Как работает усилитель Никитина на полевых транзисторах. Какие особенности имеет его схема. Как правильно настроить усилитель Никитина. Какие преимущества дает использование N-канальных MOSFET в выходном каскаде.
Особенности схемы усилителя Никитина на N-канальных MOSFET
Усилитель Никитина на N-канальных полевых транзисторах имеет ряд интересных особенностей:
- Использование N-канальных MOSFET в выходном каскаде вместо биполярных транзисторов
- Простая схема с небольшим количеством компонентов
- Высокая линейность и низкие искажения
- Хорошая устойчивость к короткому замыканию на выходе
- Возможность работы без общей отрицательной обратной связи
Рассмотрим подробнее ключевые элементы схемы усилителя Никитина.
Выходной каскад на N-канальных MOSFET
Главная особенность усилителя — применение N-канальных полевых транзисторов в выходном каскаде. Это позволяет получить следующие преимущества:
- Низкие нелинейные искажения
- Высокая скорость нарастания выходного сигнала
- Хорошая устойчивость к короткому замыканию
- Симметричное ограничение по току
В качестве выходных транзисторов автор рекомендует использовать HUF76633P3 или аналогичные. Важно применять транзисторы с низким напряжением открывания («logic level»).
Температурная стабилизация тока покоя
Для стабилизации тока покоя выходных транзисторов при нагреве в схеме используется транзистор-датчик температуры. Он имеет тепловой контакт с радиатором выходных MOSFET.
Правильный подбор номинала резистора R15 позволяет получить небольшой отрицательный температурный коэффициент тока покоя. То есть при нагреве ток покоя немного уменьшается, что предотвращает тепловой разгон.
Защита выходных транзисторов
Для защиты выходных MOSFET от перегрузки по току в их истоковые цепи включены низкоомные резисторы R36 и R37. Они выполняют несколько функций:
- Ограничивают максимальный ток через транзисторы
- Принимают на себя тепловой удар при коротком замыкании
- Устраняют вероятность самовозбуждения при перегрузке
Автор рекомендует использовать резисторы сопротивлением 0.33-0.47 Ом мощностью 6 Вт.
Настройка усилителя Никитина
Правильная настройка усилителя Никитина включает следующие этапы:
- Проверка напряжений питания
- Установка тока покоя выходного каскада
- Настройка сервоканала смещения нуля
- Проверка формы сигнала и измерение искажений
- Субъективная оценка звучания
Рассмотрим подробнее каждый этап настройки.
Проверка напряжений питания
Перед подачей входного сигнала необходимо проверить напряжения питания усилителя:
- Напряжение основного питания ±32В
- Напряжение питания операционного усилителя ±12В
Измерения проводятся относительно общего провода (земли) при отключенной нагрузке.
Установка тока покоя выходного каскада
Ток покоя выходных транзисторов регулируется подстроечным резистором RP2. Рекомендуемое значение — около 75 мА. Для этого нужно:
- Дать усилителю прогреться в течение 15-20 минут
- Измерить падение напряжения на резисторе R36
- Вращая RP2, установить падение напряжения, соответствующее току 75 мА
При правильной настройке радиаторы выходных транзисторов должны быть теплыми, но не горячими.
Настройка сервоканала смещения нуля
Сервоканал компенсирует напряжение смещения нуля на выходе усилителя. Для его настройки нужно:
- Замкнуть вход усилителя на землю
- Измерить постоянное напряжение на выходе (должно быть не более 2-3 мВ)
- Вращая подстроечный резистор RP1, минимизировать напряжение смещения
Оптимальная настройка сервоканала позволяет улучшить звучание на низких частотах.
Преимущества усилителя Никитина
Усилитель Никитина на N-канальных MOSFET обладает рядом достоинств по сравнению с классическими схемами на биполярных транзисторах:
- Очень низкие нелинейные искажения (менее 0.01%)
- Широкая полоса пропускания (до 100 кГц)
- Высокая скорость нарастания выходного напряжения
- Хорошая устойчивость к сложной нагрузке
- Малая чувствительность к рассогласованию параметров транзисторов
Субъективно усилитель обеспечивает детальное, прозрачное и неутомительное звучание даже на высокой громкости.
Рекомендации по сборке усилителя Никитина
При самостоятельной сборке усилителя Никитина следует обратить внимание на следующие моменты:
- Использовать качественные комплектующие (транзисторы, конденсаторы, резисторы)
- Обеспечить хороший тепловой контакт выходных транзисторов с радиатором
- Применять массивный радиатор с площадью не менее 1000 см²
- Разделить «силовую» и «сигнальную» землю
- Использовать симметричную разводку печатной платы
При правильной сборке и настройке усилитель Никитина способен обеспечить звучание на уровне лучших коммерческих моделей.
Возможные модификации схемы усилителя Никитина
Базовая схема усилителя Никитина допускает различные модификации для улучшения характеристик:
- Увеличение выходной мощности за счет применения более мощных транзисторов
- Замена входного каскада на дифференциальный для снижения шумов
- Применение двухтактного выходного каскада для увеличения КПД
- Добавление системы защиты от перегрузки и короткого замыкания
- Использование более качественных пассивных компонентов
При модификации схемы важно сохранить основные принципы работы усилителя Никитина.
Сравнение усилителя Никитина с другими схемами
Как усилитель Никитина соотносится с другими популярными схемами? Рассмотрим его сравнение с несколькими распространенными топологиями:
Усилитель Никитина vs классический усилитель на биполярных транзисторах
- Меньшие нелинейные искажения, особенно на высоких частотах
- Выше скорость нарастания выходного сигнала
- Лучшая устойчивость к сложной нагрузке
- Проще в настройке, меньше критичных компонентов
Усилитель Никитина vs усилитель на микросхеме LM3886
- Лучшая детальность и прозрачность звучания
- Меньше склонность к перегреву при высокой мощности
- Возможность работы без общей ООС
- Выше надежность за счет применения дискретных компонентов
Усилитель Никитина vs ламповый усилитель
- Более широкая полоса пропускания
- Выше выходная мощность и КПД
- Меньшие габариты и вес
- Ниже уровень шумов и фона
В целом усилитель Никитина сочетает в себе лучшие качества транзисторных и ламповых усилителей.
Усилитель Никитина на N-канальных полевиках
Сразу уточню, я делал усилитель именно с теми транзисторами, что рекомендовал автор. Если кто-то хочет повторить идеи схемы на других транзисторах, добро пожаловать, например, на сайт Home Audio Lab Первоначальный вариант схемы показан на рисунке:
По этой схеме была разведена и собрана плата одного канала (фото рядом со схемой), прослушивание которой укрепило мое желание сделать полный усилитель. Корпус пришлось несколько доработать, так как крепление переменника гайкой к фронтальной панели с альпсом не прокатило и вал переключателя не влазил в отверстие ручки. Но крепление переменника сделано, ручка слегка рассверлена и все готово. Свести аудиофильскую надпись Dun Mei Audio при помощи ацетона, как я планировал, не удалось 🙁 . Еще из недостатков корпуса можно отметить отсутствие вентиляционных отверстий в верхней крышке. Пока я ждал корпус, думал о конструкции всего усилителя и пытался нарисовать платы, Алексей опубликовал на форуме вегалаба Улучшенный N-канальный выходной каскад: Благодаря моей лени, платы еще не были нарисовано, и мне не пришлось их переделывать, а сразу стал реализовывать именно этот, улучшенный, вариант. На плате канала установлены 4 блокировочных электролитических конденсатора по 470 мкФ и 2 пленочных на 1 мкФ, остальные емкости на плате БП. В этой схеме реализованы защита усилителя от перегрузки (даже двойная, если учитывать предохранители во вторичке), защита акустических систем от постоянного напряжения и защита от перегрева выходных транзисторов. Так как я планировал использовать отдельные радиаторы для каналов, то и схема защиты от перегрева делалась в 2-х экземплярах. Вот получившаяся схема: Разъем U3 предназначен для питания селектора входов и индикатора включения питания. На плате установлены конденсаторы EPCOS B41456 10000мкФ 40В, пленочные металлизированный полипропилен EPCOS B32652 в цепи питания и RIFA PHE426 в цепи сигнала. Свято следуя рекомендациям автора был куплен тороидальный трансформатор TALEMA мощностью 120 Вт и обмотками 2х25 В переменного напряжения. А так вся конструкция выглядит в корпусе: Возле входных клемм планируется поставить селектор входов на реле, питанием которых будет управлять поворотный переключатель, на 4 положения. PDF-файлы для лазерно-утюжной технологии: Усилитель Никитина на N-канальных полевиках. Часть 2. Измерения 11 Февраль 2008 03:51:36 |
Правда, на самом деле, он индицирует подключение АС блоком защиты, а не наличие питания, но я забыл поставить отдельный разъем на индикатор, поэтому сделал так как есть. Реле RL1 предназначено для включения реле RL2, RL3 и платы селектора входов. Таким образом при срабатывании защиты отключается и вход, и выход усилителя. 
Да, в качестве источника звука использован CD-player SONY CDP-315 со встроенным ЦАПом AD1851 на плате и по схеме Dark Abbat-a, акустика Focal-JMLab Chorus 714. При таком токе покоя радиаторы остаются еле теплые при работе на комфортной громкости, поэтому сверление верхней крышки отложил на потом.
|
|
|||||||||||||
Q9 должен иметь хороший тепловой
контакт (со смазкой) с теплоотводом выходных транзисторов и лучше всего прямо между ними. Величина R15
определяет крутизну температурной компенсации и может быть слегка изменена для другого типа выходных транзисторов.
Теплоотвод желательно заземлить. В целом рекомендую на выход поставить ещё последовательно цепь из резистора 3Вт
1 Ом параллельно с намотанными на него 10 витками эмалированного провода диаметром 1 мм. Это, в целом, обеспечит
хорошую стабильность на реактивной нагрузке даже при не слишком удачной разводке.
Но любые замены выходных транзисторов могут повлиять на ряд параметров, в том числе на стабильность и на
сопротивляемость короткому замыканию — показанный на схеме вариант при правильной сборке и разводке может выдержать
КЗ на выходе вплоть до перегорания предохранителей в цепях вторичной обмотки трансформатора. Повторять это часто
тем не менее не рекомендуется BC640 можно заменить на BD140 (только Филипс) . Опять же другие замены возможны, но
так как я их не проверял, то рекомендовать не могу.
Полюс тоже не очень низкий — если мне
не изменяет память, искажения в этой схеме начинают расти где-то с 2-3 кГц. Естественно, более высокий полюс был
бы лучше, но привёл бы к усложнению схемы. Также и насчёт класса АВ — за эти деньги получить 40 Вт в классе А было
бы трудновато . Кстати, этот каскад при наличии хорошего теплоотвода и пониженного питания можно вполне сместить
ближе к классу А. Интересное свойство этого выходного каскада — это симметричное ограничение по току, но для
весьма больших значений — 30-35А в пике для показанных на схеме транзисторов.
Кроме этого, сильно увеличится падение напряжения на
«верхнем» выходном транзисторе и для симметричного ограничения надо увеличивать напряжение питания источника тока.
В качестве Р-канального транзистора и в источнике тока я применил IRF9610 на радиаторах, с током источника порядка
60 мА. Кроме этого, у «нормальных» полевиков с отсечкой в районе 3,5 Вольт другой температурный коэффициент
напряжения отсечки, и надо компенсировать его по-другому. Я ставил в эмиттер транзистора-датчика температуры
(на место R15 в обсуждаемой схеме) источник опорного напряжения на 1,2 В («band-gap reference»)
— и температурная компенсация получалась практически точной. Короче говоря, применение не «logic level»
транзисторов требует существенного изменения схемы. Уж лучше применить что-то типа IRL540/640 если HUF недоступны.
Когда я посмотрел в деталях, что происходит, оказалось, что иногда
возникает очень кратковременная перегрузка нижнего транзистора по напряжению на затворе — «игла» напряжения, которая,
как выяснилось и приводила к разрушению транзисторов в серийных аппаратах. Похоже, что это было связано
с кратковременным самовозбуждением при КЗ. Резисторы полностью убрали возможность возникновения этого эффекта,
плюс они принимают на себя основную мощность теплового удара при КЗ. Я довольно скоро выяснил, что при увеличенных
до 0,33-0,47 Ом номиналах этих резисторов выходной каскад не сгорает при относительно длительном КЗ. Я сначала
ставил 3-х ваттные проволочные, но они выдерживали не больше 2-3 тепловых ударов, потом перегорали. С 6-ваттными
«Meggit» импульсная рассеиваемая мощность оказалась достаточна для многих циклов работы в таком режиме. После того,
как мы начали ставить эти резисторы в выходной каскад, у нас практически сошли на полный ноль отказы выходного каскада
в эксплуатации, которые до этого были хотя и невелики в процентном отношении, но регулярны, в основном как результат
КЗ на выходе.
Кроме того, в некоторых случаях можно попробовать фильтр второго порядка,
поставив конденсатор в 100-220 нФ параллельно R27, подобрав его по отсутствию выброса на АЧХ в области инфранизких
частот или по хорошей форме меандра на 20-30 Гц. Вообще настроить серво не так просто, поскольку это должна быть
последняя «точная» настройка на слух, после того, как правильно выбраны основные параметры и компоненты блока
питания, установлен оптимальный ток покоя выходного каскада и т.д. В некоторых случаях можно улучшить согласование
конкретной пары «акустика-усилитель» путём регулировки серво. На усилителе мощности Creek A52SE настройка серво
была выведена на переднюю панель как раз для этого.
и наоборот. Лучше сделать небольшой
отрицательный наклон, чтобы с прогревом теплоотвода ток покоя бы слегка уменьшался — процентов на 10-15 после работы
на полной мощности в течение некоторого времени.
Рассеиваемая мощность в режиме покоя у моего
варианта усилителя получилась около 9Вт. Радиаторы, площадью 1000кв.см, нагревались немного выше температуры тела.
Интегрированный усилитель Destiny 2 | Creek Audio Product Archive
Интегральный усилитель Destiny 2 — это модель высокого класса Creek, представляющая собой значительное улучшение по сравнению с оригинальной, пользующейся большим уважением моделью Destiny. В нем используются все методы и компоненты оптимизации звука, собранные Майком Криком и его командой инженеров по аналоговой электронике за долгие годы их работы в индустрии Hi-Fi.
Этот стильный усилитель заключен в корпус из экструдированного алюминия с матовой отделкой. Он доступен с серебристой или черной передней панелью и полированными алюминиевыми кнопками, ручкой управления и ножками.
Он предназначен для использования с проигрывателем компакт-дисков Destiny 2 и FM/AM-тюнером.
Для технически подкованных, вот объяснение того, что делает новый интегрированный усилитель Destiny 2 таким хорошим: Алекс Никитин , когда он работал в Creek Audio, который теперь постоянно используется во многих высококачественных усилителях Creek с 1993 года. Недавно усовершенствованный, чтобы использовать преимущества новых мощных транзисторов, линейность и шумовые характеристики были улучшены. Кроме того, его эффективность была улучшена хитрым способом, чтобы увеличить выходную мощность на 20% без увеличения размера блока питания. Эта умная схема продолжает превосходить альтернативы, поскольку она имеет очень плоскую характеристику искажения и производит очень ламповый звук. Подключение громкоговорителей контролируется локально и дистанционно с помощью 2 реле с золотыми контактами на 8 А.
В блоке питания Destiny 2 по-прежнему используется тороидальный трансформатор мощностью 300 ВА с магнитным экранированием и отдельными обмотками для сильноточных и слаботочных аналоговых цепей.
Два отдельных мостовых выпрямителя на диодах Шоттки с малыми потерями используются для разделения основных источников питания левого и правого каналов. В методе, используемом для уменьшения индуктивности и сопротивления конденсаторов высокой емкости, Creek использует в общей сложности 10 относительно небольших высокотемпературных конденсаторов с низким импедансом емкостью 2200 мкФ, соединенных параллельно друг с другом в каждом канале, чтобы обеспечить общий резервуар 44 000 мкФ для достижения максимального канала. шумоизоляция и отличная динамика. Отдельный источник питания питает все низковольтные цепи усилителя мощности и предусилителя. Вспомогательный тороидальный сетевой трансформатор мощностью 50 ВА питает схему управления микроконтроллера в режиме ожидания и все цифровые схемы, включая реле, при полном питании, что полностью изолирует цифровые и аналоговые схемы для достижения наилучших звуковых характеристик. Используя эту технику, энергопотребление в режиме ожидания также составляет менее 1 Вт, что соответствует европейским нормам.
Модель Destiny 2 имеет 4 несимметричных входа предусилителя — Aux/Phono, CD, Tuner, Aux 2, а также петлю ленты и AV Direct — для усилителя мощности, выбираемые на передней панели с помощью цельнометаллических кнопок или с удаленной трубки. У усилителя также есть выход Pre-amp и выход Tape. Подключение осуществляется через высококачественные позолоченные разъемы RCA, выбранные реле с золотыми контактами и обозначенные синими светодиодами на передней панели. Вход AV Direct разделяет предусилитель и усилитель мощности и передает сигнал непосредственно на усилитель мощности без регулятора громкости в цепи. Это особенно полезно, если усилитель используется как в комбинированной системе фронтального канала 5.1, так и в системе Hi-Fi с одной парой динамиков. На передней панели также можно выбрать активный или пассивный предварительный усилитель с 3 настройками усиления в активном режиме, регулируемыми с помощью трехпозиционного ползункового переключателя, расположенного в нижней части корпуса.
Чтобы сохранить свои пуристские принципы, уровень громкости Destiny 2 регулируется локально и дистанционно с помощью моторизованного потенциометра ALPS Blue Velvet с сопротивлением 20 кОм. Таким образом, аудиосигнал проходит непосредственно к усилителю мощности от входного разъема и селекторного реле через регулятор громкости, и ничто другое не препятствует искажению или шуму. В этом суть пассивного предусилителя. Чтобы сохранить изоляцию предварительного усилителя от внешних воздействий, схема ленты полностью буферизована. Если требуется усиление предварительного усиления, Destiny может ввести три уровня предварительного усиления, выбрав активную опцию на передней панели или пульте дистанционного управления.
Усилитель Destiny 2 может быть оснащен новой платой Sequel Phono. Он подключается к печатной плате предусилителя и доступен в 2-х режимах – низкий и высокий ММ. Чтобы поддерживать низкий уровень шума для приложений MC, Creek рекомендует либо автономный предварительный усилитель OBH-15mk2, либо Wyndsor Phono.
Большинство типов динамических наушников можно подключить к стандартному разъему 1/4″ jack на передней панели для обеспечения высокого качества воспроизведения. Возможно подключение динамиков для 2 пар динамиков. 8 чрезвычайно прочных, защищенных от прикосновения клемм крепятся болтами к задней панели и выбираются либо с помощью кнопок на передней панели, либо с пульта дистанционного управления.
Модель Destiny 2 использует прецизионную схему защиты, которая контролирует ток, температуру и смещение постоянного тока. При нарушении какого-либо условия на микроконтроллер отправляется сигнал неисправности, который немедленно отключает выход или отключает входной сигнал до тех пор, пока ошибка не будет устранена. Синие светодиоды на передней панели указывают на состояние ошибки. Если уровень слишком высок, он автоматически уменьшит настройку громкости перед повторным подключением входного сигнала.
» cellspacing=»3″ cellpadding=»0″>от 0,1 Гц до 65 кГц
(в режиме ожидания)
(при полной мощности)
передняя панель + кнопки
ANT Audio Kora 3T LTD Обзор
Алекс Никитин — один из самых сокровенных секретов Hi-Fi.
Хотя мало кто знаком с его именем, он хорошо известен в бизнесе как талантливый звукоинженер, стоящий за многими продуктами Creek Audio в 1990-х и 2000-х годах. Alex Nikitin Technology (ANT Audio) — его последнее начинание, и в дополнение к скромному набору специализированных элементов он изготавливает на заказ фонокорректоры, лучшим из которых является этот очень необычный дизайн…
«Давным-давно у меня возникла идея очень простой конструкции фонокорректора с использованием транзистора странного типа для усиления». Схема Kora 3T, в которой используется локальная отрицательная обратная связь в несимметричной схеме класса A с пассивным эквалайзером в одноступенчатой схеме усиления напряжения, имеет только три транзистора на канал. Сначала я разработал эту схему как доказательство концепции, но самым большим сюрпризом стал, когда я ее прослушал. «Качество звука этой схемы не уступает самым сложным полупроводниковым схемам», — сказал Алекс. «Он приближается к уровню хорошего лампового фонокорректора, — продолжил он.
С технической точки зрения он не идеален, но его размеры достаточны для такой маленькой схемы».
Фонокорректор Alex является полностью дискретным и использует только три транзистора (отсюда суффикс «3T»), в отличие от стандартных решений на основе операционных усилителей. Эта версия Limited Edition, которая продавалась по цене 775 фунтов стерлингов, была изготовлена вручную на заказ с использованием конденсаторов с точным допуском и резисторов Holco, а также конденсаторов смещения Black Gate и источника питания с низким уровнем шума. Его первоклассный статус отображается красным светодиодом. В реальности это обычная черная коробка (48x91x133 мм, 1 кг) без излишеств, как и следовало ожидать от поставщика проприетарной электроники.
Однако с акустической точки зрения он выделяется как один из лучших фонокорректоров — в некотором роде — особенно в сочетании с обновленным блоком питания Timestep. Он не звучит тонально вперед, «хорошо освещенный», хрупкий, резкий, резкий, прямолинейный, двухмерный или механический, в отличие от практически любого другого твердотельного дизайна.
Скорее, он звучит в некотором роде как лучшие ламповые конструкции, то есть у него глубокий, темный, роскошный звук с большим количеством воздуха и пространства слева направо и спереди назад. Кроме того, это позволяет музыке течь естественно и непринужденно. Совершенно естественным образом, он открытый, ровный и привлекательный.
Прозрачность Kora 3T Ltd не имеет себе равных среди большинства фонокорректоров стоимостью 1000 фунтов стерлингов. Вы можете слушать прямо в микс и наслаждаться очень нежным, экспансивным и чистым звуком. Kora, с другой стороны, может звучать скучно в типичных системах, поскольку она не добавляет яркости или «звонкости» — вам нужна действительно проницательная и прозрачная система, чтобы услышать ее истинный потенциал. Он может похвастаться выдающимся контролем, с красивой гладкой средней полосой, наполненной ритмичным щелчком и изображениями, которые охватывают плоскость динамиков, позволяя вам увеличить громкость и заглянуть в запись, не перегружаясь.
