УсилителиУсилитель – крайне важный компонент стереосистемы, отвечающий за усиление сигналов поступающих от источников подключённых к усилителю, коммутацию подключённых источников, регулировку громкости и передачу усиленного сигнала на акустические системы для его воспроизведения. В зависимости от уровня и конструкции все усилители можно разделить на одноблочные (интегральные), двухблочные (комбинация предусилитель и усилитель мощности), трёхблочный (комбинация из предварительного и двух моноблочных усилителей).
В зависимости от применяемых усилительных элементов выделяют транзисторные, ламповые и гибридные усилители, в состав которых входят как транзисторы, так и лампы. Усилители бывают со встроенным блоком питания и с выносным, разделяются на классы «А», «В», «АВ», «D», могут быть аналоговыми и цифровыми. Разновидностей усилительной техники очень много и каждое техническое решение имеет свои достоинства и недостатки, но не стоит отчаиваться, специалисты салона HIFI PROFI помогут подобрать для Вас наилучший вариант, который позволит Вам долгие годы наслаждаться любимой музыкой.
Интегральный усилитель – это усилитель, все функциональные блоки которого размещены в одном корпусе, включая все органы управления, предусилительную часть и усилитель мощности.
В зависимости от применяемых усилительных элементов выделяют транзисторные , ламповые и гибридные интегральные усилители, в состав которых входят как транзисторы так и лампы. Интегральные усилители бывают со встроенным блоком питания и с выносным, разделяются на классы «А» «В» «АВ» «D», могут быть аналоговыми и цифровыми. Интегральные усилители наиболее доступны по цене и удобны в подключении.
Предварительный усилитель – это часть полного усилителя, выполненная в отдельном корпусе и отвечающая за начальное усиление слабых сигналов поступающих от источников, их коммутацию и регулировку громкости. Каскады усиления в предварительном усилителе поднимают уровень сигнала (усиливают) до такого его значения, чтобы усилитель мощности смог воспринять его.
Предусилитель используется в комплекте с усилителем мощности или моноблочными усилителями мощности, а также с активными акустическими системами, имеющими собственный встроенный усилитель. В зависимости от применяемых усилительных элементом предусилители бывают транзисторными и ламповыми.
Усилитель мощности – это часть полного усилителя, выполненная в отдельном корпусе и отвечающая за усиление сигнала, поступающего от предварительного усилителя и его дальнейшую передачу на акустические системы.
Главная цель усилителя мощности — усилить сигнал до значения, которое позволит подключённым акустическим системам воспроизвести его с достаточной громкостью. Усилители мощности, как правило, не имеют каких-либо настроек, в том числе не имеют и регулировки громкости, так как все регулировки производятся с подключённого к усилителю мощности предусилителя. Усилители мощности также бывают как транзисторными, так и ламповыми.
Моноблочный усилитель (моноблок) – это усилитель мощности, рассчитанный на усиление только одного канала звука (только левого или только правого, таким образом для стереосистемы требуется два моноблочных усилителя). Моноблоки подключаются к предварительному усилителю, от которого получают сигнал для усиления. Моноблоки бывают как транзисторными, так и ламповыми.
Система из предусилителя и двух моноблочных усилителей мощности при прочих равных характеристиках облает гораздо более качественным звучанием, чем интегральный усилитель и даже комбинация предварительного усилителя с усилителем мощности. По сути данная система является, в некотором смысле, эталонной. Основным достоинством моноблочных усилителей является потрясающе чёткая и правильная стереокартина, практически недостижимая всем прочим видам усилителей.
Ламповый усилитель – это усилитель, схемотехника которого основана на применении радиоламп в качестве усилительных элементов. Как правило, ламповые усилители менее мощные чем транзисторные. Схемы ламповых усилителей, по сравнению с аналогичными транзисторными, являются более простыми и задействуют меньшее количество деталей. Характер искажений, вносимых ламповыми схемами в сигнал, существенно менее заметен для человеческого слуха.
Ламповые усилители характеризуются более «тёплым» и «мягким» звучанием с натуральным воспроизведением средних и высоких частот. Недостатком является немного легковесные, затянутые и расплывчатые басы, особенно при неудачном подборе акустики. Ламповый усилитель будет хорошим выбором для любителей джаза, вокала, классики, вообщем той музыки, в которой динамичные, глубокие и мощные басы не используются. Скажем так, цифровые басы клубной музыки являются слабой стороной лампового усилителя.
Транзисторный усилитель – это усилитель, схемотехника которого основана на применении транзисторов в качестве усилительных элементов. Как правило, транзисторные усилители мощнее, чем ламповые и создают меньше трудностей при подборе акустики.
Транзисторные аппараты обладают мощными, глубокими басами и детальным воспроизведением средних и высоких частот, но при неудачном исполнении транзисторных схем, детальность может обернуться «звоном» и «зернистостью» высоких частот, что, в свою очередь, может утомлять слушателя. Транзисторный усилитель будет хорошом выбором для любителей клубной и электронной музыки, современного рока и прочих жанров, где часто используется глубокий и мощный бас.
Гибридный усилитель – это усилитель, схемотехника которого основана на одновременном применении радиоламп и транзисторов в качестве усилительных элементов. Целью проектировщиков гибридных усилителей является сочетание в одном аппарате преимуществ как ламп, так и транзисторов (т.е. стремление взять лучшее от каждой технологии) и, за счёт этого, минимизировать их взаимные недостатки и, тем самым, сделать усилитель универсальным для воспроизведения любого стиля музыки.
Как правило, лампы применяются в предварительной части усилителя, а транзисторы в выходных каскадах, где они усиливают мощность сигнала перед передачей его на акустические системы. Хорошо сконструированные гибридные усилители являются весьма универсальными и не выделяют явных жанровых предпочтений.
Выносной блок питания – Часть усилителя, вынесенная в отдельный корпус и отвечающая за питание всех его схем. Состоит из трансформатора и блока конденсаторов. В большинстве случаев блок питания делают встроенным, но часть производителей в топовых моделях своих усилителей предпочитают выносить его за пределы общего корпуса, так как блок питания — это один из основных источников помех.
Происходит это, потому что электромагнитное поле трансформатора и его вибрации оказывают негативное воздействие на внутренние схемы усилителя, создавая дополнительные помехи. Иногда выносной блок питания используется для модернизации усилителя, уже имеющего свой встроенный.
Усилитель типа «двойное моно» — это усилитель, каналы усиления которого (левый и правый) выполнены полностью автономно и независимо друг от друга, даже трансформатор блока питания у каждого канала свой.
Получается, что внутри одного корпуса размещаются два независимых друг от друга усилителя, каждый для своего канала усиления. Усилитель типа «двойное моно» — это золотая середина между интегральными и моноблочными усилителями.
Аналоговый усилитель – это усилитель, работающий исключительно с сигналами в аналоговой форме и являющийся самым распространённым видом усилителей. К аналоговому усилителю можно подключить источник цифрового сигнала, например, CD-проигрыватель, но имеющий либо встроенный, либо внешний цифро-аналоговый преобразователь. На данный момент аналоговые усилители местами превосходят цифровые по качеству звучания, но зачастую уступают им в функциональности и возможностях.
Усилитель класса « D » (цифровой усилитель) – это усилитель, работающий только с сигналом в цифровой форме. Как правило, цифровые усилители получают сигнал напрямую с CD-транспорта или с цифровых выходов CD-проигрывателя. Сигнал проходит процесс усиления, постоянно находясь в цифровом виде, а перед подачей его на акустические системы, встроенный в усилитель цифро-аналоговый преобразователь раскодирует его в аналоговую форму.
Некоторые цифровые усилители способны получать от источника сигнал в аналоговой форме и после этого сами преобразуют его в цифровой, но это не лучший вариант его использования, так как многократное превращение сигнала из аналога в цифру и обратно крайне негативно сказывается на качестве звучания. Цифровые усилители более экономичны в энергопотреблении, чем аналоговые и обладают лучшими показателями соотношения сигнал/шум. Особенный интерес представляют цифровые усилители со встроенными DSP-процессорами, позволяющими корректировать акустику помещения и обладающие множеством других полезных функций.
Единственным существенным недостатком является тот факт, что и цифровых усилителей, обладающих по настоящему аудиофильским качеством звучания, в настоящее время чрезвычайно мало, да и по качеству звука они ещё пока уступают лучшим образцам аналоговых аппаратов.
Усилитель класса «А» (однотактный усилитель) — это усилитель, у которого один усилительный элемент (лампа или транзистор) усиливает обе полуволны сигнала (положительную и отрицательную). Таким образом, каждый последующий усилительный каскад построен на базе только одной лампы или транзистора. Использование только одного усилительного элемента для обеих полуволн сигнала устраняет необходимость точной состыковки положительной и отрицательной волн от двух разных элементов, как происходит в усилителях класса «АВ», таким образом усилители класса «А» не обладают таким видом искажения сигнала как «центральная отсечка», свойственного некоторым усилителям класса «АВ».
Усилители класса «А» в силу специфики своей конструкции имеют меньший КПД по энергопотреблению и достаточно сильно греются даже в отсутствие сигнала. Вдобавок ко всему, усилители класса «А» в два раза менее мощные по сравнению с аналогичными усилителями класса «АВ», что немного затрудняет их работу с акустическими системами, обладающими низкой чувствительностью. Хотя всё это мелочи по сравнению с волшебным звучанием, которое создает однотактный усилитель.
Усилитель класса «АВ» (двухтактный усилитель) — это усилитель, в каждом последующем каскаде усиления которого за усиление положительных и отрицательных полуволн отвечают разные усилительные элементы (один за положительную полуволну, другой за отрицательную).
Усилители класса «АВ» более экономичны в энергопотреблении и обладают большим КПД по сравнению с усилителями класса «А», а также меньше греются во время работы. По сравнению с классом «А», класс «АВ», как правило, обладает вдвое большей мощностью и легче поддаётся подбору акустики. Неудачно сконструированный усилитель класса «АВ» может обладать искажением сигнала, называемым «центральная отсечка», возникающим из-за неточной состыковки работы усилительных элементов, отвечающих за разные полуволны.
Гибридный усилитель для наушников Чтобы ваши философские мысли о смысле жизни и истоках бытия не были прерваны самым бесцеремонным образом, закрывайте дверь в туалет! Ватсон тихонько зашел в комнату к Холмсу, который сидел в своем кресле и курил свою любимую трубку. На голове у Холмса были водружены наушники, возле кресла валялась скрипка, его взгляд уперся в экран ноутбука, на котором виден интерфейс программы Traktor Pro. Ватсон подошел поближе к креслу и внезапно Холмс развернулсЯ к нему, рукой опуская оголовье наушников на шею. — Чего вам Ватсон? Почему вы всегда приходите, когда я погружен в свой внутренний мир? — Холмс — угадайте с чем я к вам пришел? — Это очевидно Ватсон! Вы были на почте, судя по желтому пакету вероятно снова что-то ненужное купили в китайшопе — давайте, доставайте свою посылочку! — Вы меня удивляете Холмс, ваш дедуктивный метод всегда меня поражал! «Рожал-поражал» бубнил уже Холмс, у которого в глазах появился огонек интереса, а в руках канцелярский ножик — которым он ловко резал желтый пакет. На свет из пакета была извлечена коробка, которая в свою очередь также познакомилась со сталью ножика и также была вскрыта. Из самой коробки сначала был вытащен вспененый полиэтилен, а потом какой-то предмет, состоящий из двух пластин оргстекла и стеклянного баллона. Холмс взял «бутерброд» в руки и посмотрел на него сбоку на просвет. — 6N11! Не может быть! Лампа первой династии китайских электронщиков… Династия китайских КПИшников середины двадцатого века, которая смогла сохранить лампу в пергаментах и воспроизвести ее сегодня.Пергамент с техническими кракозябрами
Многие народы ее пытались изготовлять — ее делали европейцы под названием E88C, американцы под маркой 6922 и даже русские — правда называли они ее не столь поэтично: 6Н23П. Давайте Ватсон пока поищите у меня в хламовнике блок питания на 24 вольта и полтора-два ампера, а я пока попробую рассмотереть этот шедевральный гибридный усилитель для головных телефонов. Холмс отодвинул ноутбук, достал из стола нотную тетрадь и прямо в ней бубня под нос на нотном стане рисовал схему усилителя. Через двадцать минут схема вырисовалась, блок питания нашелся и был подключен.Что перерисовал Холмс
Усилитель вспыхнул своими чревом — на плате загорелся красный светодиод, под лампой синий светодиод, а сам накал лампы стал наливаться янтарным светом. — Согласно канонам ламповой техники Ватсон, ей надо сначала прогреться минут десять — давайте же и мы не будем терять время и тоже прогреем свои организмы шотландским виски. — Вполне согласен с канонами Холмс! Через двадцать минут, уже с потеплевшим взором Холмс примерялся отверткой к подстроечным резисторам и вгонял усилитель в режим, следя за показаниями мультиметра.— В усилителе главное что — Ватсон?
— Не знаю Холмс, наверное чистота и качество звука?
— Правильно Ватсон — вот поэтому мы сейчас покрутим этот желтенький подстроечный резистор и выставим на выходе усилителя ровно 12 вольт — таким образом усилитель сможет равномерно усиливать сигнал и давать неискаженный звук! Все — готово!
Схема и точки измерения
Холмс повернул голову в сторону кухни и крикнул: — Миссис Хадсон! — Да мистер Холмс! — Несите мне стену! — Я не могу мистер Холмс — она стоит на фундаменте! — О дочь замерзшего индейца! Я вам говорю, что поднимитесь в библиотеку и принесите мне диск группы Pink Floyd «The wall»! Уже обернувшись к Ватсону: — Почему-то традиционно принято считать что для проверки аудиоаппаратуры больше всего подходит именно этот альбом.Так как Ватсон вы в музыке не разбираетесь и слух у вас никакой — то пожалуй мы заменим слепое прослушивание музыки глухим просматриванием. Смотрите на меня — если вы увидите на моем лице удовольствие, значит усилитель хороший. С этими словами Холмс поставил диск в трей привода проигрывателя Denon, водрузил на голову наушники Fischer и закрыл глаза. Ватсон же пользуясь методом слепого прослушивания опрокинул в бокал остатки виски, выпил его — занюхал бычком потухшей сигары и насвистывая мотив «… йеллоу сабмэрин» направился в самую тихую часть дома Холмса — то есть в туалет. выйдя из туалета через сорок минут Ватсон увидел что Холмс уже откинулся на кресле и смотрел блаженно в потолок.Что увидел Холмс при глухом прослушивании
— Что я скажу вам Ватсон? Я скажу что: 1) усилитель великолепен — он живой, он чувствует меня, он дышит своим ламповым нутром и через полевой транзистор на выходе передает всё своё дыхание на наушники. 2) В схеме чувствуется рука итальянских схемотехников и предприимчивость китайских хунвейбинов, которые повторили сей девайс. Низкие частоты звучат как низкие, высокие частоты не рассыпаны, чувствуется напор звука — к черту приборы, музыку хочется слушать — настолько она хорошо звучит, а не назойливо передает какофонию звуков. 3) настройка проста как два пальца — необходимо иметь мультиметр и отвертку 4) низкое напряжение питания — меньше вероятность поражения электрическим током— А теперь давайте Ватсон посмотрим на схему: хитроумные китайцы решили и здесь накосячить
1) не видно по входу разделительного конденсатора,
2) подстроечники использованы самые дешевые, а следовало поставить многооборотные для точной настройки
3) электролитичесие конденсаторы строго на 25 вольт и даже как будто Nichicon, однако стоило таки поставить на 35 вольт
4) регулятор громкости никакой и никуда ибо нет экранировки и прикосновение пальца к регулятору дает легкий фон
5) оригинально решен вопрос запитки накала лампы — накал осуществляется через оба источника тока на LM317, через которые по расчетам получается ток по 184 мА (в сумме 368 мА — типа из паспорта на лампу) Однако это можно не считать косяком, скорее наоборот — можно запитать усилитель от блока питания ноутбука.
6) греются полевики — китайского аллоя нужно поболее
— Так что Ватсон на сегодня хватит. Возьмите в следующий раз с собой нормальный трансформатор: сделаем лампочке отдельный накал, на входе поставим разделительный конденсатор, заменим подстроечники, навешаем на полевички и ЛМ-ки нормальные радиаторы, увеличим ток через полевики минимум в три раза и получим уже полноценный гибридный усилитель для колонок, а вот если добавим еще пару деталей — то замахнемся уже на схему фолловера Чуффоли
— Холмс — а у нас получится?
— Идите Ватсон, а то сейчас Скотланд-Ярд вызову и ничего у вас не получится, если будете надоедать мне и моему внутреннему миру!
Схема какой она должна быть
Найди кота !
Усилитель мощности в классе А со сверхбыстродействующей ОООС / Stereo.ru Увлекаться аудиотехникой и слушать музыку я начал очень давно, с конца 80-х годов и продолжительное время был твердо убежден, что любой УМ с лейблом Sony, Technics, Revox и т.д. намного лучше отечественных усилителей, а самоделок – тем более, так как у западных брендов и технологии, и самые качественные детали, и опыт.
Все изменилось после статьи А.М. Лихницкого в журнале Аудиомагазин № 4(9) 1996, где рассказывалось о разработке и внедрении в производство в 70-е годы усилителя Бриг-001, автором которого он является. Волею случая, спустя небольшой промежуток времени, неисправный Бриг-001 из первых выпусков попал мне в руки. Используя только оригинальные отечественные детали 70-х — 80-х годов, привел этот УМ в первоначальное состояние, чтобы можно было оценить его звуковые способности как можно более достоверно.
Подключение усилителя Бриг-001 вместо Technics SU-A700 домашней аудиосистемы повергло меня в шок – Бриг звучал намного лучше, хотя параметры имел скромнее и был старше лет на 20. Именно в этот момент возникла идея сделать усилитель своими руками, способный заменить штатный в аудиосистеме, что и было сделано в 1998 году, преимущественно, на отечественной элементной базе военной приемки. Новый аппарат не оставлял шансов на сравнительных прослушиваниях уже и более именитым усилителям, типа NAD и Rotel средних моделей линейки и был вполне убедителен даже в сравнении с их более старшими собратьями. Дальнейшее развитие проект получил в 2000-м году, в виде двухблочного УМ по той же схеме, но с новым конструктивом и увеличенной энергоемкостью блока питания. Сравнивался он уже с транзисторными и ламповыми усилителями из ценовой категории до нескольких тысяч долларов США, причем, во многих случаях превосходил их по качеству звучания. Тут я понял еще одну вещь – конструкция усилителя решает почти все.
Анализируя результаты прослушиваний, особенно с участием тех усилителей, которые звучали лучше моего двухблочного УМ, я пришел к выводу, что чаще на высоте оказывались либо хорошие ламповые конструкции, либо транзисторные без общей ООС. Были среди них и УМ с глубокой ОООС, в спецификациях которых нередко красовались очень высокие значения скорости нарастания выходного напряжения – 200 В/мкс и выше. Как правило, эти аппараты были дорогие, а их схемотехника отсутствовала в открытом доступе. Мой оконечник тоже имел достаточно глубокую ОООС, но невысокое по сравнению с ними быстродействие – около 50 В/мкс, при сопоставимом выходном напряжении. Ему иногда не хватало способности передать в полной мере натуральность тембров музыкальных инструментов и голосов исполнителей, эмоции музыкантов. На некоторых композициях подача музыки упрощалась, часть тембрального богатства скрывалось за некой тонкой серой вуалью. Наверное, это и называют «транзисторным звучанием», присущим УМ с обратной связью.
Причины «транзисторного» звука в УМ с ОООС неоднократно обсуждались и на форумах, и в книгах по схемотехнике, и в публикациях журналов, соответствующих данной тематике. Одна из известных версий, которой и я придерживаюсь, заключается в том, что низкое выходное сопротивление охваченных общей ООС усилителей, измеренное на синусоидальном сигнале и активной нагрузке, совсем не остается таковым при воспроизведении музыки на АС, что позволяет сигналам противо-ЭДС от динамических головок проникать с выхода усилителя по цепям обратной связи на его вход. Эти сигналы не вычитаются ОООС, так как уже отличаются по форме и имеют фазовый сдвиг относительно исходных, поэтому они благополучно усиливаются и снова попадают в акустические системы, вызывая дополнительные искажения и посторонние звуки в аудиотракте. Методы борьбы с этим эффектом периодически обсуждаются. Как примеры, можно привести следующие:
1. «Ложный» канал ОООС, когда ее сигнал снимается с одного из параллельно включенных элементов оконечного каскада, который не подсоединен к АС, а нагружен на резистор определенного номинала.
2. Снижение выходного сопротивления УМ еще до охвата ОООС.
3. Увеличение быстродействия внутри петли ОООС до «космических» скоростей.
Естественно, что самый действенный способ борьбы с артефактами ОООС — это исключение ее из схемотехники УМ, но мои попытки построить что-то стоящее без ОООС на транзисторах не увенчались успехом. Начинать с нуля в сфере ламповой аудиотехники посчитал уже нецелесообразным для себя. Способ из пункта «1» вызывал много вопросов, поэтому начал опыты с увеличением быстродействия внутри петли обратной связи, учитывая и пункт «2». Хотелось бы сразу обратить внимание на тот факт, что скорость нарастания выходного напряжения, достаточная для правильного воспроизведения усилителем атаки звука музыкальных инструментов, является величиной относительно небольшой, а ее сверхвысокие значения актуальны только по отношению к работе ОООС.
Понятно, что в усилителях с общей ООС не все проблемы решаются увеличением скорости нарастания, но основная мысль была в следующем, при прочих равных параметрах: чем выше скорость внутри петли ОООС, тем быстрее будут затухать «хвосты» некомпенсированных обратной связью сигналов и что должен быть какой-то порог их заметности на слух, учитывая снижение длительности артефактов с повышением быстродействия. Двигаясь по этому направлению, очень быстро столкнулся с проблемой приблизиться хотя бы к планке 100 В/мкс в УМ на дискретных элементах — при наличии в схеме каскадов на мощных транзисторах все оказалось гораздо сложнее. В усилителях с обратной связью по напряжению высокое быстродействие у меня никак «не вязалось» с устойчивостью, а в УМ с ТОС (с токовой обратной связью) не удавалось, без применения интегратора, получить на выходе приемлемый уровень постоянного напряжения, хотя со скоростью все было в порядке, да и с устойчивостью проблемы решались. Интегратор меняет звучание не в лучшую сторону, по моему мнению, поэтому очень хотелось обойтись без него.
Ситуация была практически тупиковая и уже не первый раз возникали мысли, что если создавать усилитель мощности с ООС по напряжению, то используя топологию предварительного или телефонного усилителя, гораздо проще будет сделать его быстродействующим, широкополосным, устойчивым и без интегратора, что, по моему мнению, должно положительно сказаться на качестве звучания. Оставалось только придумать, как это реализовать. Почти 10 лет решения не было, но за это время была проведена домашняя «НИР» по исследованию влияния скорости нарастания выходного напряжения внутри петли общей ООС на качество звучания, для чего был создан макет, позволяющий проводить испытания различных композитных усилителей на ОУ.
Результаты моей «НИР» были такими:
1. Быстродействие и полоса пропускания композитного усилителя должны увеличиваться от входа к выходу.
2. Коррекция только однополюсная. Никаких конденсаторов в цепях ООС.
3. Для усилителя с максимальным выходным напряжением 8.5 В RMS, при глубине ОООС около 60 дБ, заметный прирост в качестве звука появляется где-то в интервале 40-50 В/мкс, а затем — уже ближе к 200 В/мкс, когда у усилителя практически перестает быть «слышно» ОООС.
4. Свыше 200 В/мкс заметного улучшения не наблюдалось, но для УМ с выходным напряжением 20 В RMS, к примеру, нужно уже 500 В/мкс для достижения такого же результата.
5. Входные и выходные фильтры, ограничивающие полосу УМ, проявляют себя в звучании далеко не лучшим образом, даже если частота среза существенно выше верхней границы звукового диапазона.
После неудачных опытов с УМ на дискретных элементах, мой взор обратился к быстродействующим ОУ и интегральным буферам, имеющим наибольший выходной ток. Результаты поиска были неутешительные – все приборы с большим выходным током безнадежно «медленные», а быстродействующие имеют низкое допустимое напряжение питания и не очень большой выходной ток.
В 2008 году, случайно, в Интернете нашлось дополнение к спецификации на интегральный буфер BUF634T, где самими разработчиками приводилась схема композитного усилителя с тремя такими буферами на выходе, соединенными параллельно (рис. 1) – именно тогда пришла идея спроектировать УМ с большим количеством таких буферов в выходном каскаде.
BUF634T – это широкополосный (до 180 МГц), сверхбыстродействующий (2000 В/мкс) буфер, построенный на основе параллельного повторителя, имеющий выходной ток 250 мА и ток покоя до 20 мА. Единственный его недостаток, можно сказать, — это низкое напряжение питания (+\- 15 В номинальное и +\- 18 В – максимально допустимое), что накладывает определенные ограничения на амплитуду выходного напряжения.
Остановил все-таки свой выбор на BUF634T, смирившись с низким выходным напряжением, так как все остальные характеристики буфера и его звуковые свойства меня полностью устраивали, и начал проектировать УМ с максимальной выходной мощностью 20 Вт/4Ом.
Рис.1Выбор количества элементов выходного каскада свелся к тому, чтобы получить УМ, работающий в чистом классе А на нагрузку 8 Ом и обеспечить режимы элементов выходного каскада по току далекие от предельных. Требуемое количество определилось как 40+1. Для дополнительного 41-го буфера был установлен минимальный ток покоя — всего 1.5 мА, а использовать его предполагалось для того, чтобы осуществить первый запуск конструкции еще до установки радиаторов, а также с целью проведения некоторых настроек и экспериментов в более комфортных условиях. Впоследствии оказалось, что это была очень хорошая идея.
Как известно, параллельное соединение интегральных микросхем не приводит к увеличению общего уровня шума и Кг, но снижается входное сопротивление такого модуля и растет его входная емкость. Первое — не критично: входное сопротивление BUF634T составляет 8 МОм и, соответственно, суммарное не будет ниже 195 кОм, что более чем приемлемо. С входной емкостью ситуация на так радужна: 8 пФ на буфер дает 328 пФ общей входной емкости, что является уже заметной величиной и негативно скажется на работе раскачивающего ОУ (рис. 1). Для глобального снижения выходного сопротивления драйвера оконечного каскада, перед ним был введен еще один ОУ, охваченный собственной петлей ООС. Таким образом, схема выросла в тройной композитный усилитель, но в котором выполнялись все пункты результатов моей «НИР». После многочисленных экспериментов определился состав УН композитного усилителя: AD843 занял место входного ОУ, а мощный быстродействующий ОУ AD811, с токовой ООС, был призван выполнять функции выходного буфера драйверного каскада. Для гарантированного получения требуемого быстродействия УМ (свыше 200 В/мкс) коэффициент усиления AD811 был выбран равным двум, что в идеале удваивало имеющиеся 250 В/мкс у AD843 и позволяло надеяться, что при соответствующей схемотехнике и удачном конструктиве удастся сохранить требуемое значение скорости нарастания выходного напряжения для полной схемы УМ. Забегая вперед, отмечу, что ожидания оправдались – реальное значение этого параметра с буферами на выходе получилось более 250 В/мкс.
Общая схема усилителя претерпела множество изменений за время настройки и доводки, поэтому приведу сразу финальный вариант, который включает в себя все исправления и доработки (рис. 2).
Рис. 2Структура проста – селектор входов, регулятор громкости, УН, буферный усилитель для записи на магнитофон, оконечный каскад и реле защиты, которое управляется оптоэлектронной схемой задержки подключения АС и защиты их от постоянного напряжения (рис.3). Для компактности, буферы и сопутствующие им резисторы объединены по 10 шт, но нумерация деталей сохранена в полном объеме. Как видно на рис. 2, контактная группа реле защиты УМ (К6) не включена в цепь прохождения звука и замыкает выход на землю во время переходных процессов или возможных аварийных ситуаций.
Рис. 3Для BUF634T такое включение не опасно, тем более что все буферы имеют на выходе по резистору 10 Ом. Во избежание потери устойчивости усилителем, из-за замыкания на землю резистора ОООС (R15), одновременно со срабатыванием реле К6 замыкается и реле К5, образующее временную цепь ОООС драйверного каскада через резистор R14. Если номиналы резисторов R14 и R15 равны, то никаких посторонних щелчков в АС во время работы защиты нет, даже если они чувствительностью свыше 100 дБ.
Стоит заметить, что первый год эксплуатации усилитель надежно функционировал и без реле К5, и без временной цепи ООС с R14, но мне не давала покоя сама вероятность возникновения самовозбуждения во время работы защиты, поэтому были введены эти дополнительные элементы. Кстати, усилитель прекрасно работает и без охвата оконечного каскада цепью ОООС. Можно убрать резистор R15, реле К5, а резистором R14 замкнуть обратную связь в УН, что я и делал, в качестве эксперимента. Мне так звук понравился меньше – возможно, что это тот вариант, когда от использования сверхбыстродействующей обратной связи получаем больше плюсов, чем минусов.
На схеме также видно, что один из 4-х входов (вход CD) переводит УМ в режим усилителя постоянного тока (УПТ), а с входа LP (проигрыватель виниловых дисков) реализована функция «Tape Monitor», причем без дополнительных контактных групп в цепи прохождения сигнала. Являюсь поклонником аналоговой записи, поэтому сделал для себя именно так. Если в аудиосистеме нет аналоговых звукозаписывающих устройств, то блок на ОУ IC1 можно исключить.
На схеме не показаны блокировочные конденсаторы по питанию – они для удобства будут отображены на схеме БП.
Идеология этого усилителя в значительной степени отличается от классической и основывается на принципе разделения токов – каждый элемент оконечного каскада работает с малым током, в очень комфортном режиме, но достаточное количество этих элементов, включенных параллельно, могут обеспечить данному 20-Ваттному усилителю максимальный ток в нагрузке более 10 А постоянно и до 16 А в импульсе. Таким образом, выходные каскады нагружены во время прослушивания, в среднем, не более чем на 5-7%. Единственное место в усилителе, где могут проходить большие токи, – это две медные шины на плате УМ, ведущие к терминалам для подключения АС, куда сходятся вместе выходы всех BUF634T каждого канала.
В рамках этой же идеологии был разработан и блок питания УМ (рис.4) – в нем также все силовые элементы работают с относительно небольшими токами, но их тоже много, и в результате суммарная мощность БП в 4 раза превышает максимальную потребляемую усилителем. БП – это одна из самых важных частей в усилителе, которую, с моей точки зрения, стоит рассмотреть подробнее. Усилитель построен по технологии «двойное моно» и поэтому содержит на «борту» два независимых БП для сигнальных цепей, полностью стабилизированных, мощностью по 150 Вт каждый, отдельные стабилизаторы для усилителя напряжения, а также БП для обеспечения сервисных функций, с питанием от отдельного сетевого трансформатора 20 Вт. Все сетевые трансформаторы БП фазированы между собой – при изготовлении трансформаторов были помечены проводники начала и конца первичных обмоток.
Рис. 4Силовая часть каждого канала разделена на 4 двухполярных линии, что позволило снизить ток нагрузки каждого стабилизатора до величины всего 200 мА, и увеличить падение напряжения на них до 10 В. В таком режиме даже простые интегральные стабилизаторы типа LM7815 и LM7915 прекрасно себя зарекомендовали в питании звуковых цепей. Можно было использовать более «продвинутые» микросхемы LT317 и LT337, но в наличии имелось много оригинальных LM7815С и LM7915С от Texas Instruments, с выходом 1.5 А, что и определило выбор. Суммарно, питание сигнальных цепей усилителя обеспечивается с помощью двадцати таких интегральных стабилизаторов – 4 для УН и 16 для ВК (рис.4). Каждая пара стабилизаторов силовой части питает 10 шт. BUF634T. Одна пара стабилизаторов для УН нагружена связкой AD843+AD811 одного канала. RC цепь (R51, C137, к примеру) перед стабилизаторами УН имеет двойное назначение: защищает выпрямитель от броска тока при включении питания УМ и образует фильтр с частотой среза ниже края звукового диапазона (около 18 Гц), который заметно снижает амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения и уровень других помех, что немаловажно для входных каскадов.
Еще одной особенностью блока питания является то, что основная часть всех конденсаторов фильтра (160000 мкФ из 220000 мкФ) находятся после стабилизаторов, что дает возможность отдавать в нагрузку большой ток, при необходимости. Однако это потребовало введения системы мягкого старта «Soft Start» для защиты стабилизаторов при включении усилителя и начальном заряде батареи емкостей. Как видно на рис. 4, Soft Start реализован достаточно просто, на одном транзисторе (VT1), который с задержкой (порядка 9 с) подключает слаботочное реле К10, включающее, в свою очередь, 4 сильноточных реле К11-К14, с четырьмя группами контактов в каждом, замыкающих 16 ограничивающих ток резисторов номиналом 10 Ом (R20, R21, к примеру). То есть, во время включения усилителя, максимальный пиковый ток каждого стабилизатора жестко ограничен величиной 1.5 А, что является для него нормальным режимом работы. «Soft Start» в первичной цепи 220 В не использую – в случае обрыва ограничивающего ток резистора или потери контакта в местах пайки его выводов возможны тяжелые последствия для всего УМ.
На БП для сервисных функций возложено подключение сетевого напряжения к основным трансформаторам (реле К8), питание компонентов системы Soft Start, реле селектора входов, напряжение питания которых, кстати, тоже стабилизировано. Реализован также выход +5 В, выведенный на разъем на задней панели УМ, – это уже некий стандарт в моих усилителях для одновременного включения каких-либо внешних блоков. Данный усилитель вполне может работать как усилительно-коммутационное устройство (предварительный усилитель) для более мощных моноблоков, к примеру, которые будут включаться при подаче на них управляющего напряжения +5 В.
Блок питания усилителя был построен в первую очередь, так как дальнейшее продвижение процесса разработки требовало наличие полноценного БП, чтобы первый запуск, эксперименты и настройку производить в режиме близком к реальным условиям эксплуатации. После успешного запуска всех цепей питания, на плате УМ был собран селектор входов, узел задержки включения и защиты АС, а также композитный усилитель с одним BUF634T (BUF41) на выходе, в качестве оконечного каскада. Как уже упоминалось выше, этот 41-й буфер имеет малый ток покоя и не требует установки на радиатор, но к выходу усилителя теперь запросто подключались наушники, что давало возможность слухового контроля, наряду с измерениями. По окончании отладки схемы с одним выходным буфером в каждом канале, оставалось только впаять остальные 80 шт. и посмотреть, что из этого получится. Никаких гарантий положительного результата у меня не было, да и быть не могло — отсутствовала информация об успешно реализованных подобных проектах других разработчиков. Насколько мне известно, конструкций на параллельных ОУ, имеющих аналогичное быстродействие, ни в России, ни за рубежом нет и сейчас.
Результат все же оказался положительным. Так как усилитель был собран на жестком шасси из алюминиевых брусков, где были закреплены и все коммутационные разъемы (фото 1), то подключить его к аудиосистеме возможно было и без корпуса. Начались первые прослушивания, но об этом чуть позже — сначала, приведу некоторые параметры:
Фото 1Выходная мощность: 20 Вт/4Ом, 10 Вт/8Ом (класс А)
Полоса пропускания: 0 Гц – 5 МГц (вход CD)
1.25Гц — 5 МГц (входы AUX, Tape, LP)
Скорость нарастания выходного напряжения: более 250 В/мкс
Коэффициент усиления: 26 дБ
Выходное сопротивление: 0.004 Ом
Входное сопротивление: 47 кОм
Чувствительность входов: 500 мВ
Отношение сигнал/шум: 113.4 дБ
Потребляемая мощность: 75 Вт
Мощность блока питания: 320 Вт
Габаритные размеры, мм: 450х132х390 (без учета высоты ножек)
Вес: 18 кг
На основании параметров, даже не заглядывая в схему, очевидно, что в усилителе отсутствуют входные и выходные фильтры, а также внешние цепи частотной коррекции. Но стоит заметить, что при этом он устойчив и прекрасно работает даже с неэкранированными межблочными кабелями. Достаточно информативна в этом отношении и осциллограмма меандра 2 кГц 5В/дел, на нагрузке 8 Ом при почти максимальном уровне выходного напряжения (Фото 2).
Фото 2С моей точки зрения, это заслуга правильной разводки проводников «земли», а также большая площадь их поперечного сечения: от 4 кв.мм. до 10 кв.мм. (включая дорожки на печатных платах).
Есть осциллограммы, снятые и на частотах 10кГц, 20кГц и 100кГц, но проверки на высоких частотах проводились с малым уровнем сигнала, поэтому уже сказывалось наличие высокоОмного регулятора громкости на входе, а также R-C цепь Цобеля на выходе УМ, которая еще присутствовала в то время (меандр 100 кГц 50мВ/дел — фото 3).
Фото 3При первом же прослушивании в домашней аудиосистеме стало понятно, что аппарат звучит и что пора заказывать корпус, чтобы можно было поехать с ним на «гастроли»:) С момента завершения работ над проектом и первого прослушивания прошло уже более 5 лет. В течение этого времени были проведены десятки (более 70-ти, по грубым подсчетам) сравнительных прослушиваний усилителя с эксклюзивными ламповыми и транзисторными УМ от известных производителей, а также с авторскими конструкциями высокого уровня. Исходя из полученных экспертных оценок, можно сказать, что усилитель не уступает по натуральности звучания большинству прослушанных двухтактных и однотактных ламповых и транзисторных усилителей, построенных без использования отрицательной обратной связи, но часто существенно их превосходит по музыкальному разрешению. Многие любители лампового звука и приверженцы однотактных УМ без ООС замечали, что в данной конструкции практически не «слышна» работа отрицательной обратной связи и «ничем себя не выдает» наличие в схеме двухтактных выходных каскадов.
Усилитель подключался к различной акустике – это и АС известных российских производителей: Александра Клячина (модели: MBV (MBS), PM-2, N-1, Y-1), рупорные АС Александра Князева, полочные АС на профессиональных динамиках фирмы Tulip Acoustics, АС иностранных брендов средней и высокой ценовой категории: Klipsh, Jamo, Cerwin Vega, PBN Audio, Monitor Audio, Cabasse и многих других, с разной чувствительностью и входным импедансом, многополосные со сложными и простыми разделительными фильтрами, широкополосные без разделительных фильтров, АС с разным акустическим оформлением. Особых предпочтений выявлено не было, но лучше всего УМ раскрывается на напольной акустике с полноценным НЧ диапазоном и, желательно, чувствительностью повыше, так как выходная мощность невелика.
На начальном этапе прослушивания организовывались не с целью «спортивного» интереса – их основная задача состояла в выявлении каких-либо артефактов в звучании, которые можно попытаться исправить. Очень информативные и полезные с этой точки зрения прослушивания были в аудиосистеме Александра Клячина, где имелась уникальная возможность оценить звучание усилителя сразу на 4-х различных моделях АС, причем одни из этих АС (Y-1) так понравились, что вскоре стали компонентами моей домашней аудиосистемы (Фото 4). Естественно, что было очень приятно получить высокую оценку своему изделию и некоторые замечания от аудиоэксперта, имеющего огромный опыт.
Фото 4Аудиосистема известного мэтра российского Hi-End Юрия Анатольевича Макарова (фото 5, УМ на прослушивании), построенная в специально оборудованной комнате прослушивания и являющаяся референсной во всех отношениях, внесла основные коррективы в конструкцию данного усилителя: была удалена цепь Цобеля с выхода УМ и основной вход сделан в обход разделительного конденсатора. В этой аудиосистеме слышно все и даже больше, поэтому трудно переоценить ее вклад и советы Юрия Анатольевича в процесс доводки звучания усилителя. Состав его аудиосистемы: источник – транспорт и ЦАП с отдельным блоком питания Mark Levinson 30.6, АС Montana WAS от PBN Audio, бескомпромиссный однотактный ламповый усилитель «Император» и все антифазные кабели конструкции Ю.А. Макарова. Нижняя граничная частота АС Montana WAS 16 Гц (-3 дБ) позволила оценить «вклад» разделительного конденсатора, причем достаточно качественного (MKP Intertechnik Audyn CAP KP-SN), в искажения НЧ диапазона музыкального сигнала, а высочайшее музыкальное разрешение аудиосистемы — услышать негативное влияние выходного фильтра, в виде R-C цепи Цобеля, которая не оказывала никакого влияния на устойчивость усилителя и вскоре была удалена с платы. Подключение внешних низкоОмных регуляторов громкости от 100 Ом до 600 Ом (штатный РГ ставился в положение максимум) дало понимание того факта, что даже высококачественный дискретный регулятор DACT 50 кОм, использованный в моем усилителе, неплохо было бы заменить на меньший номинал (из подключаемых внешних мне показался лучшим РГ 600 Ом), но для этого пришлось бы достаточно много переделывать и было принято решение реализовать это и другие накопившиеся усовершенствования уже в новом проекте.
Фото 5Наверное, стоит упомянуть и об участии усилителя в Выставке в 2011 году (фото 6), как единственного некоммерческого проекта, материал о которой был опубликован в журнале Stereo&Video за январь 2012 года, где УМ был назван «открытием года». Демонстрация шла с АС Tulip Acoustics, имеющих чувствительность 93 дБ при сопротивлении 8 Ом и, как ни странно, имеющихся 10 Вт/8 Ом оказалось достаточно в большом зале с высоким уровнем фонового шума. 10 Вт от усилителя в классе А, у которого каждый Ватт выходной мощности достаточно обеспечен энергоемкостью блока питания, воспринимаются субъективно громче, по моим наблюдениям, чем звучание усилителя с более высокой выходной мощностью, но с оконечными каскадами, содержащимися на «голодном пайке».
Фото 6После Выставки, ко мне участились обращения через электронную почту и личные сообщения форумов от желающих повторить проект, но возникали определенные сложности –информационная поддержка представлялась всем желающим, но мои платы были нарисованы на миллиметровой бумаге, с двух сторон, и не годились для сканирования в файл, так как бумага просвечивалась насквозь, и получался практически нечитаемый рисунок. Без готовой печатной платы повторение конструкции сильно усложнялось и энтузиазм угасал. Теперь, на форуме портала Vegalab . ru , доступна электронная версия платы, автором которой является известный на русскоязычных форумах специалист по разводке печатных плат Владимир Лепехин из Рязани. Плата находится в свободном доступе, ссылка на нее есть в первом посте темы про этот усилитель. Тему найти очень просто: достаточно набрать фразу «Prophetmaster amplifier» в строке поиска Яндекса или другой поисковой программы. Именно на этой плате одному из участников форума Vegalab — Сергею из Гомеля (Serg138) удалось повторить данный проект и получить очень хороший результат. Информацию о данной реализации УМ и фото его конструкции также можно найти в соответствующей теме, по ссылкам в первом посте.
Несколько советов:
При выборе электролитических конденсаторов руководствовался собственными измерениями ESR и тока утечки, поэтому стоят оригинальные Jamicon. Специально вставил слово «оригинальные», потому что их очень часто подделывают и многие уже, наверное, сталкивались с некачественными изделиями под маркой этого производителя. А реально, это одни из лучших конденсаторов для использования в питании звуковых цепей.
Регулятор громкости установлен DACT 50 кОм. Сейчас, я бы выбрал их наименьший номинал – 10 кОм или использовал бы релейный регулятор Никитина с постоянным входным и выходным сопротивлением 600 Ом. РГ типа ALPS RK-27 будет намного хуже и не рекомендуется к использованию.
В шунтах электролитов установлено, суммарно, более 90 мкФ пленочных конденсаторов. На моих платах «винтажные» Evox 70-х годов, которые достались по случаю, но ничем не хуже будут полипропиленовые Rifa PEh526, Wima MKP4, WimaMKP10.
Реле рекомендую Finder в силовой части, защитеАС и софтстарте, а для селектора входов нужно использовать только такие реле, у которых в параметрах нормирован минимальный коммутируемый ток. Таких реле выпускается немного моделей, но они есть.
Отечественные быстродействующие выпрямительные диоды КД213 (10 А) или КД2989 (20 А) в питании оконечного каскада будут лучше большинства импортных.
Хочу заметить, что схемотехника усилителя достаточно проста, но для работы со столь быстродействующими и широкополосными микросхемами нужны соответствующие навыки и измерительные приборы – функциональный генератор, осциллограф с полосой не менее 30 МГц (лучше — 50 МГц).
В заключение, хотелось бы сказать, что сделанные мной выводы по результатам проведенных экспериментов, а также в течение работ над данным проектом и последующей его доводки, не претендуют на абсолютную истину. Путей достижения цели, которой в данном случае является качественный звук, достаточно много и каждый из них подразумевает комплекс мер, которые могут не давать положительного результата по отдельности. Поэтому, простых рецептов в этой области не бывает.
Статья была опубликована в журнале Радиолюбитель, в номерах 7 и 8 за 2014 год.
Фотографии усилителя на сайте датской компании DACT:
http://www.dact.com/html/prophetmaster.html
Мой канал на Яндекс Дзен
С уважением, Олег Шаманков (Prophetmaster )
Гибридный эквивалент для CE-транзистора На рисунке показан транзистор, подключенный по схеме с общим эмиттером, а на рисунке также показана гибридная эквивалентная схема такого транзистора.
В конфигурации транзистора с общим эмиттером входной сигнал подается между выводами базы и эмиттера транзистора, а выходной сигнал появляется между выводами коллектора и эмиттера. Входное напряжение ( = В) и выходной ток (i c ) задаются следующими уравнениями:
В будет = h , то есть .i b + h re .V c
i e = h fe .i b + h oe .V c
Гибридное выражение Выражение можно получить из общих гибридных формул, выведенных в этой статье Гибридный эквивалент транзистора, добавив вторую нижнюю букву «e» (которая обозначает общий эмиттер) с h-параметрами, как описано ниже.
Текущий прирост Дается соотношением,
A i = — (h fe / (1 + h oe .г л ))
Где r L — сопротивление нагрузки переменного тока. Его значение равно параллельной комбинации сопротивлений R c и R L . Поскольку h fe транзистора является положительным числом, следовательно, A i усилителя с общим эмиттером отрицательно.
Входное сопротивление Сопротивление на входных клеммах усилителя (т. Е. На базе транзистора) определяется соотношением
R i = h , т.е. + h re .A i .r L = h , т.е. — ((h re .h fe ) / (h oe + (1 / r L )))
Входное сопротивление каскада усилителя (называемое входным сопротивлением каскада R равно ) зависит от схемы смещения. Для цепи с фиксированным смещением входное сопротивление каскада равно
Ом. рэнд — это = рэндов i // рэнд B
Если в цепи нет сопротивлений смещения, то R равно = R i .
Усиление напряжения Дается соотношением,
A v = A i .r 1 / R i
Поскольку коэффициент усиления по току (A i ) усилителя с общим эмиттером отрицательный, коэффициент усиления по напряжению (A v ) также отрицательный. Это означает, что между входом и выходом существует разность фаз 180 o . Другими словами, входной сигнал инвертируется на выходе усилителя с общим эмиттером.Коэффициент усиления по напряжению с точки зрения h-параметров определяется соотношением.
A v = h fe .r 1 / (h , т.е. + ∆h.r L )
Где
∆h = h , т.е. .h oe — h re .h fe
Выходное сопротивление Сопротивление выходных клемм усилителя определяется соотношением
R o = ( R с + h , т.е. ) / ( R с .h oe + ∆h)
Где
R с = Сопротивление источника, а
∆h = h , т.е. .h oe — h re .h fe
Выходное сопротивление ступени,
R oe = R o // R L
Общий коэффициент усиления напряжения
Дается соотношением,
A v = (A v . R равно ) / ( R + R )
Общий прирост по току
Дается соотношением,
A , т.е. = A i . с / ( с + с )
Пример h-параметры транзистора, используемого в схеме с общим эмиттером: h , т.е. = 1,0 кОм, h re = 1,0 x 10 -4 , h fe = 50 и h oe = 100 мкмос. . Нагрузочное сопротивление транзистора в цепи коллектора составляет 1 кОм. Питание транзистора осуществляется от источника сигнала сопротивлением 1000 Ом. Определите значение входного и выходного импеданса, усиления напряжения и тока в каскаде усилителя.
Решение Данные: h , т.е. = 1KΩ = 1000Ω h re = 1.0 x 10 -4 h oe = 100 μmhos = 100 x 10 -6 mhos R c = 1KΩ = 1000Ω R с = 1000 Ом
Входное сопротивление усилительного каскада Мы знаем, что на выходе усилителя нет нагрузки (т.е.R L = 0), поэтому значение A.Нагрузочное сопротивление C,
r L = Rc = 1000 Ом
мы также знаем, что коэффициент усиления транзистора по току,
A i = — (h fe / (1 + h oe .r L ) = — (50 / (1 + (100 x 10 -6 ) x 1000) = -45,5
) А входное сопротивление транзистора
R i = h , т.е. + h re .A i .r L = 1000 + [(1,0 x 10 -4 ) x (-45,5) x 1000] = 995 Ом
Входное сопротивление усилительного каскада,
R равно = R i = 995 Ом Ответ.
Выходное сопротивление каскада усилителя Мы знаем, что:
∆h = h , т.е. .h oe — h re .h fe
= [1000 x (100 x 10 -5 )] — (1,0 x 10 -4 ) x 50 = 95 x 10 -3 = 0,095
Выходное сопротивление транзистора, смотрящего прямо в коллектор.
R e = ( R + h , т.е. ) / ( R .h oe + ∆h)
= (1000 + 1000) / [1000 x (100 x 10 -6 )] + 0.95 = 2000 / (0,1 + 0,95)
= 10300 Ом
А выходное сопротивление усилительного каскада
R oe = R o // r L = 10300 // 1000 = 910 Ом Ответ.
Коэффициент усиления по току усилителя Мы знаем, что текущий коэффициент усиления усилительного каскада
A равно = A i .R s / ( R R + R , т.е. ) = (-45,5) x (1000) / (1000 + 995) = -22,8 Ans.
Ступень усилителя усиления напряжения Мы знаем, что коэффициент усиления транзистора по напряжению
A v = A i .r L / R i = (-45,5) x (1000) / 995 = -45,7
Коэффициент усиления усилительного каскада,
A против = A v .R , т.е. / ( R с + R , т.е. ) = (-45,7) x 995 / (1000 +995) = -22,8 Ans
Схема простого гибридного усилителя звука Споры по поводу того, что лучше, клапаны или транзисторы, все еще продолжаются. Мы не собираемся здесь участвовать в этом споре.Но если вы не можете решиться, попробуйте этот простой усилитель. В этом усилителе используется клапан в качестве предварительного усилителя и полевой МОП-транзистор в выходном каскаде. Сильная отрицательная обратная связь делает частотную характеристику плоской, как блин. В прототипе усилителя мы также попробовали несколько альтернативных компонентов. Например, BUZ11 можно заменить на IRFZ34N, а вместо ECC88 можно использовать ECC83. В этом случае анодное напряжение следует немного снизить до 155 В. Для ECC83 (или его американского эквивалента 12AX7) требуется 2 x 6.3 В для питания нити накала, и между двумя триодами нет экрана, обычно подключенного к выводу 9. Этот вывод теперь подсоединен к общему полюсу двух нитей накала. Нити накала заземлены через R5. Если вы следите за качеством, вам следует по крайней мере использовать типы MKT для конденсаторов связи C1, C4 и C7. Еще лучше конденсаторы МКП. Что касается C8, вам следует взглянуть на линейку электролитиков для аудиосистем Panasonic. P1 используется для установки количества отрицательной обратной связи. Чем больше отрицательная обратная связь, тем более плоской будет частотная характеристика, но тем меньше становится общее усиление.
Принципиальная схема:
С помощью P2 вы можете установить ток покоя через T2. Мы выбрали довольно высокий ток 1,3 А, благодаря чему выходной каскад работает в режиме класса А. При этом выделяется относительно большое количество тепла, поэтому для T2 следует использовать большой радиатор с тепловым коэффициентом 1 К / Вт или лучше. Для L1 мы соединили две вторичные обмотки последовательно от тороидального трансформатора 2x18V / 225 VA. Результирующая индуктивность 150 мГн была немного больше рекомендованных 50 мГн.Однако при выходной мощности 1 Вт усилитель испытывал трудности при воспроизведении сигналов ниже 160 Гц. Искажения выросли до 9% для сигнала 20 Гц при 100 мВт. Для правильного воспроизведения низкочастотных сигналов усилителю нужна катушка гораздо большего размера с железным сердечником и воздушным зазором. Это предотвращает насыщение сердечника при протекании через катушку большого постоянного тока.
Расположение деталей:
Такое ядро можно найти в устаревшем оборудовании, например, в старых видеорегистраторах. Подходящий сердечник состоит из сварных секций E и I.Эти трансформаторы могут быть преобразованы в требуемый индуктор следующим образом: разрезать сварку, удалить обмотки, добавить от 250 до 300 обмоток из эмалированной медной проволоки 0,8 мм, прочно закрепить секции E и I вместе с листом бумаги между ними, как изоляция. Концепции, используемые в этой схеме, очень хорошо подходят для экспериментов. Количество питающих напряжений может быть проблемой для начала. По этой причине мы разработали источник питания специально для использования с этим усилителем (четырехъядерный источник питания для гибридного усилителя).Конечно, это можно так же легко использовать с другими усилителями. В источнике питания используется каскадный каскад для вывода нестабилизированного напряжения 170 В для ступени SRPP (двухтактный с одной направляющей) (V1).
Схема печатной платы:
Во время первоначальных измерений мы обнаружили, что пульсация на этом источнике питания является причиной сильного гудения на выходе усилителя. Чтобы обойти эту проблему, мы разработали отдельный регулятор напряжения (высоковольтный регулятор с защитой от короткого замыкания), который может справиться с этими высокими напряжениями.Если вы используете отдельный трансформатор для питания нити накала, вы можете попробовать и посмотреть, работает ли схема без R5. Во время тестирования мы использовали постоянное напряжение для питания нити накала. Хотя вы можете не подозревать об этом по тестовым измерениям (см. Таблицу), этот усилитель звучит неплохо. На самом деле, он намного лучше, чем многие бытовые усилители. Выходная мощность довольно ограничена, но все же ее достаточно, чтобы ваши соседи тоже могли наслаждаться музыкой. Можно сделать усилитель более мощным, и в этом случае мы рекомендуем использовать более одного полевого МОП-транзистора в выходном каскаде.Индуктор также нужно сделать более мощным. Поскольку это усилитель класса A, источник питания должен иметь возможность выдавать требуемый ток, который становится намного больше при более высоких выходных мощностях. КПД усилителя чуть более 30%.
Автор: Frans Janssens — Авторские права: Elektor Electronics
Гибридный усилитель с регулируемым демпфированием Гибридный усилитель с регулируемым демпфированием Домашняя аудиосистема для дома
Гибридный усилитель с регулируемым демпфированием
ПРОЧИТАЙТЕ — Коммерческая
использование информации на сайте:
Я считаю, что вся информация, которую я публикую здесь, находится в
всеобщее достояние.Таким образом, вы можете использовать его как хотите, в коммерческих или
некоммерческое использование.
Тем не менее, я был бы признателен, если бы вы хотя бы дайте мне знать, если
вы собираетесь использовать любую из схем или особенно файлы PCB Gerber, чтобы сделать
коммерческие продукты или продать голые печатные платы.
Бывают случаи, когда товары продаются не только с
мое разрешение, но активное участие. «Гибрид Миллета»
усилия и другие в HeadFi являются примерами
(и, на мой взгляд, отличные модели того, как должно работать сообщество DIY).
Бывают и другие случаи, когда я просил поставщиков продать печатные платы в качестве услуги
любители. И есть другие случаи, когда
компании производят и продают печатные платы, шасси и т. д., не связываясь
мне вообще.
У меня уже давно работает этот маленький парень:
Это гибридный усилитель, в котором используются лампы низкого напряжения и выход на операционный усилитель мощности.
этап. Он работает от настольного источника питания мощностью 100 Вт от 24 В до 48 В.И
уникальность (разве это не уникально?) в том, что у него есть «демпфирование»
регулятор, позволяющий установить выходное сопротивление от нуля до 100
Ом.
Да, с этим связана долгая история.
Я начал с желания разработать простой гибридный усилитель для управления динамиками, который,
как и гибридный усилитель для наушников, его можно построить, не прикасаясь
опасное напряжение. Это исключает «нормальные» ламповые схемы, и
также сетевое напряжение (блоки питания).Блок питания — самая сложная часть …
отсутствие каких-либо готовых биполярных источников (+/- напряжение)
достаточно, чтобы управлять динамиком, означало, что усилитель должен работать от одной мощности
поставка. Итак, этот усилитель работает от одного источника питания и имеет (ах!) Выход
конденсаторы связи.
Для получения необходимой мощности ~ 100 Вт единственным разумным выбором была коммутация рабочего стола.
источник питания. Проблема в том, что я действительно не хотел полагаться на
на блоке питания, чтобы обеспечить большой переменный ток, необходимый для работы динамика.Нет
проблема, скажете вы, просто добавить кучу ёмкости. Это я сделал, 30000 мкФ до
быть точным. Но коммутатор не любит запускаться в большой выходной конденсатор.
Большинство из них просто сидят и переключаются на велосипеде. Итак, мне пришлось добавить
Схема «плавного пуска» для ограничения количества тока, протекающего через
зарядить шапки. Думайте об этом как о точном ограничителе броска тока. Это также
служит для ограничения мощности в случае короткого замыкания. Все немного
сложность, но в интересах безопасности…
Теперь усилитель с несимметричным конденсатором издаст ужасающий звук.
при включении и выключении. Итак, мне пришлось добавить схему задержки времени и
реле для отключения выходов при включении и отключении питания. Немного больше
комплекс …
Примерно в то же время, когда я разрабатывал эту идею, я также экспериментировал с ней
Пентодные усилители и усилители с высоким выходным сопротивлением для широкополосных динамиков.
Я обнаружил, что многие полноправные рейнджеры действительно предпочитают высокое зо, возможно, даже текущее
источник.Поскольку в этом проекте все равно была потеряна простота, я добавил
токовая обратная связь с выходным каскадом и регулировка,
между обратной связью по току и обратной связью по напряжению. В результате вы можете
изменяйте эффективное выходное сопротивление от примерно 1/2 Ом до 100 Ом.
Круто!
Очень интересно иметь возможность настраивать Zo, когда вы слушаете
Музыка. Однозначно, на моем Fostex лучший звук достигается на высоком Zo
(может быть 16 Ом).Остальные динамики действительно плохо звучат на высоких Zo. Они
все разные …
Я взял этот усилитель на Европейский фестиваль триодов в 2006 году для демонстрации.
Эффекты не тонкие … на самом деле я думаю, что получил новый, заслуженный
прозвище: «Мистер Тонкий». Не было единого мнения о том, что
звучало лучше всего — одни предпочитали универсальный источник тока, другие —
источник напряжения.
Хорошо, хватит повествования, вот подробности:
В усилителе используются лампы ECC86 / 6GM8 с диодной нагрузкой CCS, управляющие мощностью TI.
выходной каскад операционного усилителя.Токовый резистор используется последовательно с
вывод. Напряжение на резисторе усиливается операционным усилителем, и это
обратная связь по току, а также выход усилителя применяется в качестве обратной связи к мощности
операционный усилитель через горшок.
При питании от источника питания 48 В усилитель выдает около 13 В RMS — чуть более 20 Вт.
на канал на 8 Ом. Его искажение обычно трубчатое, около 0,7%.
THD на выходе 1 Вт, практически вся вторая гармоника. Так что это звучит как трубка
усилитель
Для тех из вас, кто утверждает, что усилитель не может быть хорошим, если он
соединяет выход через (большие электролитические) конденсаторы, напомню
Вы из теории цепей переменного тока: сигнал, который вы слышите, практически всегда идет
через большие электролитические колпачки Honkin. Они в блоке питания.
Как вы думаете, откуда приходит мощность сигнала?
Вот подробности:
Схема
(396k PDF файл)
Орел
Файлы САПР (архив 96k ZIP)
Гербер
файлов (487k ZIP архив)
Спецификация материалов (BOM)
(20k XLS-файл) (50k
PDF файл)
Да ладно, хватит для простого.Я никогда не собирал все это
статья в журнале, как и было моим первоначальным намерением. Итак, вот оно. Это
использовал колонки моего компьютера …
30 Вт Гибридный усилитель 01 под Other Circuits -59087-: Next.gr ul {дисплей: наследование;}
menu ul ul li {width: 170px; float: none; display: list-item; left: -30px; position: relative; border-bottom: 1px solid # c4c4c4; background-color: # 454545;}
menu ul ul ul li {позиция: относительная; верх: -60 пикселей; слева: 168 пикселей; цвет фона: # 454545;}
li> a: после {font-size: 11px;}
li> a: only-child: after {content: »;}
@media all and (max-width: 980px) {
меню {margin: 0;}
.= drop]: отмечено + ul {display: block;}
меню ul li {дисплей: блок; ширина: 100%;}
menu ul ul .toggle, menu ul ul a {padding: 0 40px;}
меню ul ul ul a {padding: 0 80px;}
меню ul li: hover {background-color: # 353659;}
меню ul ul ul li: after {background-color: # 353535;} menu ul li ul li .toggle, menu ul ul a, menu ul ul ul a: hover {background-color: # 734254;}
menu ul li ul li .toggle, menu ul ul a, menu ul ul ul a {padding: 14px 20px; color: #FFF; font-size: 17px;}
menu ul li ul li .toggle, menu ul ul a {background-color: # 380769;}
меню ul ul a: hover {background-color: # 565519;}
menu ul ul {float: none; position: static; color: #ffffff;}
меню ul ul li: hover> ul, menu ul li: hover> ul {display: none;}
меню ul ul li {display: block; width: 100%; left: 0px;}
меню ul ul ul li {позиция: статика;}}
@media all and (max-width: 330px) {menu ul li {display: block; width: 94%;}}
.sanwebcorner {background-color: # 00BCD4; color: #fff; padding: 15px; font-size: 25px; text-decoration: none; border-radius: 5px; margin: 25px; border: 5px solid # 0B646F;}
.sanwebcorner: hover {background-color: # 339DAA;}
]]> Дом Новые схемы Категории ▼ Категории Аудио ▼ Аудио Аудио фильтры Стерео схемы Ультразвуковые схемы Усилители Аудио генераторы Предусилители Аудиомикшеры Эквалайзеры Тональный баланс Зуммер зуммера Клапаны с вакуумными трубками Мюзикл и эффекты Микрофонные схемы RF схемы ▼ RF схемы схемы PLL Цепи УВЧ Схемы УКВ FM-радио Цепи GPS Цепи глушителя РЧ передатчики Радиоприемники ВЧ усилители AM-радио FM-передатчик Схемы приемопередатчика Антенные схемы Активные антенны Антенные тюнеры Антенны Yagi Uda Антенные проекты Рамочные антенны Датчики Детекторы ▼ Датчики Детекторы Цепи металлоискателей Цепи измерения жидкости Светочувствительные цепи Цепи детектора напряжения Цепи обнаружения газа и воздуха Цепи восприятия человека RF и радиация Медицинские цепи Цепи датчика Магнитные цепи Схемы оптических датчиков Эффект Холла Схемы осциллятора ▼ Схемы осциллятора Схемы Varius Astable Colpitts Кристалл Хартли РФ Синусоида прямоугольная волна Вольт управляемый Мост Вайна Моностабильные схемы Пирс Источники питания ▼ Источники питания Tesla Circuits Инверторные схемы Схемы свободной энергии Зарядные устройства AC в DC и DC в DC Схемы солнечных элементов Ограничение тока Микросхемы питания Высокое напряжение Импульсные источники питания Счетчики Счетчики ▼ Счетчики Счетчики Цепи таймера Вольтметры Частотомер Цепи счетчиков Счетчики Часовые схемы Контрольные схемы Цепи задержки Схемы термометров VU-метры Световой лазер LED ▼ Световой лазерный светодиод Инфракрасный Ксенон Освещение Светочувствительность Лазер Светодиодные схемы .