже чем у лучших промышленных образцов. УМ практически бесшумен.

Помехи с частотой сети отлично компенсируются и чрезвычайно малы.

Достоверно измерить параметры говеным кодеком ALC662 не выходит, поэтому измерения производились с телефоном самсунг галакси в качестве источника, удивительно, но это дало  лучшие результаты, хотя на спектрограммах в основном его гармоники. Так или иначе нужно мерять на нормальной аппаратуре, что пока невозможно.
Предварительные результаты
http://0jihad0.livejournal.com/3344.html
ТТХ сняты при токе покоя 75мА. Увеличение тока покоя выше 200мА снижает искажения на порядок, но требует большого радиатора. Практического смысла не имеет.

Меандр 28 КГЦ, размах 15В. Предварительный с фильтром радиопидараса + УМ.

Схема

Для защиты от радиопидараса US6IUP применён фильтр r8c3.

Предварительный усилитель на ОУ работает на высоких выходных напряжениях до 10В для получения минимальных искажений. Он же усилитель для наушников. Раздельные регуляторы громкости установлены на выходе. Регулятор для наушников группы А, других и нет. Громкость группы В. 50к тоже потому, что других нет. Резистивный делитель на входе УМ сильно снижает шорохи регулятора, замыкает вход для получения минимальных шумов, и позволяет отказаться от экранированных кабелей.

С выходов УМ и УП сигнал поступает на узел защиты от постоянного напряжения и перегрузки. Развязывающие сопротивления должны быть разными, на случай пробоя противоположных плеч, но тогда тоже не было, а сейчас лень.  Порог по переменному напряжению определяется постоянной времени r87c24 а по постоянному Ку оу da7 и не превышает 0.5В. Логика реализована на vt25vt26. Последний нормально открыт, реле к1 включено.Отрицательное напряжение с оу закрывает vt26, а положительное открывает vt25, который закрывает vt26, реле обесточивается, усилитель отключается от сети. Включение невозможно до разряда с24.

Триггерная защита от любых токовых перегрузок реализована на vt10.11.21.22.Так как скорость работы такой защиты очевидно не велика, она изначально предполагалась только по положительному полупериоду, но показала высокую эффективность, неоднократно спасая последние пары транзисторов, после чего была дополнена тем что было под рукой.

Все реле питаются от отдельного выпрямителя, нагруженного r75 для быстрого разряда ёмкости при отключении.

Коммутатор выполнен на  триггере dd1, и в дежурном режиме должен питаться от литиевой батарейки, но оказалось что заряда танталового с29 достаточно, чтобы поддерживать уровни втечение суток, батарея не используется. Для исключения потребления тока в дежурном режиме ключи выполнены на полевых транзисторах.

Конструктивно усилитель выполнен ввиде моноблока в стандартном польском корпусе.  Доступ к любой детали возможен без распайки. Малогабаритные радиаторы вынесены наружу, что в несколько раз уменьшает необходимую площадь, хотя, конечно, маловаты, максимальный разогрев 65град. Радиаторы соединены с корпусом через r99, таким образом реализуется «вонючая сигнализация» при замыкании транзистора на радиатор.

Катушки выполнены соединительным кабелем на оправках 5мм по 15 витков.

Витые трансы ТП и ТС всем хороши, кроме того что они гудят, из-за чего использовать их в более-менее приличной технике нельзя. Но если нет выбора то можно. Побороть гул удалось установкой на «амортизаторы» из какой-то вспененной резины из советских запасов, может полиуретана, толщиной 20мм. Современного аналога не встречал, ближе всего белая теплоизоляция от трубок кондиционеров, но она тоже сминается, а значит не годится.

платы:
http://edisk.ukr.net/get/373609927/%D0%B1%D0%BF.lay6
http://edisk.ukr.net/get/373609932/%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB.lay6
схема:
http://edisk.ukr.net/get/374508122/%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C.spl7

0jihad0.livejournal.com

Усилитель с HI-END качеством звучания

РадиоКот >Схемы >Аудио >Усилители >

Усилитель с HI-END качеством звучания

Вашему вниманию представляется усилитель с очень мягким, как ламповый усилитель звуком, но превосходящий ламповые усилители по другим параметрам (отношение сигнал/шум и нелинейные искажения).

Воспроизводимый звуковой диапазон: от 10Гц до 25кГц

Соотношение сигнал/шум:  не ниже 92dB (не взвешенное)

Нелинейные искажения: 0,001%

Подтолкнуло меня к созданию такого усилителя, любовь к очень хорошему и качественному звуку.

Пересмотрев массу всевозможных схем, сделал небольшой набросок принципиальной схемы усилителя. Позже столкнулся с поиском хорошего по качеству звучания операционного усилителя, занял такой поиск микросхемы в интернете на тот момент около 2 недель.

Первое условие — этот операционный усилитель должен быть высоковольтным, второе — очень качественным по соотношению сигнал/шум. До этого я собирал неплохие усилители на отечественной элементной базе микросхемах К544УД2 и К574УД1, а также на мощных выходных транзисторах КТ818 и КТ819. На тот момент их параметры меня полностью устраивали.

Но с появлением на наших прилавках современной импортной техники требования к такому усилителю стали намного выше, хотелось очень качественного звука, сравнимого по звучанию с ламповыми усилителями.

Итак, со всеми компонентами я определился, началась непосредственная сборка самого усилителя, а поскольку в то время я работал в сервисном центре, то и настройку со сборкой делал на работе в свободное от ремонта время.

Первый вариант усилителя выглядел так – это было только начало.

Поскольку на тот момент у меня еще не было ни корпуса, ни окончательно разведенных плат, устройство было собранно в коробке от упаковок ДВД проигрывателей. В таком виде оно проработало около месяца, и никаких казусов в работе не произошло.
После этого я плотно взялся за разводку печатных плат и вот что из этого вышло.

Ну и как выглядят платы промышленного производства:

Схемотехника усилителя довольно проста в сборке и не содержит дефицитных элементов.
Все компоненты можно приобрести на любом радиорынке.
Классическое схемопостроение как входного, так и выходного каскадов, позволило выполнить очень простую в сборке схему усилителя и что немало важно нет никакой необходимости в его настройке.  Да именно в настройке он не нуждается, поскольку в схеме нет регулирующих элементов подстройки токов покоя выходного каскада, системы термостабилизации и т.п.

После сборки усилителя необходимо после включения в сеть проверить на выходе усилителя постоянное напряжение, оно должно быть в диапазоне +20/ -20мВ, при этом вход усилителя нужно замкнуть на землю. Если это напряжение находиться в пределах нормы усилитель готов к работе, не забудьте только выпаять перемычку по входу.
На операционном усилителе собрана схема усиления по напряжению, с коэффициентом усиления приблизительно на 25. Транзисторы VT1, VT2, VT5, VT6, VT7 и  VT8 включены по схеме ОЭ и выполняют функцию усилителей тока с коэффициентом 10.
 На транзисторах VT3 и VT4 собрана схема термостабилизации самого усилителя, и они, как и выходные транзисторы также находятся на радиаторе. Если эти транзисторы не будут укреплены на радиатор, то усилитель мгновенно нагреется до температуры свыше 90 градусов.
Максимальная температура нагрева усилителя при нагрузке и длительной его эксплуатации составляла 70 градусов.
Катушка L1 содержит от 16 до 20 витков намотанные в один слой провода ПЭВ-2 1мм.
Конденсаторы С2 и С7 желательно использовать металлобумажные, а остальные многослойная керамика.
Транзисторы можно использовать импортные, подходящие по параметрам.
При определенных изменениях в схеме мощность данного усилителя можно поднять до 100Вт.

Ниже прилагается фото собранного усилителя:

К сожалению, я не мастер по металлу и дереву, но вот что у меня из этого вышло.
Данный усилитель работает достаточно надежно уже на протяжении 8 лет и никаких проблем не происходило. Качество его звучания очень пристойное, где-то и превосходящее ламповые усилители по мягкости звука, не говоря о шумах и нелинейных искажениях самих ламповых усилителей. Да-да я не оговорился.
Были произведены сравнения по качеству звучания с такими моделями как NAD, Rotel, Arcam и Yamaha, данная схема усилителя превзошла все выше перечисленные модели по мягкости и качеству звука.
Существует два варианта плат под левую сторону и правую сторону, в архиве находится только левая сторона разводки платы.

Файлы:
Печатная плата в формате SL 5.0.

Все вопросы в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Простой однотактный усилитель Зена на полевых транзисторах

Нельсон Пасс — классический вариант однотактника, работающего в режиме А, от идеолога технологии Zen.

«Хотя при выборе компонентов аудиосистемы технические характеристики принимаются во внимание, ухо всегда будет главным арбитром качества звука, а обо всех нюансах музыкального звучания, о предпочтительном или нежелательном характере звуковоспро- изведения можно судить только субъективно. Результаты типовых аудиоизмерений никогда не имели ничего общего с музыкальной реальностью, а были лишь грубым ориентиром при разработке аппаратуры.
Пример однотактного лампового усилителя иллюстрирует ограниченность измерений в описании музыкальности аудиокомпонентов. Все подобные усилители обладают до смешного плохими техническими параметрами: у них большие нелинейные искажения, абсурдно низкая выходная мощность (чаще всего, менее 10 Вт на канал), не с любой акустической системой они способны нормально работать. И тем не менее, однотактный усилитель обладает такой непосредственностью в общении с музыкой, в которую можно поверить, только услышав».
(Роберт Харли, Энциклопедия High-End Audio, 2000).

Итак, стартуем. Тема сегодняшней нашей передовицы — транзисторные однотактные усилители, естественным образом, работающие в режиме чистого класса А.

И начнём мы знакомство с транзисторными однотактниками с конструкции Нельсона Пасса (Nelson Pass) — главного идеолога УМЗЧ по технолошии Zen (далее усилители Зена), а по совместительству — руководителя лаборатории «Pass Labs».

Во всей линейке транзисторных усилителей Нельсона Пасса данная реализация является одной из самых первых и, по мнению многих любителей однотактного лампового звука — наиболее приближённо повторяет звучание вакуумных одноклассников.

«Наша цель — не ракетостроение; наша цель сделать аппаратуру для прослушивания музыки. Если мы применим такой подход, называя его искусством, а не наукой — то это будет прекрасно.
Насколько простую схему мы можем сделать, чтобы она хорошо работала? Очевидно, усилитель с одной ступенью усиления будет самым простым.

А как мы сможем получить качественный звук от однокаскадного усилителя? Есть единственное простейшее решение: однотактный усилитель, работающий в классе А », — написал в преамбуле своей статьи уважаемый идеолог усилителей Зена.

Приведу схему со страницы сайта автора &nbsphttps://www.passdiy.com/project/amplifiers/the-zen-amplifier и многочисленное количество раз перерисованную на полях интернета.

Рис.1

Важно!!! Уважаемый автор, а вместе с ним и многочисленные «копировальщики» забыли указать на схеме жизненно необходимую деталюшку — антипаразитный резистор в цепи затвора R11.

Данный резистор следует подпаивать непосредственно к выводу транзистора (либо на расстоянии от затвора, не превышающем 5мм). В противном случае при значительном токе покоя полевика, необходимом для его работы в режиме А, практически со 100% вероятностью к полезному выходному сигналу приклеится паразитный, с частотой 15…18 МГц, который низкочастотным осциллографом ещё и хрен зафиксируешь. Результат — повышенные динамические и интермодуляционные искажения и комментарии на форумах типа: «А я спаял усилитель, а звучание чего-то не впечатлило».

А теперь описание от автора.

На Рис.1 показана полная схема усилителя.
На VT3 собран каскад усиления, на транзисторе VT2 — источник тока. Узел на транзисторе VT1 служит для регулировки режима транзистора VT2, а цепь R2R3С1 — для фильтрации пульсаций питания.

Ток, проходящий через VT2, вызывает падение напряжения на R2, и когда оно достигнет 0,66 В, транзистор VT1 начнёт открываться, что ограничит напряжение затвор-исток VT2 примерно на уровне 4 Вольт. Равновесие наступит при постоянном токе через VT2 около 2А.

Антипаразитные резисторы R4 и R5 улучшают стабильность петли регулировки и предотвращают паразитные колебания тока через транзистор VT2. Этот же постоянный ток 2 А будет протекать и через транзистор VT3. Резистор R8 и потенциометр R9 создают цепь обратной связи по постоянному току, которая управляет затвором VT3, поддерживая напряжение на нём около 4 В и позволяя установить напряжение на стоке VT2 равным половине напряжения питания (около 17 В).

Входной сигнал через R7 и С2 поступает на затвор VT3, а выходной проходит через С3 на громкоговоритель. Резисторы R1 и R10 служат для разрядки конденсаторов С2 и С3. Стабилитрон VD1 защищает затвор VT3 от вероятных высоковольтных помех, возникающих в моменты переходных процессов.

Рис.2

На Рис.2 показан рисунок печатной платы двух каналов усилителя. Фольга со стороны монтажа деталей не удалена и используется в качестве экрана.

Основным требованием, предъявляемым к МОП-транзисторам, является способность надёжно непрерывно рассеивать 30 Вт. Это означает, что паспортная мощность транзисторов должна быть не менее 125 Ватт. Транзисторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 50 В, и я полагаю, что их максимальный постоянный ток должен быть 10 А или более. Я выбрал транзисторы фирмы International Rectifier.

Крайне важным элементом является радиатор. Для каждого канала он должен обеспечить непрерывный отвод 70 Вт тепла при температуре окружающей среды 25 градусов по Цельсию. Менее эффективный теплоотвод сократит срок службы МОП-транзисторов.
Если в процессе работы усилителя вы обнаружите, что не можете коснуться радиатора, я рекомендую использовать вентилятор.

Силовой трансформатор должен обеспечить переменное напряжение около 25 В при токе 6 А для каждого канала. Ёмкость электролитического конденсатора, следующего после диодного моста — 22000 МкФ. Хотя фактическое потребление постоянного тока составляет ровно 2 А на канал, фактор мощности, создаваемый зарядкой конденсаторов блока питания, приводит к большему рассеянию мощности трансформатора, чем предполагалось, исходя из 2 ампер. В моей реализации силовой трансформатор имеет 2 отдельные вторичные обмотки для каждого канала, однако приемлемо запитывать оба канала от одной — общей.

Настройка усилителя Pass ZEN.

После того, как вы закончили сборку усилителя, подключите его через предохранитель к источнику питания. Если предохранитель питания не сгорит, вы должны будете установить напряжение около 0,66 В на резисторе R6, а постоянное напряжение на стоке VT3 — около 17 В. Подключив эквивалент нагрузки 8 Ом и подав на вход сигнал, с помощью потенциометра R9 добейтесь симметричного ограничения выходного сигнала. Проведите повторную регулировку после того, как усилитель полностью прогрелся.

Выходной импеданс усилителя составляет приблизительно 1 Ом с коэффициентом демпфирования около 8.
Не все громкоговорители подходят для однотактных устройств, потому что им нужен: либо более высокий коэффициент демпфирования, либо их импеданс ниже 8 Ом, либо для их нормальной работы требуется больше 10-ти ватт. Однако существует довольно много динамиков с импедансом 8-16 Ом и чувствительностью в диапазоне 90-100 дБ, которые вполне подходят для данного усилителя.

Входной импеданс составляет 4,75 кОм, а усиление — около 8,5 дБ. Это означает, что усилитель должен работать от активного источника, способного выдавать на выходе 3,5 вольт и иметь выходное сопротивление — не более 470 Ом.

Так как это звучит? С правильным динамиком — просто замечательно!

Нельсон Пасс, 1994.

Впоследствии описанный выше усилитель Зена был доработан автором — цепи ООС по постоянному и переменному току были разделены, что позволило несколько снизить коэффициент гармоник при максимальной мощности. Схема доработанного усилителя приведена на Рис.3.

Рис.3

На этом всё! А на следующих страницах будем знакомиться с другими реализациями однотактных усилителей на полевых транзисторах.

 

vpayaem.ru

Схема усилителя класса AB на полевых транзисторах мощность150 Вт

Схема усилителя мощности звука — 150 Вт

Схема усилителя. В этом материале мы вместе с вами рассмотрим довольно простой усилитель звука с выходной мощностью 150 Вт при нагрузке 4 Ом. Схема в достаточной степени качественная, можно даже сказать высококачественная.

Усилитель выполнен на транзисторах, за основу была взята базовая схема изобретателя Хун-Чан Лина. Мной в топологию данного аппарата практически ничего не добавлено. Но вместе с тем, усилитель разработан в сверх-упрощенном варианте, не теряя при этом надежности и превосходного звучания. Отличительная черта схемы заключается в ее непосредственности и одновременно в повторяемости.

На принципиальной схеме представлен усилитель мощности, имеющий в оконечном тракте две пары мощных полевых транзисторов. Печатную плату, которого вы найдете ниже, в приложении.

Выходной каскад усилителя обеспечен надежной электронной защитой от короткого замыкания в акустике. Принципиальная схема усилителя была усовершенствована в конце 2017 года.

Технические данные транзисторного усилителя

Сам усилитель не привередливый, не предъявляющий высоких требований к электронным компонентам.

Резисторы

Постоянные резисторы, помимо отдельно отмеченных на схеме, нужно выбирать из расчета 0,25Вт рассеиваемой мощности. Сопротивления желательно устанавливать типа МЛТ или зарубежные аналоги из категории металлопленочных, которые создают меньше фонового шума.

Подбор компонентов

Использовать в схеме прецизионные резисторы, точность которых составляет от 0,001% до 0,5% нет никакой необходимости, вполне нормально будет применение резисторов с точностью 10%. В отличии от резисторов, здесь особое значение имеет качество конденсаторов. А именно тех, которые установлены в сигнальном тракте — это C1 и C5, вот к ихнему подбору нужно отнестись со всем вниманием.

Эти емкости, один из которых электролит, другой пленочный, лучше всего взять какой нибудь известной фирмы. Конечно данный совет необязателен, но все же. Чем качественнее будут компоненты установленные в цепях прохождения звукового сигнала, тем ярче будет звуковая картина на выходе. Схема усилителя предполагает электролитический конденсатор С5 на 220µ х 16v, но его желательно поставить не полярный, с таким же номиналом. А в случае, если такового нет, то допускается установка полярной емкости.

Несколько важных советов:

• При выборе электролитических конденсаторов, обращайте принципиальное внимание на фирму-производителя. Никогда не связывайтесь с такими «компаниями» из поднебесной как Elzet, Chang и нескольких других им подобных.
• Ни при каких обстоятельствах вы не должны применять электролитические емкости изготовленные еще при Советском Союзе. Дело в том, что прошло с тех пор уже много лет, и они вполне вероятно полностью высохли, следовательно, их емкость не гарантирует нужных электрически характеристик.
• Установленные в схеме емкости С9, С10, С11, С12, С3, С4 – это электролиты, их функция заключается в фильтрации постоянного напряжения питания. Поэтому, требования к ним высокого качества можно игнорировать. Однако, китайские емкости все же ставить не рекомендуется, особенно когда обозначенная на них фирма вам незнакома. Это относится и к советским конденсаторам — помните, что они могут оказаться высохшими!

Конденсаторы

Подбор номинальных напряжений данных конденсаторов, нужно выполнять согласно указанным значениям в схеме. Емкости С13, С14 относятся к классу само восстанавливающихся конденсаторов, у которых в качестве диэлектрика применяется пленка. Они не являются полярными. Что касается номиналов напряжений для них, то их следует также подбирать согласно указанным у схеме значениям, исходя из максимального напряжения питания усилителя.

Тоже самое и с их качеством, которое принципиального значения особо не имеет. Тем не менее, придерживайтесь всегда привычки использовать комплектующие такие, чтобы потом за них не переживать.

Транзисторы

По полупроводникам, в частности транзисторов можно сказать только одно. Главным условием здесь должно быть: устанавливать только то, что обозначено в схеме. Избегайте применения транзисторов аналогичных указанных там, только советского производства, особенно с датой выпуска конца 80-х годов.

Как уже говорилось выше, аппарат довольно надежный, и схема усилителя рассчитана на стабильную работу выходного каскада в классе AB. В связи с этим, необходимо обеспечить оконечному тракту существенное охлаждение. Определяющим фактором качественного рассеивания выделяемого транзисторами тепла является площадь радиатора. Например; для устройства имеющего 1Вт выходной мощности, потребуется теплоотвод из алюминиевого сплава с размерами 14-18см².

Толщина основания теплоотвода никогда не помешает, если она несколько больше расчетной и позволяют габариты усилителя. Требующую площадь теплоотвода рассчитывают с помощью формулы:

S=Pвых*(1-КПД)*(12..18), где Pвых — выходная мощность усилителя. Для 150Вт’ного усилителя площадь радиатора должна находится в пределах: от S=150*(1-0,6)*12=720см2, до S=150*(1-0,6)*18=1080см2.

При использовании в конструкции системы принудительного охлаждения с применением вентиляторов, площадь радиаторов можно значительно уменьшить. Но в таком варианте возникает шум от работающих вентиляторов, хотя, для кого, что важнее, увеличение площади теплоотводов либо шум с некоторым количеством пыли.

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности установленная на выходе звуковой цепи, представляет из себя бескаркасный дроссель, содержащий 18-20 витков, намотанный на стержне Ø 8мм медным проводом сечением 1,5 мм². Абсолютная точность катушки здесь особой не играет роли.

Выходная мощность усилителя, как известно, определяется значением питающего напряжения. При известном комплексном сопротивлении акустики, и исходя из требуемой мощности на выходе, можно определить по данному графику какое нужно питающее напряжение для усилителя.

Выходной каскад

Если вы устанавливаете только две пары транзисторов в выходном тракте, тогда не стоит поднимать напряжение питания больше +/- 45v, несмотря на то, какое сопротивление в акустической системе. Для корректной работы аппарата с установленными в оконечном каскаде двух пар транзисторов, какие указаны в схеме, оптимальное решение — 150 Вт. В том случае, когда установлено четыре пары выходных ключей, то тогда возможно увеличить питающее напряжение до значения +/-60v. Благодаря такому напряжению питания, при сопротивлении в нагрузке 4 Ом, усилитель раскачает мощность на выходе до 380Вт.

Схема усилителя не требует никаких дополнительных настроек и начинает работать сразу же по окончанию сборки. Кстати, аппарат не требует даже начальной установки тока покоя.

Устранение неполадок</3>

Важно! Какие могут возникнуть проблемы при первом включении усилителя после завершения сборки. На выходных клеммах присутствует постоянное напряжение, появился специфический запах горелого, идет ощутимый перегрев, происходит самовозбуждение. Здесь, вероятнее всего вы где-то, что-то недоглядели.

Во первых нужно проверить правильность и качество монтажа, печатную плату очистить от горевшего флюса, образовавшегося при пайки. Далее нужно удостоверится в корректности установки установки резисторов, на предмет соответствия их номиналов со схемой. Также обратите внимание на цоколевку транзисторов.

Здесь представлена печатная плата усилителя после травления:

Схема усилителя имеет раздельную шину заземления для сигнального и силового трактов, тем самым исключается возможность образования фонового искажения.

Места подключения на печатной плате:

• IN — вход сигнала.
• sGND — входная земля (земля от источника сигнала).
• OUT — выход усилителя.
• GND — один контакт для подключения к земле блока питания, второй — минусовой выход усилителя к АС.
• +/-U — шины для подключения источника питания усилителя.

Перечень требующихся электронных компонентов:

Скачать перечень требующихся электронных компонентов: amp206
Скачать: publp-2k17
Скачать: publp-4-2k17

Сборка транзисторного усилителя звука на 150Вт

usilitelstabo.ru