Гибридный унч на полевых транзисторах своими руками схемы

Усилители на полевых транзисторах (ПТ) обладают большим входным сопротивлением. Обычно такие усилители используются как первые каскады предварительных усилителей, усилителей постоянного тока измерительной и другой радиоэлектронной аппаратуры.
Применение в первых каскадах усилителей с большим входным сопротивлением позволяет согласовывать источники сигнала с большим внутренним сопротивлением с последующими более мощными усилительными каскадами, имеющими небольшое входное сопротивление. Усилительные каскады на полевых транзисторах чаще всего выполняются по схеме с общим истоком.

Так как напряжение смещения между затвором и истоком равно нулю, то режим покоя транзистора VT характеризуется положением точки А на сток-затворной характеристике при U ЗИ =0 (рис. 15,б).
В этом случае при поступлении на вход усилителя переменного гармонического (то есть синусоидального) напряжения U ЗИ с амплитудой U mЗИ положительный и отрицательный полупериоды этого напряжения будут усиливаться неодинаково: при отрицательном полупериоде входного напряжения U ЗИ амплитуда переменной составляющей тока стока I» mc будет больше, чем при положительном полупериоде (I»» mc), так как крутизна сток-затворной характеристики на участке АВ больше по сравнению с крутизной на участке АС: Вследствие этого форма переменной составляющей тока стока и создаваемого им переменного напряжения на нагрузке U ВЫХ будет отличаться от формы входного напряжения, то есть возникнут искажения усиливаемого сигнала.
Для уменьшения искажений сигнала при его усилении необходимо обеспечить работу полевого транзистора при постоянной крутизне его сток-затворной характеристики, то есть на линейном участке этой характеристики.
С этой целью в цепь истока включают резистор Rи (рис.16,а).

Протекающий через резистор ток стока I С0 создает на нем напряжение
U Rи =I С0 Rи, которое прикладывается между истоком и затвором, включая ЭДП, образованный между областями затвора и истока, в обратном направлении. Это приводит к уменьшению тока стока и режим работы будет характеризоваться в этом случае точкой А» (рис.16,б).

Чтобы не происходило уменьшения коэффициента усиления, параллельно резистору Rи подключают конденсатор Си большой емкости, который устраняет отрицательную обратную связь по переменному току, образуемую переменным напряжением на резисторе Rи. В режиме, характеризуемом точкой А», крутизна сток-затворной характеристики при усилении переменного напряжения остается примерно одинаковой при усилении положительных и отрицательных полупериодов входного напряжения, вследствие чего искажения усиливаемых сигналов будут незначительны
(участки A»В» и А»С» примерно равны).
Если в режиме покоя напряжение между затвором и истоком обозначить U ЗИО, а протекающий через ПТ ток стока I С0 , то сопротивление резистора Rи (в омах) можно рассчитать по формуле:
Rи =1000 U ЗИО /I С0 ,
в которую ток стока I С0 подставляется в миллиамперах.
В схеме усилителя, приведенной на рис.15, используется ПТ с управляющим p-n-переходом и каналом р-типа. Если в качестве ПТ применяется аналогичный транзистор, но с каналом n-типа, схема остается прежней, а изменяется лишь полярность подключения источника питания.
Еще большее входное сопротивление имеют усилители, выполненные на полевых МДП-транзисторах с индуцированным, или встроенным каналом. При постоянном токе входное сопротивление таких усилителей может превышать 100 МОм. Так как напряжения их затвора и стока имеют одинаковую полярность, для обеспечения необходимого напряжения смещения в цепи затвора можно использовать напряжение источника питания G C подключив его к делителю напряжения, включенному на входе транзистора таким образом, как показано на рис.17.

Усилители с общим стоком

Схема усилителя на ПТ с общим стоком аналогична схеме усилителя с общим коллектором. На рис.18,а приведена схема усилители с общим стоком на ПТ с управляющим р-n-переходом и каналом р-типа.

Резистор Rи включен в цепь истока, а сток прямо подключен к отрицательному полюсу источника питания. Поэтому ток стока, зависящий от входного напряжения, создает падение напряжения только на резисторе Rи. Работа каскада поясняется графиками, приведенными на рис.18,б для случая, когда входное напряжение имеет синусоидальную форму. В исходном состоянии через транзистор протекает ток стока I С0 , который на резисторе Rи создает напряжение U И0 (U ВЫХ0). В течение положительного полупериода входного напряжения обратное смещение между затвором и истоком увеличивается, что приводит к уменьшению тока стока и абсолютной величины напряжения на резисторе Rи. В отрицательный полупериод входного напряжения, наоборот, напряжение смещения затвора уменьшается, ток стока и абсолютная величина напряжения на резисторе Rи увеличиваются. Вследствие этого выходное напряжение, снимаемое с резистора Rи, т. е. с истока ПТ (рис.18,б), имеет такую же форму, что и входное напряжение.
В связи с этим усилители с общим стоком получили название истоковых повторителей (напряжение истока по форме и значению повторяет входное напряжение).

Низкочастотные усилители очень популярны среди любителей радиоэлектроники. В отличии от предыдущей схемы , данный усилитель мощности на полевых транзисторах
состоит в основном из транзисторов и использует выходной каскад на , которые при двухполярном напряжении питания в 30 вольт могут обеспечить на динамиках сопротивлением 4 Ом выходную мощность до 70 Вт.

Принципиальная схема усилителя на полевых транзисторах

Усилитель собран на базе операционного усилителя TL071 (IO1) или любой аналогичный ему, который создает основное усиление дифференциального сигнала. Усиленный низкочастотный сигнал с выхода операционного усилителя, большая часть которого поступает через R3 к средней точке. Оставшаяся часть сигнала достаточна для прямого усиления на MOSFET IRF9530 (T4) и IRF530 (T6).

Транзисторы T2 ,T3 и окружающие их компоненты служат для стабилизации рабочей точки переменного резистора, так как она должна быть правильно установлена в симметрии каждой полуволны на нагрузке усилителя.

Все детали собраны на односторонней печатной плате. Обратите внимание, что на плате необходимо установить три перемычки.

Настройка усилителя

Настройку усилителя лучше всего сделать путем подачи синусоидального сигнала на его вход и подключением нагрузочного резистора со значением 4 Ом. После этого резистор R12 устанавливается таким образом, чтобы на выходе усилителя сигнал был симметричным, т.е. форма и размер положительной и отрицательной полуволн были одинаковыми при максимальной громкости.

Простейший усилитель на транзисторах может быть хорошим пособием для изучения свойств приборов. Схемы и конструкции достаточно простые, можно самостоятельно изготовить устройство и проверить его работу, произвести замеры всех параметров. Благодаря современным полевым транзисторам можно изготовить буквально из трех элементов миниатюрный микрофонный усилитель. И подключить его к персональному компьютеру для улучшения параметров звукозаписи. Да и собеседники при разговорах будут намного лучше и четче слышать вашу речь.

Частотные характеристики

Усилители низкой (звуковой) частоты имеются практически во всех бытовых приборах — музыкальных центрах, телевизорах, радиоприемниках, магнитолах и даже в персональных компьютерах. Но существуют еще усилители ВЧ на транзисторах, лампах и микросхемах. Отличие их в том, что УНЧ позволяет усилить сигнал только звуковой частоты, которая воспринимается человеческим ухом. Усилители звука на транзисторах позволяют воспроизводить сигналы с частотами в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц.

Следовательно, даже простейшее устройство способно усилить сигнал в этом диапазоне. Причем делает оно это максимально равномерно. Коэффициент усиления зависит прямо от частоты входного сигнала. График зависимости этих величин — практически прямая линия. Если же на вход усилителя подать сигнал с частотой вне диапазона, качество работы и эффективность устройства быстро уменьшатся. Каскады УНЧ собираются, как правило, на транзисторах, работающих в низко- и среднечастотном диапазонах.

Классы работы звуковых усилителей

Все усилительные устройства разделяются на несколько классов, в зависимости от того, какая степень протекания в течение периода работы тока через каскад:

Класс «А» — ток протекает безостановочно в течение всего периода работы усилительного каскада.
В классе работы «В» протекает ток в течение половины периода.
Класс «АВ» говорит о том, что ток протекает через усилительный каскад в течение времени, равного 50-100 % от периода.
В режиме «С» электрический ток протекает менее чем половину периода времени работы.
Режим «D» УНЧ применяется в радиолюбительской практике совсем недавно — чуть больше 50 лет. В большинстве случаев эти устройства реализуются на основе цифровых элементов и имеют очень высокий КПД — свыше 90 %.

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

Рабочая область транзисторного усилителя класса «А» характеризуется достаточно небольшими нелинейными искажениями. Если входящий сигнал выбрасывает импульсы с более высоким напряжением, это приводит к тому, что транзисторы насыщаются. В выходном сигнале возле каждой гармоники начинают появляться более высокие (до 10 или 11). Из-за этого появляется металлический звук, характерный только для транзисторных усилителей.

При нестабильном питании выходной сигнал будет по амплитуде моделироваться возле частоты сети. Звук станет в левой части частотной характеристики более жестким. Но чем лучше стабилизация питания усилителя, тем сложнее становится конструкция всего устройства. УНЧ, работающие в классе «А», имеют относительно небольшой КПД — менее 20 %. Причина заключается в том, что транзистор постоянно открыт и ток через него протекает постоянно.

Для повышения (правда, незначительного) КПД можно воспользоваться двухтактными схемами. Один недостаток — полуволны у выходного сигнала становятся несимметричными. Если же перевести из класса «А» в «АВ», увеличатся нелинейные искажения в 3-4 раза. Но коэффициент полезного действия всей схемы устройства все же увеличится. УНЧ классов «АВ» и «В» характеризует нарастание искажений при уменьшении уровня сигнала на входе. Но даже если прибавить громкость, это не поможет полностью избавиться от недостатков.

Работа в промежуточных классах

У каждого класса имеется несколько разновидностей. Например, существует класс работы усилителей «А+». В нем транзисторы на входе (низковольтные) работают в режиме «А». Но высоковольтные, устанавливаемые в выходных каскадах, работают либо в «В», либо в «АВ». Такие усилители намного экономичнее, нежели работающие в классе «А». Заметно меньшее число нелинейных искажений — не выше 0,003 %. Можно добиться и более высоких результатов, используя биполярные транзисторы. Принцип работы усилителей на этих элементах будет рассмотрен ниже.

Но все равно имеется большое количество высших гармоник в выходном сигнале, отчего звук становится характерным металлическим. Существуют еще схемы усилителей, работающие в классе «АА». В них нелинейные искажения еще меньше — до 0,0005 %. Но главный недостаток транзисторных усилителей все равно имеется — характерный металлический звук.

«Альтернативные» конструкции

Нельзя сказать, что они альтернативные, просто некоторые специалисты, занимающиеся проектировкой и сборкой усилителей для качественного воспроизведения звука, все чаще отдают предпочтение ламповым конструкциям. У ламповых усилителей такие преимущества:

Очень низкое значение уровня нелинейных искажений в выходном сигнале.
Высших гармоник меньше, чем в транзисторных конструкциях.

Но есть один огромный минус, который перевешивает все достоинства, — обязательно нужно ставить устройство для согласования. Дело в том, что у лампового каскада очень большое сопротивление — несколько тысяч Ом. Но сопротивление обмотки динамиков — 8 или 4 Ома. Чтобы их согласовать, нужно устанавливать трансформатор.

Конечно, это не очень большой недостаток — существуют и транзисторные устройства, в которых используются трансформаторы для согласования выходного каскада и акустической системы. Некоторые специалисты утверждают, что наиболее эффективной схемой оказывается гибридная — в которой применяются однотактные усилители, не охваченные отрицательной обратной связью. Причем все эти каскады функционируют в режиме УНЧ класса «А». Другими словами, применяется в качестве повторителя усилитель мощности на транзисторе.

Причем КПД у таких устройств достаточно высокий — порядка 50 %. Но не стоит ориентироваться только на показатели КПД и мощности — они не говорят о высоком качестве воспроизведения звука усилителем. Намного большее значение имеют линейность характеристик и их качество. Поэтому нужно обращать внимание в первую очередь на них, а не на мощность.

Схема однотактного УНЧ на транзисторе

Самый простой усилитель, построенный по схеме с общим эмиттером, работает в классе «А». В схеме используется полупроводниковый элемент со структурой n-p-n. В коллекторной цепи установлено сопротивление R3, ограничивающее протекающий ток. Коллекторная цепь соединяется с положительным проводом питания, а эмиттерная — с отрицательным. В случае использования полупроводниковых транзисторов со структурой p-n-p схема будет точно такой же, вот только потребуется поменять полярность.

С помощью разделительного конденсатора С1 удается отделить переменный входной сигнал от источника постоянного тока. При этом конденсатор не является преградой для протекания переменного тока по пути база-эмиттер. Внутреннее сопротивление перехода эмиттер-база вместе с резисторами R1 и R2 представляют собой простейший делитель напряжения питания. Обычно резистор R2 имеет сопротивление 1-1,5 кОм — наиболее типичные значения для таких схем. При этом напряжение питания делится ровно пополам. И если запитать схему напряжением 20 Вольт, то можно увидеть, что значение коэффициента усиления по току h21 составит 150. Нужно отметить, что усилители КВ на транзисторах выполняются по аналогичным схемам, только работают немного иначе.

При этом напряжение эмиттера равно 9 В и падение на участке цепи «Э-Б» 0,7 В (что характерно для транзисторов на кристаллах кремния). Если рассмотреть усилитель на германиевых транзисторах, то в этом случае падение напряжения на участке «Э-Б» будет равно 0,3 В. Ток в цепи коллектора будет равен тому, который протекает в эмиттере. Вычислить можно, разделив напряжение эмиттера на сопротивление R2 — 9В/1 кОм=9 мА. Для вычисления значения тока базы необходимо 9 мА разделить на коэффициент усиления h21 — 9мА/150=60 мкА. В конструкциях УНЧ обычно используются биполярные транзисторы. Принцип работы у него отличается от полевых.

На резисторе R1 теперь можно вычислить значение падения — это разница между напряжениями базы и питания. При этом напряжение базы можно узнать по формуле — сумма характеристик эмиттера и перехода «Э-Б». При питании от источника 20 Вольт: 20 — 9,7 = 10,3. Отсюда можно вычислить и значение сопротивления R1=10,3В/60 мкА=172 кОм. В схеме присутствует емкость С2, необходимая для реализации цепи, по которой сможет проходить переменная составляющая эмиттерного тока.

Если не устанавливать конденсатор С2, переменная составляющая будет очень сильно ограничиваться. Из-за этого такой усилитель звука на транзисторах будет обладать очень низким коэффициентом усиления по току h21. Нужно обратить внимание на то, что в вышеизложенных расчетах принимались равными токи базы и коллектора. Причем за ток базы брался тот, который втекает в цепь от эмиттера. Возникает он только при условии подачи на вывод базы транзистора напряжения смещения.

Но нужно учитывать, что по цепи базы абсолютно всегда, независимо от наличия смещения, обязательно протекает ток утечки коллектора. В схемах с общим эмиттером ток утечки усиливается не менее чем в 150 раз. Но обычно это значение учитывается только при расчете усилителей на германиевых транзисторах. В случае использования кремниевых, у которых ток цепи «К-Б» очень мал, этим значением просто пренебрегают.

Усилители на МДП-транзисторах

Усилитель на полевых транзисторах, представленный на схеме, имеет множество аналогов. В том числе и с использованием биполярных транзисторов. Поэтому можно рассмотреть в качестве аналогичного примера конструкцию усилителя звука, собранную по схеме с общим эмиттером. На фото представлена схема, выполненная по схеме с общим истоком. На входных и выходных цепях собраны R-C-связи, чтобы устройство работало в режиме усилителя класса «А».

Переменный ток от источника сигнала отделяется от постоянного напряжения питания конденсатором С1. Обязательно усилитель на полевых транзисторах должен обладать потенциалом затвора, который будет ниже аналогичной характеристики истока. На представленной схеме затвор соединен с общим проводом посредством резистора R1. Его сопротивление очень большое — обычно применяют в конструкциях резисторы 100-1000 кОм. Такое большое сопротивление выбирается для того, чтобы не шунтировался сигнал на входе.

Это сопротивление почти не пропускает электрический ток, вследствие чего у затвора потенциал (в случае отсутствия сигнала на входе) такой же, как у земли. На истоке же потенциал оказывается выше, чем у земли, только благодаря падению напряжения на сопротивлении R2. Отсюда ясно, что у затвора потенциал ниже, чем у истока. А именно это и требуется для нормального функционирования транзистора. Нужно обратить внимание на то, что С2 и R3 в этой схеме усилителя имеют такое же предназначение, как и в рассмотренной выше конструкции. А входной сигнал сдвинут относительно выходного на 180 градусов.

УНЧ с трансформатором на выходе

Можно изготовить такой усилитель своими руками для домашнего использования. Выполняется он по схеме, работающей в классе «А». Конструкция такая же, как и рассмотренные выше, — с общим эмиттером. Одна особенность — необходимо использовать трансформатор для согласования. Это является недостатком подобного усилителя звука на транзисторах.

Коллекторная цепь транзистора нагружается первичной обмоткой, которая развивает выходной сигнал, передаваемый через вторичную на динамики. На резисторах R1 и R3 собран делитель напряжения, который позволяет выбрать рабочую точку транзистора. С помощью этой цепочки обеспечивается подача напряжения смещения в базу. Все остальные компоненты имеют такое же назначение, как и у рассмотренных выше схем.

Двухтактный усилитель звука

Нельзя сказать, что это простой усилитель на транзисторах, так как его работа немного сложнее, чем у рассмотренных ранее. В двухтактных УНЧ входной сигнал расщепляется на две полуволны, различные по фазе. И каждая из этих полуволн усиливается своим каскадом, выполненном на транзисторе. После того, как произошло усиление каждой полуволны, оба сигнала соединяются и поступают на динамики. Такие сложные преобразования способны вызвать искажения сигнала, так как динамические и частотные свойства двух, даже одинаковых по типу, транзисторов будут отличны.

В результате на выходе усилителя существенно снижается качество звучания. При работе двухтактного усилителя в классе «А» не получается качественно воспроизвести сложный сигнал. Причина — повышенный ток протекает по плечам усилителя постоянно, полуволны несимметричные, возникают фазовые искажения. Звук становится менее разборчивым, а при нагреве искажения сигнала еще больше усиливаются, особенно на низких и сверхнизких частотах.

Бестрансформаторные УНЧ

Усилитель НЧ на транзисторе, выполненный с использованием трансформатора, невзирая на то, что конструкция может иметь малые габариты, все равно несовершенен. Трансформаторы все равно тяжелые и громоздкие, поэтому лучше от них избавиться. Намного эффективнее оказывается схема, выполненная на комплементарных полупроводниковых элементах с различными типами проводимости. Большая часть современных УНЧ выполняется именно по таким схемам и работают в классе «В».

Два мощных транзистора, используемых в конструкции, работают по схеме эмиттерного повторителя (общий коллектор). При этом напряжение входа передается на выход без потерь и усиления. Если на входе нет сигнала, то транзисторы на грани включения, но все равно еще отключены. При подаче гармонического сигнала на вход происходит открывание положительной полуволной первого транзистора, а второй в это время находится в режиме отсечки.

Следовательно, через нагрузку способны пройти только положительные полуволны. Но отрицательные открывают второй транзистор и полностью запирают первый. При этом в нагрузке оказываются только отрицательные полуволны. В результате усиленный по мощности сигнал оказывается на выходе устройства. Подобная схема усилителя на транзисторах достаточно эффективная и способна обеспечить стабильную работу, качественное воспроизведение звука.

Схема УНЧ на одном транзисторе

Изучив все вышеописанные особенности, можно собрать усилитель своими руками на простой элементной базе. Транзистор можно использовать отечественный КТ315 или любой его зарубежный аналог — например ВС107. В качестве нагрузки нужно использовать наушники, сопротивление которых 2000-3000 Ом. На базу транзистора необходимо подать напряжение смещения через резистор сопротивлением 1 Мом и конденсатор развязки 10 мкФ. Питание схемы можно осуществить от источника напряжением 4,5-9 Вольт, ток — 0,3-0,5 А.

Если сопротивление R1 не подключить, то в базе и коллекторе не будет тока. Но при подключении напряжение достигает уровня в 0,7 В и позволяет протекать току около 4 мкА. При этом по току коэффициент усиления окажется около 250. Отсюда можно сделать простой расчет усилителя на транзисторах и узнать ток коллектора — он оказывается равен 1 мА. Собрав эту схему усилителя на транзисторе, можно провести ее проверку. К выходу подключите нагрузку — наушники.

Коснитесь входа усилителя пальцем — должен появиться характерный шум. Если его нет, то, скорее всего, конструкция собрана неправильно. Перепроверьте все соединения и номиналы элементов. Чтобы нагляднее была демонстрация, подключите к входу УНЧ источник звука — выход от плеера или телефона. Прослушайте музыку и оцените качество звучания.

Технические характеристики

Максимальная среднеквадратичная мощность:
при RH = 4 Ом, Вт 60
при RH = 8 Ом, Вт 32
Рабочий диапазон частот. Гц 15…100 000
Коэффициент нелинейных искажений:
при f = 1 кГц, Рвых = 60 Вт, RH = 4 Ом, % 0,15
при f = 1 кГц, Рвых = 32 Вт, RH = 8 Ом, % 0,08
Коэффициент усиления, дБ 25…40
Входной импеданс, кОм 47

Настройка

Маловероятно, что какой-либо опытный экспериментатор буде иметь трудности при достижении удовлетворительных результатов при построении усилителя по этой схеме. Главные проблемы, которые следует предусмотреть — это неправильная установка элементов и повреждение МОП транзисторов при неправильном обращении с ними или при возбуждении схемы. В качестве руководства дл экспериментатора предлагается следующий перечень контрольных проверок для поиска неисправностей:
1. При сборке печатной платы сначала установите пассивные элементы и убедитесь в правильном включении полярности электролитических конденсаторов. Затем установите транзисторы VT1 …VT4. И, наконец, установите МОП транзисторы, избегая статического заряда, замыкая одновременно выводы на землю и используя заземленный паяльник. Проверьте собранную плату на правильность установки элементов. Для этого будет полезно пользоваться расположением элементов, показанном на рис. 2 Проверьте печатные платы на отсутствие замыканий припоем дорожек и, если они есть, удалите их. Проверьте узлы паек визуально и электрически с помощью мультиметра и переделайте, если это необходимо.
2. Теперь на усилитель может быть подано напряжение питания и выставлен ток покоя выходного каскада (50…100 мА). Потенциометр R12 сначала устанавливается по минимальному току покоя (до отказа против часовой стрелки на топологии платы рис. 2). положительную ветвь питания включается амперметр с пределом измерения 1 А. Вращением движка резистора R12 добиваются показаний амперметра 50…100 мА. Установка тока покоя может быть выполнена без подключения нагрузки. Однако, если нагрузочный динамик включен в схему, он должен быть защищен предохранителем от перегрузки по постоянному току. При установленном токе покоя приемлемое значение выходного напряжения смещения должно быть меньше 100 мВ.

Излишние или беспорядочные изменения тока покоя при регулировке R12 указывают на возникновение генерации в схеме или неправильное соединение элементов. Следует придерживаться рекомендаций, описанных ранее (последовательное включение в цепь затвора резисторов, минимизация длины соединительных проводников, общее заземление). Кроме того, конденсаторы развязки по питанию должны устанавливаться в непосредственной близости) к выходному каскаду усилителя и точке заземления нагрузки. Во избежание перегрева мощных транзисторов регулирование тока покоя должно выполняться при установленных на теплоотводе МОП транзисторах.
3.После установления тока покоя амперметр должен быть удален
из цепи положительного питания и на вход усилителя может быть
подан рабочий сигнал. Уровень входного сигнала для получения полной номинальной мощности должен быть следующим:
UBX = 150 мВ (RH = 4 Ом, Ки = 100);
UBX= 160 мВ (RH = 8 Ом, Ки = 100);
UBX = 770 мВ (RH = 4 Ом, Ки = 20);
UBX = 800 мВ (RH = 8 Ом, Ки = 20).
«Подрезание» на пиках выходного сигнала при работе с номинальной мощностью указывает на плохую стабилизацию напряжения питания и может быть исправлено снижением амплитуды входного сигнала и уменьшением номинальных характеристик усилителя.
Амплитудно-частотная характеристика усилителя может быть проверена в диапазоне частот 15 Гц… 100 кГц с помощью набора для звукового тестирования или генератора и осциллографа. Искажение выходного сигнала на высоких частотах указывает на реактивный характер нагрузки и для восстановления формы сигнала потребуется подбор величины индуктивности выходного дросселя L1. Амплитудно-частотная характеристика на высоких частотах может быть выровнена с помощью компенсационного конденсатора, включенного параллельно с R6. Низкочастотная часть амплитудно-частотной характеристики корректируется элементами R7, С2.
4.Наличие фона (гудения) вероятнее всего происходит в схеме
при установке слишком высокого усиления. Наводка на входе с высоким
импедансом минимизируется использованием экранированного
кабеля, заземленного непосредственно в источнике сигнала. Низкочастотные пульсации питания, попадающие с питанием во входной каскад
усилителя, могут быть устранены конденсатором СЗ. Дополнительное
ослабление фона осуществляется дифференциальным каскадом
на транзисторах VT1, VT2 предусилителя. Jднако, если источником фона является питающее напряжение, то можно подобрать значение СЗ, R5 для подавления амплитуды пульсаций.
5. В случае выхода из строя транзисторов выходного каскада из-за короткого замыкания в нагрузке или из-за высокочастотной генерации необходимо заменить оба МОП транзистора, при этом маловероятно, чтобы из строя вышли другие элементы. При установке схему новых приборов процедура настройки должна быть повторена.

Схема блока питания

Лучшие конструкции «Радиолюбителя» Выпуск 2

Схема усилителя с изменениями:

Источник

По многочисленным просьбам радиолюбителей, привожу усовершенствованную и более полную схему гибридного УНЧ с подробным описанием, списком деталей и схемой блока питания. Лампу на входе схемы гибридного УНЧ 6Н6П — заменил на 6Н2П. Так же можно поставить в этот узел и более распространённую в старых лампачах 6Н23П. Полевые транзисторы заменимы на другие аналогичные — с изолированным затвором и ток стока от 5А и выше. Переменник R1 — 50 кОм это качественный переменный резистор на регулятор громкости. Можно поставить его вплоть до 300кОм, ничего не ухудшится. Обязательно проверить регулятор на отсутвие шорохов и неприятных трений при вращении. В идеале стоит использовать РГ ALPS — это японская фирма по производству качественных регуляторов. Не забываем про регулятор баланса.

Подстроечным резистором R5 — 33 кОм вставляется ноль напряжения на динамике в режиме молчания УНЧ. Другими словами подав питание на транзисторы и вместо динамика (!) подключив мощный резистор на 4-8 Ома 15 ватт, добиваемся на нём нуля напряжения. Меряем чувствительным вольтметром, так как должен быть абсолютный ноль. Схема одного канала гибридного УНЧ приведена ниже.

Остальные резисторы 0,125 или 0,25 ватт. Короче любые маленькие. Конденсатор 10000мкФ можно смело уменьшить до 100мкФ, а нарисован он так по старому обозначению. Все конденсаторы по анадному питанию ставим на 350В. Если трудно достать на 6,8мкФ — ставим хотя бы на 1мкФ (я так и сделал). Транзистор управления током покоя, заменим на КТ815 или КТ817. На звуке это не отразится, он там просто ток корректирует. Естественно нужна ещё одна нужна копия гибридного УНЧ и для второго канала.

Для питания транзисторов нужен двуполярный источник +-20 (35)В с током 4А. Можно на обычном трансформаторе. Так как большая мощность не требовалась — поставил 60-ти ваттный транс от видеомагнитофона с соответствующим снижением выходной мощности. Фильтрация простая — диодный мост и конденсатор. При токе покоя 0,5А — хватит ёмкости 10000мкф на канал. Конденсаторы С3, С4, С5 по 160В, не меньше. Или на всякий случай больше. R8 небольшой подстроечный резистор — крутится отвёрткой. Он задаёт ток покоя выходных транзисторов (в отсутствии сигнала). Выставить ток надо от 0,3А — режим АВ до 2А — режим А. Во втором случае качество звука гораздо лучше, но вот греться будет не слабо. Можно задействовать для питания и с дополнительным кольцом и обмотками 12витков — на неё идёт 12В с трансформатора, и двумя по 20В — это вторичка. В этом случае диоды моста должны быть высокочастотными, простые КД202 сгорят в момент.

Накал питаем 12-ю вольтами соединив накалы обеих ламп последовательно. Анодное напряжение 300В я брал с помощью маленького трансформатора (5 ватт) от китайского многонапряжительного адаптера. Питать от той пародии, кроме светодиода, ничего нельзя, а вот в этом гибридном он пришёлся к месту. На его 15-ти вольтовую вторичку подаём 12В с электронного (или обычного) трансформатора, и с 220-ти вольтовой сетевой снимаем напряжение. Ток конечно не ахти, но обе лмпы 6Н2П тянут по аноду всего 5мА, так что большего им и не надо.

Обсудить статью ГИБРИДНЫЙ УНЧ

Приветствую всех посетителей сайта и представляю конструкцию УМЗЧ, который на мой взгляд (ухо) является воплощением всего лучшего, что мы можем взять от современных транзисторов и старинных ламп.

Мощность: 140 Вт
Чувствительность: 1.2 В

Схема содержит небольшое количество деталей, проста в настройке, не содержит дефицитных и дорогостоящих компонентов, очень термостабильна.

Коротко о схеме.
Истоковый повторитель реализован на комплиментарных MOSFET транзисторах IRFP140, IRFP9140 и особенностей не имеет. Транзистор VT1 на звук влияния не оказывает, нужен для стабилизации тока при изменении температуры выходных транзисторов и установлен в непосредственной близости от них на радиаторе охлаждения. Радиатор желательно иметь массивный, с большой площадью охлаждения, транзисторы установить вплотную друг к другу на теплопроводящую пасту, через слюдяную прокладку. Конденсатор С4 обеспечивает «мягкий» старт истокового повторителя.

Теперь о драйвере.
С драйвером пришлось повозиться, т.к. входная емкость одного транзистора – 1700пф. Были опробованы разные типы ламп и разные схемы включения. От слаботочных ламп пришлось отказаться, т.к. завал по ВЧ начинался уже в звуковом диапазоне. Результатом поисков стал СРПП на 6Н6П. При токе каждого триода – 30ма, АЧХ усилителя проcтирается от единиц герц до 100 кГц, плавный спад начинается в районе 70кГц. Лампа 6Н6П очень линейна, к тому же драйвер на 6Н6П имеет огромную перегрузочную способность. Режимы триодов 6Н6П — 150В, 30ма. По даташиту Рмакс.-4.8Вт, мы имеем 4.5, почти на пределе. Кому жалко 6Н6П, можно облегчить режим, увеличив номиналы резисторов R3 и R4, скажем до 120Ом. И еще, несмотря на то что лампа 6Н6П имеет небольшой коэффициент усиления, она оказалась склонной к самовозбуждению, может все дело в имеющихся у меня экземплярах, но, тем не менее были приняты меры по удушению этого нежелательного явления. На лампу был надет стандартный алюминиевый экран, девятая ножка запаяна на землю, в сетку установлена небольшая катушка – 15 витков провода ПЭВ 0.3, намотанных на резистор 150 кОм – 1Вт. Если ровнехонькая АЧХ на ВЧ для Вас не главное можно попробовать в драйвере 6Н8С или 6Н23П, в СРПП разумеется.
Настройка усилителя проста — R5 устанавливаем в среднее, а R8 в нижнее по схеме положение и включаем усилитель. Прогреваем 3 минуты, крутим R5 – устанавливаем «0» на выходе, затем осторожно крутим R8 – устанавливаем ток покоя выходных транзисторов. Ток контролируем, измеряя падение напряжения, на любом из R15, R16 оно должно быть – 110мв, что соответствует току через выходные транзисторы 330ма. Ток покоя на Ваше усмотрение – все зависит от имеющихся в Вашем распоряжении радиаторов и вентиляторов. Настройка усилителя закончена – наслаждайтесь звуком.
Блок питания не привожу, т.к. каждый может разработать его сам. Но хочу предупредить, что экономить на блоке питания – последнее дело. Ставьте большие трансформаторы, огромные емкости и Вам воздастся. Не забудьте везде наставить предохранителей.

Детали
. Детали самые обычные, резисторы ОМЛТ, конденсаторы JAMICON, резисторы R15, R16 составлены из трех параллельно соединенных ОМЛТ-2 — 1Ом, R8 — проволочный, входной потенциометр ALPS. Применение аудиофильских компонентов приветствуется, в особой степени это относится к конденсаторам блока питания. Отдельно нужно сказать про С3,С4,С5, от них зависит звучание усилителя, поэтому тип конденсаторов Вам лучше выбрать на Ваш вкус. У меня стоят импортные красно – коричневые пленочники неизвестного производителя, подозреваю производства Поднебесной. Если Вам не нужно чтобы АЧХ усилителя была линейной от 2Гц, то емкости конденсаторов С3 и С5 можно уменьшить. Выходные транзисторы желательно подобрать в пары по параметрам.
При включении усилителя, в течении нескольких десятков секунд прослушивается фон переменного тока, потом он исчезает. Это явление обусловлено тем, что истоковый повторитель имеет большое входное сопротивление и пока катоды триодов прогреваются, вход повторителя оказывается «подвешенным» и «принимает» окружающие его электромагнитные поля с частотой промышленной электросети. Бороться с этим явлением не нужно – нужно реализовать задержку включения АС.
Мощность усилителя – 140Вт, при Uвх.эфф. – 1.2В. Коэффициент нелинейных искажений измерить нечем, но я не думаю что он конский у этого усилителя, судя по звуку.

Теперь собственно о звуке.
Звук у этого усилителя похож на звук триодного двухтактника, но басовый регистр гораздо «мясистее», бас быстрый, четкий и солидный. Серединка прозрачная и детальная, верхи без «песочка» присущего транзисторам.
Усилитель жрет все, качает любую акустику. Усилитель задумывался для эксплуатации на улице — дома ламповый однотактник, но теперь я не уверен, что он будет не основным. Еще послушаем.

И еще, при постройке усилителя желательно оснастить его системой всевозможной защиты, это улучшит его эксплуатационные качества и защитит Вашу АС от нештатных ситуаций.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
VT1	Биполярный транзистор	КТ602БМ	1		В блокнот
VT2	MOSFET-транзистор	IRFP140	1		В блокнот
VT3	MOSFET-транзистор	IRFP9140	1		В блокнот
	Диод	КД521А	2		В блокнот
	Стабилитрон	12 — 15В	2		В блокнот
	Лампа	6Н6П	2		В блокнот
С1	Электролитический конденсатор	10000мкФ х 50В	1		В блокнот
С2	Конденсатор	0.1мкФ х 63В	1	Пленочный	В блокнот
С3-С5	Конденсатор	6.8мкФ х 63В	3	Пленочный	В блокнот
R1	Переменный резистор	50 кОм	1		В блокнот
R2	Резистор	220 кОм	1	1Вт	В блокнот
R3, R4	Резистор	100 Ом	2	2Вт	В блокнот
R5	Подстроечный резистор	33 кОм	1		В блокнот
R6	Резистор	86 кОм	1	1Вт	В блокнот
R7	Резистор	56 кОм	1	1Вт	В блокнот
R8	Подстроечный резистор	15 кОм	1

Гибридный УНЧ своими руками

По многочисленным просьбам радиолюбителей, привожу усовершенствованную и более полную схему гибридного УНЧ с подробным описанием
, списком деталей и схемой блока питания. Лампу на входе схемы гибридного УНЧ 6Н6П — заменил на 6Н2П
. Так же можно поставить в этот узел и более распространённую в старых лампачах 6Н23П. Полевые транзисторы заменимы на другие аналогичные — с изолированным затвором и ток стока от 5А и выше.

Переменник R1 — 50 кОм это качественный переменный резистор на регулятор громкости. Можно поставить его вплоть до 300кОм, ничего не ухудшится. Обязательно проверить регулятор на отсутвие шорохов и неприятных трений при вращении. В идеале стоит использовать РГ ALPS — это японская фирма по производству качественных регуляторов. Не забываем про регулятор баланса.

Подстроечным резистором R5
— 33 кОм вставляется ноль напряжения на динамике в режиме молчания УНЧ. Другими словами подав питание на транзисторы и вместо динамика (!) подключив мощный резистор на 4-8 Ома 15 ватт, добиваемся на нём нуля напряжения. Меряем чувствительным вольтметром, так как должен быть абсолютный ноль.

Схема одного канала гибридного УНЧ приведена ниже.

Остальные резисторы 0,125 или 0,25 ватт. Короче любые маленькие. Конденсатор 10000мкФ можно смело
уменьшить до 100мкФ, а нарисован он так по старому обозначению. Все конденсаторы по анадному питанию ставим на 350В. Если трудно достать на 6,8мкФ — ставим хотя бы на 1мкФ (я так и сделал). Транзистор управления током покоя, заменим на КТ815 или КТ817. На звуке это не отразится, он там просто ток корректирует. Естественно нужна ещё одна нужна копия гибридного УНЧ и для второго канала.

Для питания транзисторов нужен двуполярный источник
+-20 (35)В с током 4А. Можно на обычном трансформаторе. Так как большая мощность не требовалась — поставил 60-ти ваттный транс от видеомагнитофона с соответствующим снижением выходной мощности. Фильтрация простая — диодный мост и конденсатор. При токе покоя 0,5А — хватит ёмкости 10000мкф на канал. Конденсаторы С3, С4, С5 по 160В, не меньше. Или на всякий случай больше. R8 небольшой подстроечный резистор — крутится отвёрткой. Он задаёт ток покоя выходных транзисторов (в отсутствии сигнала). Выставить ток надо от 0,3А — режим АВ до 2А — режим А. Во втором случае качество звука гораздо лучше, но вот греться будет не слабо. Можно задействовать для питания и электронный трансформатор с дополнительным кольцом и обмотками 12витков — на неё идёт 12В с трансформатора, и двумя по 20В — это вторичка. В этом случае диоды моста должны быть высокочастотными, простые КД202 сгорят в момент.

Накал питаем 12-ю вольтами соединив накалы обеих ламп последовательно. Анодное напряжение 300В я брал с помощью маленького трансформатора (5 ватт) от китайского многонапряжительного адаптера. Питать от той пародии, кроме светодиода, ничего нельзя, а вот в этом гибридном унч он пришёлся к месту. На его 15-ти вольтовую вторичку подаём 12В с электронного (или обычного) трансформатора, и с 220-ти вольтовой сетевой снимаем напряжение. Ток конечно не ахти, но обе лмпы 6Н2П тянут по аноду всего 5мА, так что большего им и не надо.

Гибридный усилитель звука
, который показан на схеме ниже многими меломанами считается одним из лучших аппаратов такого типа вобравший в себя все самое лучшее, что может максимально предоставить ламповый и транзисторный УМЗЧ. Его звучание похоже на двухтактный аппарат выполненный на триодах, но басы намного насыщеннее, быстрее, четче и солиднее. Средняя полоса прозрачная с ярко выраженными деталями, верхние частоты без всяких примесей, которыми грешат транзисторные приборы. Я уже давно подумывал взяться за сборку усилителя мощности с высоким классом. Перебрав различные варианты схем, коих великое множество в интернете, но большее внимание привлекла именно вот эта принципиальная схема.

В общем как основа, такое схематическое решение мне абсолютно подходило, тем не менее позднее, по ходу настройки возникла необходимость ее немного модернизировать. Схема то прекрасная, но не хватало там защитных функций. Поэтому я в первую очередь добавил защиту, обеспечивающей мягкий запуск усилителя при включении сетевого напряжения. Усовершенствовал функцию выполняющей автоматическое смещение напряжения на транзисторах MOSFET IRFP140 и IRFP9140. В изначальной авторской разработке, напряжение с выхода ламп значительно терялось в схеме смещения обладающей малым внутренним сопротивлением. Только после того, как я увеличил ее общее сопротивление порядка до нескольких сот кОм, то размах амплитуды на выходе возрос до 30v. p>

В конечном итоге гибридный усилитель
обеспечивает выходную мощность до 200 Вт на каждый канал, при работе на нагрузку 4 Ом. Исходя из того, что выходной каскад аппарата работает в классе А, я заранее предусмотрел установку теплоотводов под полевые транзисторы, а для охлаждения радиаторов дополнительно еще вентилятор. По техническим и звуковым параметрам эта схема очень схожа с известным гибридным усилителем мощности Magnat RV3. Существенное отличие этого усилителя от Магната, это то, что в выходных каскадах последнего реализованы кремневые биполярные транзисторы, а в этом оконечный каскад работает на полевых транзисторах. Именно применение MOSFET-транзисторов исключило необходимость установки дополнительных каналов согласования, исключительно только конденсаторы в качестве переходных элементов.

Говоря об устройствах такого типа как лампово-транзисторный усилитель
, стоит отметить, что основная цель в получении высокой мощности на выходе, не в угоду громкости в динамиках, а для воспроизведения качественного, естественного звука. Также стоить отметить еще одну конструктивную особенность устройства. Что бы обеспечить питающим напряжением ламповый модуль усилителя был использован импульсный блок питания имеющий постоянное выходное напряжение 6,3v и 270v, вследствие чего удалось максимально убрать фон низкой частоты и кардинально снизить уровень шума.

Важное замечание!

Представленная здесь схема, как было сказано выше, использовалась как основа. Поэтому у каждого кто возможно планирует ее повторить, есть возможности усовершенствовать ее по своему. Еще хочу добавить, что в процессе тестирования решил полностью убрать каскад установленный между конденсаторами и полевыми транзисторами. На данный момент установлен каскад, задающий смещение на затворах. Основными элементами этого каскада являются переменные, много оборотные резисторы, а также стабилитроны, возможно нужно будет заменить постоянные стабилизаторы на регулируемые.

ГИБРИДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Многие слышали и наверное делали ламповые УНЧ, кто-то говорит их звук самый лучший, а кто-то скажет транзисторы ни в чём им не уступают и по параметрам гораздо круче.

Я делал и те и эти и готов сделать окончательный вывод: в классном усилителе звука — и лампы и транзисторы, каждому своё:

Лампы отлично работают на входе, а как стильно смотрятся!,
а полевые транзисторы на выходе — и не надо огромных выходных трансформаторов.

Вот схемы которые я испытывал в процессе экспериментов и все они прекрасно себя зарекомендовали!

А вот пример практической реализации одного из гибридных УНЧ по схеме, приведённой ниже:

Для этого усилителя использовал схему на N-канальных полевых транзисторах из журнала радиохобби, Нижняя часть корпуса размерами 15х20 см из сантиметрового алюминиевого листа, используется как общий радиатор для транзисторов. Питание последних получается через обычный диодный мост и две ёмкости по 10000 мкф. Фона переменного тока не слышно. 200 В для анода берётся с помощью 12-вольтового маленького транса на 10 Вт включенного наоборот к вторичке основного трансформатора. Для индикации положения уровня громкости — ставим синий светодиод через кусочек оргстекла. Для красоты — лампы снизу подсвечиваем красными светодиодами. Разница на слух между 6Н6П и 6Н2П практически не заметна. Налаживание заключается в установке нужного тока покоя (в пределах 0.3 — 1 А). И последнее: не экономьте на радиаторе! Для класса «А» потребуется очень приличное охлаждение. К примеру радиатор для 100 ваттного УНЧ макинтош класса «А» весит 8кг! В качестве источника питания для такого усилителя можно использовать электронный трансформатор как в

Источник

Надеемся, что ваша домашняя аудиосистема пополнилась качественным из наших последних публикаций. Теперь пришло время задуматься об усилителе мощности. Сегодня мы предлагаем вам описание конструкции одного очень интересного гибридного усилителя
. Автор Уим дэ Хэн
назвал своё творение «MuGen». По-японски это означает бесконечность, ну а с технической точки зрения усилитель объединил в себе усилитель напряжения — Mu и усилитель тока — Gen, что и отражено в названии.

Сегодня ламповые усилители
претерпевают второе рождение — появилось довольно большое количество как коммерческих, так и самодельных конструкций. К сожалению, наиболее достойные их образцы отличаются весьма нескромной ценой, которая обусловлена в частности необходимостью высокого напряжения для работы усилителя и наличием выходного трансформатора
. Довольно высокое внутреннее сопротивление ламп не позволяет подключать к ним аккустическне системы непосредственно. А дешёвый выходной трансформатор посредственного качества сведет «на нет» все усилия по сборке усилителя, какими бы дорогими и качественными не были остальные комплектующие, как бы ни была хорошо проработана схема.

В гибридных усилителях выходной трансформатор заменяется транзисторным каскадом
, который имеет низкое выходное сопротивление, что позволяет подключать нагрузку к выходу усилителя без каких либо ухищрений. Современные электронные приборы при этом позволяют получить весьма высокие характеристики и низкие искажения.

Параметры и схема усилителя MuGen:

Входная чувствительность: 825 мВ (8 Ом) и 770 мВ (4Ом)
Входное сопротивление: 300 kОм
Усиление: 29 дБ (23 дБ с общей отрицательной обратной связью)
Выходная мощность (при 1% THD):
- 70 Вт на нагрузке 8 Ом,
- 110 Вт на нагрузке 4Ом
Коэффициент гармоник (THD) + шум:
- при выходной мощности 1 Вт / 8 Ом:
- при выходной мощности 10 Вт / 8 Ом:
Коэффициент демпфирования: 20 (на 8 Ом нагрузки)

Схема усилителя представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Входной каскад.

Для получения заданной выходной мощности входной каскад должен обеспечить усиление входного сигнала до амплитуды в 25В. Кроме того, из-за отсутствия общей отрицательной обратной связи этот каскад должен обладать минимальными искажениями при работе на нагрузку в 10кОм (входное сопротивление выходного драйвера).

Основываясь на своём опыте работы с лампами, автор выбрал для входной части усилителя дифференциальный каскад, что кроме всего прочего позволяет использовать его в качестве фазоинвертора и достаточно просто ввести в усилитель общую отрицательную обратную связь, если возникнет такая необходимость или желание поэкспериментировать. При этом сигнал ОООС подается отдельно от входного сигнала на сетку правого триода.

Так как катоды ламп первого каскада по переменному току соединены последовательно, это порождает местную обратную связь глубиной около 6 дБ, что снижает искажения каскада, но и снижает его усиление. Поэтому здесь необходима лампа с высоким коэффициентом усиления. Автор выбрал лампу ECC83 (аналог 6Н2П).

Источник тока в катодной цепи сделан активным, на транзисторах, что также существенно улучшает параметры каскада и позволяет простыми методами реализовать регулировку тока диф. каскада. Итоговое усиление первого каскада составляет 29 дБ.

Для включения в усилителе общей ООС необходимо замкнуть перемычку JP1. При этом общее усиление снизится до 23 дБ, но этого всё равно достаточно для получения заданной выходной мощности.

Напомню, что глубокая общая ООС улучшает параметры усилителя, но как показывают тесты, ухудшает его субъективное звучание. Глубина обратной связи в -6дБ является в этом случае хорошим компромиссом.

Недостатком использования ламп ECC83 во входном каскаде является их высокое выходное сопротивление — порядка 50кОм. Согласование с низкоомной транзисторной частью обеспечивает катодный повторитель на лампе ECC89 (аналог 6Н23П) с выходным сопротивлением около 500Ом.

После долгих экспериментов автор выбрал режим, обеспечивающий наименьшие искажение и позволивший согласовать оба ламповых каскада непосредственно, без разделительного конденсатора. Кроме того, это обеспечивает плавный рост напряжения (от 0 до 194 В) на катодном резисторе R7 при включении усилителя, благодаря чему конденсаторы С2 и С3 плавно заряжаются, что устраняет щелчки и негативное воздействие на транзисторную часть.

Разделительные конденсаторы.

Каскад усиления напряжения (ламповая часть) и каскад усиления тока (транзисторная часть) связаны между собой через разделительные конденсаторы. Без этого в схеме не обойтись, ведь напряжение на катоде лампы ECC88 около 194 В. К сожалению, эти конденсаторы существенно влияют на звучание усилителя.

Проведя тесты по прослушиванию данного усилителя, автор остановил свой выбор на конденсаторах ClarityCap
серии SA, которые имеют очень хорошее соотношение цена/качество. Благодаря высокому рабочему напряжению (600 В), серия SA очень хорошо подходит для использования в ламповых схемах.

Топология печатной платы позволяет применить в конструкции качественные конденсаторы других производителей, в том числе Wima
и Solen
. Значение 3,3 мкФ выбрано для обеспечения спада АЧХ ниже 10Гц. Разделительный конденсатор совместно с входным сопротивлением транзисторного каскада составляют фильтр, частоту среза которого можно определить по формуле:

1 / (2π* 3.3 µF * 10 kOm)

Рабочее напряжение разделительных конденсаторов должно быть не менее 400В.

Выходной каскад.

Выходная ступень усилителя построена на биполярных транзисторах
. Конечно, можно было бы использовать и полевые МОП транзисторы типа
BUZ900P
или
2SK1058, но автор намеренно их отсеял. Выбранные транзисторы довольно часто используются в звуковых усилителях и при очень хороших характеристиках для аудио-применения они имеют весьма скромную цену и высокую надёжность.

Выходной каскад является квази-комплементарным, т.е. построен на транзисторах одинаковой проводимости в обоих плечах. Подобная конфигурация имела широкое распространение в 70-80-х годах из-за отсутствия доступных p-n-p комплементарных транзисторов. И, в общем-то… заслужила плохую репутацию. Но! Автор считает, что полностью комплементарных транзисторов не бывает в принципе, а потому, используя однотипные транзисторы можно добиться большей реальной симметрии плеч
каскада. Известная фирма Naim использует в своих усилителях только такую конфигурацию выходного каскада.

Значение питающего напряжения составляет
38
В, что является оптимальным для
этого
выходного каскада
и позволяет
для 4—
ом или
8
—
ом нагрузки
эксплуатировать усилитель без проблем.

Подробнее об элементах схемы.

Резистор R1 является сеточным резистором лампы V1a. Его значение не критично, но наличие обязательно! Резистор R2 совместно с входной ёмкостью лампы образует фильтр низких частот для защиты входа усилителя от помех. Аналогичную роль выполняет резистор R5 для катодного повторителя.

Номиналы резисторов R3 и R4 выбраны для получения на анодах ламп напряжения чуть больше 190В. При этом ток через каждую лампу составляет 0,8мА. Источник тока для диф. каскада построен на транзисторах Q6, Q7 для увеличения его внутреннего сопротивления. Светодиод задаёт опорное напряжение, а триммером Р1 можно удобно и с высокой точностью установить требуемый ток источника. Для питания генератора тока используется стабилизатор на микросхеме LM337.

При желании в схему можно ввести общую отрицательную обратную связь. Её глубина зависит от номиналов резисторов R6 и R8. При указанных на схеме значениях глубина ОООС составляет 6 дБ. Для повышения устойчивости параллельно R8 можно подключить конденсатор небольшой ёмкости (56пкФ). Если Вы не любите эксперименты или ярый противник отрицательной обратной связи, то элементы R6, R8, JP1, Cfb можно не устанавливать. Даже без общей ООС этот усилитель имеет очень низкие искажения.

Ток покоя лампы катодного повторителя выбран около 9 мА. Для снижения искажений и выходного сопротивления каскада этот тот желательно задавать побольше, но это может негативно сказаться на сроке службы лампы. Автор принял компромиссное решение.

Транзистор Q1 задаёт ток покоя
транзисторного выходного каскада. Для обеспечения термостабилизации он должен быть закреплён как можно ближе к выходным транзисторам на общем радиаторе. Резистор P2 должен быть многооборотный и с надёжным контактом движка.

Резисторы R11, R16, P3 определяют входное сопротивление транзисторной части усилителя (при указанных номиналах оно составляет порядка 10 кОм). При использовании полевых транзисторов
номиналы этих резисторов могут быть существенно увеличены. Триммер P3 служит для настройки «0» на выходе усилителя. Автор намеренно не использовал интегратор для этих целей, так как считает, что он негативно влияет на звучание.

Элементы R12/C4 и R20/C8 являются дополнительными фильтрами питания, и исключать их из схемы крайне не рекомендуется. Ёмкости конденсаторов С4 и С8 могут быть в пределах 220мкФ-330мкФ.

Транзисторы Q2 и Q4 образуют классический составной транзистор Дарлингтона
, который даёт необходимое усиление по току. Транзисторы Q3 и Q5 образуют составной транзистор Шиклаи
, имитируя комплементарный PNP транзистор. Так как Q4 и Q5 являются однотипными, то по мнению автора и комплементарность здесь достигается более полная. Для снижения искажений каскада Шиклаи обычно в него добавляют диод Баксандалла. Автор заменил его транзистором в диодном включении (на схеме обозначен Qbax), что позволило ещё больше снизить искажения выходного каскада. Измеренные искажения при 1 Вт выходной мощности с диодом составили 0,22%, а с транзистором 2SC1815, включенным диодом, всего 0,08%. При больших уровнях выходной мощности разница между диодом и транзистором уменьшается. Печатная плата позволяет установить транзисторы типов 2SC1815 или 2SC2073 или просто диод 1N4007.

Благодаря наличию местных отрицательных обратных связей, выходной каскад имеет низкие искажения и хорошую термостабильность. Резисторы R21 и R22 должны быть безындукционные и возможно меньших габаритов.

Элементы R23 и C7 формируют цепь Цобеля для обеспечения стабильности усилителя на частотах выше 100 кГц. Базовые резисторы R13, R17, R14, и R18 также предотвращают возможные возбуждения на высоких частотах. При ёмкостной нагрузке данного усилителя для повышения его устойчивости можно последовательно с выходом подключить индуктивность (как это часто делается). Катушка содержит 16 витков медного провода диаметром 0,75-мм, намотанных на оправке диаметром 6.3-мм или на резисторе 15 Ом мощностью 2 Вт.

Схема устройства защиты и задержки включения
акустических систем показана на рисунке:

Увеличение по клику

Она обеспечивает задержку подключения АС через 30 секунд после включения усилителя и отключения их при появлении на выходе опасного постоянного напряжения. Для минимизации влияния на звук реле для этого блока необходимо выбрать с надёжными и качественными контактами.

Блок питания

Высоковольтная часть схемы питается от стабилизатора, построенного на микросхеме TL783. Входное напряжение должно составлять порядка 360В. Микросхема установлена на небольшом радиаторе и надёжно изолирована от корпуса. Выходное напряжение 315В устанавливается резисторами делителя R39/R40. Резистор R41 служит для разряда конденсаторов после выключения усилителя.

R42 / C27 и R43 / C28 являются дополнительными фильтрами для левого и правого каналов. После них выходное напряжение блока питания составляет 310В.
Если вы не сможете найти для C23 конденсатор типа Wima FKP1
(см. спецификацию) то лучше его исключите из схемы!

Увеличение по клику

Вторичная обмотка трансформатора Т1 с напряжением 30В используется для питания устройства защиты АС (не стабилизировано).

Напряжение накала соединяется с общим проводом (для уменьшения фона) через конденсатор
. Оно не может быть непосредственно соединено с «землёй» так как на катоде лампы ЕСС88 напряжение составляет 194В, что больше предельно допустимого напряжение катод-сетка. Конденсатор легко решает эту проблему. Резистор R36 подбирается экспериментально, чтобы напряжение накала составляло ~6.3В.

Выходной каскад усилителя питается нестабилизированным напряжением 38В. Все трансформаторы в конструкции автора — тороидальные.

Конструкция.

Все блоки усилителя собраны на печатных платах. Каждый канал усилителя собирается на отдельной плате, так что для стерео-варианта их понадобится две штуки.

Автор гарантирует, что вы получите наилучшие результаты, если будите использовать именно те элементы, которые указаны в перечне (см. ниже). Между тем, ничто не мешает заменить их на другие аналогичные — имеющиеся в наличии или в плане эксперимента.

Увеличение по клику

Печатные платы усилителя рассчитаны на крепление транзисторов на радиаторы или основание усилителя (которое будет служить радиатором):

Увеличение по клику

Все соединительные провода должны быть соответствующего сечения и как можно короче.

На фото показан вариант крепления выходных транзисторов и транзистора термостабилизации:

Увеличение по клику

Обратите внимание, что все транзисторы изолированы от корпуса/радиатора. Для достижения наилучших результатов автор советует сначала закрепить транзисторы на радиаторы, затем согнуть их выводы под прямым углом, после чего вставить выводы в отверстия платы и закрепить её. Пропаивать выводы следует в самую последнюю очередь, когда транзисторы и плата будут окончательно спозиционированы относительно друг друга и закреплены.

В конструкции автора два больших радиатора используются как боковые стенки корпуса усилителя, на которых закреплены печатные платы каждого канала. В центральной части расположены тороидальные трансформаторы питания, плата блока питания и плата защиты АС:

Увеличение по клику

Для экономии места плата блока питания закреплена над трансформаторами:

Увеличение по клику

Для снижения уровня фона и помех все «общие» провода должны соединяться в одной точке, как показано на схеме:

Увеличение по клику

Налаживание усилителя.

Перед включением убедитесь, что транзисторы надёжно изолированы от радиатора/корпуса и друг от друга, полярность электролитических конденсаторов не перепутана, а лампы стоят на своих местах (они не взаимозаменяемы!)

Как отмечалось выше, усилитель имеет три органа регулировки:

P1 устанавливает рабочий ток лампы ECC83.
P2 контролирует ток покоя выходных транзисторов.
P3 регулирует уровень постоянного напряжения на выходе усилителя.

Перед включением движок Р2 необходимо поставить в верхнее по схеме положение
(замкнуть на коллектор Q1). Этим мы обеспечим минимальный ток покоя транзисторов после включения.

Триммер Р1 нужно выставить примерно на 800 Ом (выставляется перед запайкой в плату).

После включения усилителя без подачи входного сигнала и без подключения нагрузки, отрегулируйте триммером Р1 напряжение в контрольной точке ТР3, которое должно составлять 1,6В. При этом напряжение на катоде V2a должно быть 195 V (± 5%). Эти напряжения взаимосвязаны. Если какое-то напряжение сильно отличается от указанных, какую-то из ламп придётся заменить.

Затем триммером Р3 установите нулевое напряжение на выходе усилителя. Оно может находиться в пределах от -50мВ до +50 мВ. Это нормально. После этого триммером Р2 установите ток покоя усилителя в районе 100-150 мА. Для этого можно контролировать напряжения на резисторах R21 или R22, которые должны лежать в диапазоне 22 мВ-33 мВ.

После прогрева усилителя в течение получаса проверьте установленные значения и если нужно откорректируйте их.

В усилителе используется высокое рабочее напряжение. Помните о технике безопасности при работе с электричеством!!!

Заключение.

Несмотря на отсутствие общей отрицательной обратной связи, усилитель обеспечивает низкие искажения сигнала на малых уровнях мощности и хороший коэффициент демпфирования, что обычно является проблемой для усилителей без общей ООС.

Усилитель обладает великолепным звучанием с хорошей динамикой и высокой детальностью. Особенно бережно он обращается с микродеталями (сигналами малого уровня). При этом в звучании отсутствует ярковыраженный ламповый окрас.

MuGen воплотил в себе лучшее из двух миров — транзисторную динамику и ламповую теплоту звука (в пределах разумного, без транзисторной жёсткости).

Надо заметить, что этот усилитель эксплуатируется автором аж с 2007 года и пока ни один другой усилитель не превзошёл его по музыкальности!

Увеличение по клику

Перечень элементов.

Усилитель и блок питания
(Для стерео-вариант все детали надо взять в двойном количестве)

Резисторы

(1% металлоплёночные, мощностью 0,5Вт, если не указано особо)
R1 = 392 kОм
R2,R5,R12,R20,R32 = 1 kОм
R3,R4 = 150 kОм 2W (BC PR02 series)
R6,R15,R19,R45 = 100 Ом
R7 = 22 kОм 3W (BCPR03 series)
R8 = 2,43 kОм
R9 = 274 Ом
R10 = 560 Ом
R11 = 18 kОм
R13,R17 = 392 Ом
R14,R18 = 2,2 Ом
R16 = 20 kОм
R21,R22 = 0,22 Ом 4W (Intertechnik MOX)
R23 = 10 Ом 2W
R24,R26 = 182 Ом
R25 = 1,5 кОм
R27 = 3,3 кОм
R28,R29 = 1 MОм
R30 = 330 kОм
R31 = 10 MОм
R33, R34, R35 = 100 kОм
R36 = подбирается (примерно 0.22 Ом)
R37,R38 = 100 Ом 1W
R39 = 330 Ом
R40 = 82 kОм 3W
R41 = 150 kОм 3W
R42,R43 = 1 kОм 1W
R44 = 4,7 Ом
P1 = 2 kОм, многооборотный
P2,P3 = 5 kОм, многооборотный

Конденсаторы:

C1 = 100nF 400VDC
C2,C3 = 3.3мкФ 400VDC (ClarityCap SA 630V аудиофильского качества)
C4,C6,C8,C10 = 270 мкФ 50V (Panasonic FC)
C5,C9,C12,C14,C22 = 100nF 50V
C7 = 100nF (Vishay MKP-1834)
C11,C16,C17 = 10мкФ 50V
C13 = 47мкФ 50V
C15 = 1мкФ 250V (типа Wima)
C18 = 22мкФ 63V
C19,C20 = 47мкФ 25V
C21 = 220мкФ 50V
C23 = 2n2 (Wima FKP-1/700 VAC)
C29,C30,C31,C35 = 2n2 (Wima FKP-1/700 VAC)
C24 = 150мкФ 450V
C25 = 100n 450 VDC
C26 = 10мкФ 400V
C27,C28 = 22мкФ 400V
C32,C33,C34,C36,C37,C38 = 4700 мкФ63V (BC056, 30×40 mm, Conrad Electronics)
C39 = 10мкФ 25V
Cfb = 56pF (optional)

Активные элементы:

D2,D3 = UF4007 (при отсутствии можно поставить — 1N4007)
D4,D5 = 1N4001
D6,D7,D8 = 1N4148
D9,D10,D11,D12 = BY228
D13 = 1N4007
LED1 = LED, 5mm, красный светодиод
Z1 = стабилитрон 110V 1.3W
Q1 = BD139
Q2 = 2SC2073
Q3 = 2SA940
Q4,Q5 = 2SC5200
Q6,Q7 = BC550B
Q8 = BS170
Q9,Q10 = BC547B
Qbax = 2SC1815BL
U1 = LM337
U2 = LM317
U3 = TL783

Лампы:

V1 = ECC83 (pref. JJ Electronics), 6Н2П
V2 = ECC88 (pref. JJ Electronics), 6Н23П

Разное:

B1 = мостовой выпрямитель 600 V, 1A (DF06M)
B2,B3 = мостовой выпрямитель 400V, 35A
T1 =трансформатор с вторичными напряжениями: 30V + 250V +6.3V (Amplimo type 3N604)
T2 = трансформатор со вторичными напряжениями: 2×28 VAC, 300VA (Amplimo type 78057)
RLY1 = реле 24V (например Amplimo type LR)
Радиаторы U3 Fischer SK104 25,4 STC-220 14K/W
Радиаторы U1 и U2, FischerFK137 SA 220, 21K/W
Радиаторы для Q4 и Q5, с тепловым сопротивлением 0.7K/W или лучше.
9-контактная панель для ламп — 2шт.

Чертежи печатных плат (оригинал в формате pdf
) качаем .(rar-архив, 186 kb)

Последнюю версию чертежей печатных плат в формате Sprint-Layout
от наших читателей (редакцией «РадиоГазеты» НЕ ПРОВЕРЯЛИСЬ!) качаем (rar-архив 117 kb).

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор».

Вольный перевод — главный редактор «РадиоГазеты».

Удачного творчества!

Гибридные усилители, или ламповые усилители без выходного трансформатора

Многих начинающих аудиофилов-любителей от построения хорошего лампового усилителя отпугивает сложность изготовления выходного трансформатора. Это же нужно где-то найти хороший мощный магнитопровод (сердечник) от ОСМ или ТС-180…250, километры проволоки. А матёрые аудиофилы говорят, что и без того многовитковую первичную обмотку, которую замучаешься наматывать, нужно ещё и секционировать, разделяя кусками вторичной. В какую сторону это всё мотать, как не запутаться при подключении?..

Между тем, существует подход, возможно, весьма спорный, который заключается в замене выходного трансформатора (да и выходной лампы, чего уж там) на… транзистор. Да-да, тот самый ненавистный «каменный» кремний, от которого так стремятся уйти к прозрачному вакууму.

Применение транзистора в качестве усилителя тока позволяет существенно упростить выходную часть усилителя, но стоит ли оно того? Ведь здесь мы лишаемся значительного количества ламповости — целой выходной лампы и трансформатора. Много ли это отнимет у звука и много ли добавит тот самый кремний?

Пока не соберёшь — не узнаешь. Возможно, кому-то придётся по душе этот компромисс между ламповостью и простотой. Поэтому здесь мы приводим две схемы, которые повторило большое количество людей. Кому-то звук таких усилителей сразу понравился, а кого-то — озадачил, заставив долго прослушивать.

Первая схема
гибридного усилителя мощностью 8Вт под авторством Владислава Креймера опубликована в одном из номеров журнала «Радиолюбитель». По заверениям автора, общий характер звучания формирует триод 6Н23П, а эмиттерный повторитель на составном транзисторе КТ825 лишь усиливает ток, «согласовывая» высокое сопротивление лампы с низким сопротивлением акустики. Выходной каскад работает в жёстком режиме «А» с током покоя в 1,25 ампер, который рассеивается резистором R3 — 27 ватт тепла, однако. Падение напряжения на резисторе R2 обеспечивает небольшую обратную связь. Автор отмечает прекрасные качества звука такого гибрида. КНИ — менее 1%.

Чувствительность усилителя — 0,6В. Линейная АЧХ в нижней части определяется ёмкостью конденсатора C1, при указанном на схеме номинале — это около 5 Гц.

Резистор R3 — проволочный, мощностью 20Вт. Как уже было отмечено, он сильно нагревается. R2 — двухваттный, можно составить из двух параллельно включенных одноваттных. Изменяя его сопротивление в пределах 0,2-1,2 Ома, можно менять величину обратной связи. При меньшем сопротивлении, чувствительность будет больше, при этом звук будет более «тёплым» и «жирным», как охарактеризовал его автор. При увеличении чувствительность будет уменьшаться, а звук будет обретать большую прозрачность. Лампу нужно подбирать так, чтобы на эмиттере транзистора было напряжение 10-12,5 В. О самом транзисторе: здесь можно применить КТ825 с любым буквенным индексом. Автор отмечает, что старые транзисторы производства времён СССР «звучат» лучше. Возможно, импортные аналоги будут ещё лучше. Также можно применить два обычных транзистора вместо составного, особо заманчиво проделать это с германием. Требуется использование радиатора площадью 1000 кв.см. Транзистор и R3 суммарно будут выделять около 30Вт.

Питание усилителя должно быть качественным, без пульсаций. На схеме показан один из вариантов. Дроссель должен иметь не менее 300 витков диаметром 0,3-0,5мм на магнитопроводе от трансформатора на 10-20Вт. Сопротивление обмотки — 1…2 Ома. Питание должно обеспечивать напряжение порядка 22 вольт на верхнем выводе R3. Не забудь о питании накала лампы, он не показан на схеме.

Если усилитель будет самовозбуждаться на ВЧ, в сетки ламп можно добавить антизвонные дроссели из 15 витков на маленьких ферритовых колечках.

Любители поэкспериментировать с «жирностью» звука могут зашунтировать R2 конденсатором ёмкостью 4700 мкФ, что исключит обратную связь. Это значительно увеличит чувствительность усилителя и немного уменьшит мощность.

Сопротивление резистора R3 должно быть равно сопротивлению нагрузки.

Вторая схема
за авторством В.Гришина с КНИ 0,3% на номинальной мощности (16-20Вт). В отличие от предыдущей схемы, здесь лампа работает в линейном режиме. Биполярный транзистор заменён полевым, смещение которого формирует цепочка R5,R5,R6,D1,C2 для установки нужного тока покоя (3А) в классе «А». Высокая ёмкость C2 обеспечивает мягкий переход транзистора в рабочий режим при включении.

Режим транзистора и номиналы на схеме рассчитаны для нагрузки сопротивлением 4 Ома. Для 8 Ом напряжение питания выходного каскада следует увеличить до 20 В, ток покоя выставить в 2,1А, индуктивность дросселя увеличить вдвое.

Такое необычное обозначение дросселя неслучайно. В авторском варианте его магнитопровод скомбинирован из феррита и железа. Сопротивление обмотки очень мало, поэтому по «постоянке» ток транзистора замкнут на массу. Переменная же составляющая поступает на акустику. Описание изготовление дросселя можно найти в «Радио» №3 за 2013 г.

Как и в первой схеме, очень важно обеспечить хорошее питание. Ёмкости в фильтрах блока питания выходного каскада могут доходить до 47000мкФ (для питания двух каналов). В анодном питании автор использовал кенотронный выпрямитель, дающий плавное нарастание напряжения. При использовании диодного выпрямителя затвор транзистора следует защитить стабилитроном.

Лампу можно заменить на 6С2П, 6Н1П, пересчитав номиналы резисторов R2 и R3 для нужного линейного участка характеристики. Стабилитрон можно заменить на КС175Ж, КС210Ж. Полевой транзистор может быть заменён на аналогичный по параметрам (например, IRF830, IRFZ24N), однако по качеству звука автор считает его незаменимым. Трансформатор для питания выходного каскада — с трёхкратным запасом мощности, на 150…250Вт. При 4-омной акустике напряжение вторичной обмотки этого трансформатора должно быть 12 В, для 8-омной — 18 В. Анодный трансформатор — не более 15Вт. Можно попытаться подобрать понижающий трансформатор, подключив его «наоборот» к вторичной обмотке трансформатора питания выходного каскада.

Дроссель можно изготовить на броневом магнитопроводе ШЛМ 20×40. Для акустики на 4 Ома следует использовать провод диаметром 2 мм, для 8 Ом — 1,78 мм. Желающим избавиться от моточных изделий можно рекомендовать идеи из т.н. фолловера: схема . Также схема с генератором тока есть в «Радио» №12 за 2012 г.

Настройка этого гибридного усилителя осуществляется установкой необходимого тока покоя, контролируя его в течение 3-4 часов прогрева.

Входное напряжение должно быть не более 2 вольт. Мощность используемой акустики должна быть с двукратным запасом. Важно, что для данного усилителя предпочтительной является двухполосная акустика, т.к. при наличии в акустике фильтра среднечастотного звена преимущество непосредственного подключения нагрузки к выходному каскаду теряется.

Гибридный УНЧ своими руками

Схема одного канала гибридного УНЧ приведена ниже.

Накал питаем 12-ю вольтами соединив накалы обеих ламп последовательно. Анодное напряжение 300В я брал с помощью маленького трансформатора (5 ватт) от китайского многонапряжительного адаптера. Питать от той пародии, кроме светодиода, ничего нельзя, а вот в этом гибридном унч он пришёлся к месту. На его 15-ти вольтовую вторичку подаём 12В с электронного (или обычного) трансформатора, и с 220-ти вольтовой сетевой снимаем напряжение. Ток конечно не ахти, но обе лмпы 6Н2П тянут по аноду всего 5мА, так что большего им и не надо.

Добрый день.

После длительного перерыва, я продолжаю рассказ о проекте гибридного усилителя.

Внимание:
Я меееедленный: пишу тут редко, чаще всего когда хочется отлынить от работы)). А все новое и интересное, неизменно в свежем виде, сразу попадает в инстаграм. Кликайте СЮДА, переходите на мой аккаунт и подписывайтесь:) Я всегда буду очень Вам рад! Приятного чтения:)

В прошлый раз мы определились со структурой будущего усилителя. Решили в качестве «гармонизатора» использовать ламповый предусилитель.

Теперь пришло время выбрать тип каскада и лампу для него. Предусилитель должен придавать звуку «мягкий ламповый окрас». Для этого, на наш взгляд, необходимо воспроизвести характерный спектр искажений, подобный приведенному на рисунке:

Примечание: уровни гармоник приведены относительно уровня основного сигнала (он на графике представлен первой гармоникой)

Спектр короткий, быстроспадающий, с явным преобладанием второй гармоники. Если бы гармоник выше второй вовсе не было, то спектр можно было бы считать идеальным для наших целей.

Хорошо маскируемая и «благозвучная» (за счет интервала с основным тоном в одну октаву) вторая гармоника увеличивает «насыщенность» и кажущуюся «детальность» звучания. Так же это свойственно (пусть и в меньшей степени) четвертой гармонике.

Любые другие гармоники более высоких порядков нежелательны. Они плохо маскируются и «музыкальностью» не отличаются. Уровень их должен лежать ниже уровня шума каскада.

Такие «ламповые» искажения, вполне можно получить от простых ламповых каскадов. Мы будем рассматривать только два возможных варианта. Первый вариант — классический каскад с резистивной нагрузкой в аноде. Второй вариант – каскад с динамической нагрузкой (SRPP).

Забегая вперед хочу сказать: вариант с динамической нагрузкой был исключен почти сразу. Причина исключения… слишком высокая линейность. Мы хотим окрасить звук, и, в этот раз, высокая линейность нам только помешает.

Тем не менее, результаты измерений каскадов SRPP мы все же приведем. Они нам понадобятся в следующем проекте.

Теперь разберемся с лампами.

Набор ламп, для которых хотелось бы посмотреть спектр, возьмем небольшой. Рассмотрим только самые распространенные лампы. Это пальчиковые 6Н1П и 6Н2П

и их условные «аналоги» (хотя таковыми в прямом смысле не являющиеся) 6Н8С и 6Н9С.

Пальчиковые мы выбрали за их доступность, распространенность и удобство применения в нашем усилителе. Октальные — для сравнения.

Итак, перейдем к измерениям

Примечание:
при проведении измерений не ставилось задачи получения точных данных для конкретных экземпляров ламп. Было желание сравнить спектры и их изменение при смене схем и режимов. Поэтому графики спектров приведены усредненные по нескольким независимым измерениям. Данные в них округлены.

Измерения мы начали с лампы 6Н1П, включенной в каскаде с динамической нагрузкой. Варьирование режимов (в разумных пределах) влияло на результирующий спектр незначительно. Один из вариантов (его мы планируем применить в следующем проекте) приведен на рисунке:

Измерения проводились на разных частотах (50Гц, 1КГц, 10КГц) и с разными амплитудами выходного сигнала (10В, 20В). Но так как от частоты состав и уровень спектра искажений не изменялся, то тут приведу графики только для частоты 1КГц.

В тестировании участвовали лампы разных годов выпуска (с 65 по 92 год). Для всех экземпляров результаты оказались довольно близки. Р
азброс относительно среднего значения не превышал 5Дб. Вот усредненные графики спектров:

На мой взгляд каскад показал весьма неплохую линейность. При амплитуде выходного сигнала 10В, присутствует только вторая гармоника и ее уровень, примерно, 0,06%. Такой спектр можно считать «идеальным». С увеличением амплитуды выходного сигнала наблюдается рост искажений, но их спектр и уровень остаются приемлемыми.

Итог:
Каскад с динамической нагрузкой на лампе 6Н1П, показал хорошие результаты. Но именно в текущем проекте он не подходит. Нам не нужна такая высокая линейность. Тем не менее схему и результат запомним, они нам пригодятся в будущем.

На этом все. В следующий раз мы сравним лампы в каскаде с резистивной нагрузкой.

С уважением, Константин М.

Приглашаю в гости, посмотреть все самое новое и интересное:) Буду рад общению) :

Эта схема лампово-транзисторного усилителя для наушников повторена многими любителями хорошего звука и известна во многих вариантах, как с применением биполярных транзисторов на выходе, так и полевых.

В любом случае это Class-A
. Привлекает своей простотой и повторяемостью, в чем также я убедился, заодно имея желание услышать музыку в «его исполнении».

Предлагаю вашему вниманию концепцию построения гибридного однотактника, на разработку которого меня натолкнули статьи «Карманный гадкий утёнок, или Pockemon-I» Олега Чернышева и «Лампово–полупроводниковый УНЧ» (ж. Радио № 10 за 1997 год).

В первой статье описывается ламповый усилитель, выходной каскад которого охвачен цепью параллельной отрицательной обратной связи (ООС). Автор сетует на возможную критику за несовременность подобного схемотехнического решения (ООС да еще и по первой сетке). Однако, подобные решения повсеместно использовали в золотую пору лампового звукостроения. Смотри, например, статью «Радиола Урал-52» (ж. Радио № 11 за 1952 год).

Мне нравится простота реализации такой ООС: количество элементов в цепи обратной связи всего два, причем это резисторы и один из них, как правило, служит нагрузкой драйверного каскада. Такая ООС не требует адаптации к типу используемой выходной лампы (в разумных пределах). Но! В той же статье, автор, приводя расчетные формулы, говорит о том, что необходимо в зависимости от выходного сопротивления драйверного каскада, корректировать номиналы резисторов цепи обратной связи.
Сколько «возможностей для творчества»! Поставил другую лампу – перепаяй и парочку резисторов. Мне показалось это неправильным.

В своей статье я предлагаю решение этой «заморочки».

Попросили меня сделать усилитель для озвучки комнаты в 50 м 2 , своеобразный «деревенский клуб». Нужно сказать, что там есть уже некий промышленный усилок, который используется для всевозможных мероприятий типа «дискотека». Т. е. играет громко, но в ущерб качеству. Нужен был усилитель именно для более-менее качественного прослушивания музыки, Ватт по 30 на канал.

Ламповый усилитель такой мощности делать мне не улыбалось, поэтому обратил свое внимание на гибридные усилители.
Есть у нас на Датагоре . Напомню, «Corsair» это в инвентирующем включении с ламповым буфером на входе. Решил изучить отзывы и мнения в Интернете.

После остался рабочий макет SRPP на 6Н23П.
Выкидывать было жалко. Было желание доделать усилитель до конца. В предыдущей поделке пришлось применить некоторые упрощения, связанные с размерами корпуса, например: общее питание для обоих каналов, не совсем те ёмкости, которые хотелось бы попробовать.

Было принято решение сделать новый усилитель SRPP для наушников на 6Н23П без указанных упрощений.
В итоге получился вдруг вот такой гибрид.

Приветствую вас, уважаемые датагорцы!
Представляю вашему вниманию гибридный усилитель для наушников на лампе 6AQ8 (6Н23П) и полевых транзисторах IRF540.

Чертежи печатных плат, нюансы монтажа в комплекте, фона нет.

29.04.14 изменил Datagor. Исправлена схема усилителя

Давно хотелось послушать как же лампа с камнем в тандеме звучат. Решил собрать гибридный усилитель для наушников. Просмотрел несколько схем. Основным критерием при выборе была простота схемы, и соответственно легкость ее сборки.
Остановился на двух:
1) С. Филин. Лампово-транзисторный усилитель для стереотелефонов.
2) М. Шушнов. Гибридный усилитель для наушников. (Радиомастер №11 2006)
В общем эти схемы мало чем отличаются друг от друга и без сильных изменений можно попробовать как одну, так и другую. Я решил собрать схему М. Шушнова с полевиками.

Очередной провальный эксперимент привёл к идее лампового буфера для и получилось же когда на совесть отфильтровал питание ламп.

Долго шёл к идее лампового буфера, но все провалы в прошлом и идея себя оправдала. Не только же ОУ могут согласовывать сопротивления — катодный повторитель на подходящей лампе тоже годен для такого дела.

Самолет уверенно снижался по глиссаде, как по невидимой ниточке, навстречу быстро приближалась полоса. Турбины плавно перешли на малый газ, самолет завис над полосой и через секунду покатился, пересчитывая стыки между бетонных плит. Створки реверса переложились, и тишину разрезал шум воздуха, отворачиваемого створками…

Увы, слышал много раз, но воспроизведенный звук реверса симулятором полета через пищалки Genius, меня не впечатлил. А прослушивание музыки без наушников не приносило никакого удовольствия. И тут я решил, пора бы обзавестись приличной акустикой для компьютера. Недолго думая, написал сообщение Сергею (SGL), что бы такое приобрести, чтобы радовало слух. На что получил ответ, самая лучшая АС — АС сделанная своими руками!
Допустим. И тут же получил от него ссылку. Так я оказался на Датагоре.

За фотку сорри, имею только мультимедийную камеру.

Источник

Мощность: 140 Вт
Чувствительность: 1.2 В

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
VT1	Биполярный транзистор	КТ602БМ	1		В блокнот
VT2	MOSFET-транзистор	IRFP140	1		В блокнот
VT3	MOSFET-транзистор	IRFP9140	1		В блокнот
	Диод	КД521А	2		В блокнот
	Стабилитрон	12 — 15В	2		В блокнот
	Лампа	6Н6П	2		В блокнот
С1	Электролитический конденсатор	10000мкФ х 50В	1		В блокнот
С2	Конденсатор	0.1мкФ х 63В	1	Пленочный	В блокнот
С3-С5	Конденсатор	6.8мкФ х 63В	3	Пленочный	В блокнот
R1	Переменный резистор	50 кОм	1		В блокнот
R2	Резистор	220 кОм	1	1Вт	В блокнот
R3, R4	Резистор	100 Ом	2	2Вт	В блокнот
R5	Подстроечный резистор	33 кОм	1		В блокнот
R6	Резистор	86 кОм	1	1Вт	В блокнот
R7	Резистор	56 кОм	1	1Вт	В блокнот
R8	Подстроечный резистор	15 кОм	1

В своей статье я предлагаю решение этой «заморочки».

Чертежи печатных плат, нюансы монтажа в комплекте, фона нет.

29.04.14 изменил Datagor. Исправлена схема усилителя

За фотку сорри, имею только мультимедийную камеру.

На протяжении долгих лет, в усилителях мощности использовались только вакуумные лампы, но сегодня в современных усилителях почти полностью используются транзисторы. Ламповые усилители работают на тех же принципах, что и транзисторные, но внутренняя конструкция может быть значительно другая. Вообще ламповые устройства работают при высоком напряжении питания и низком токе. В отличии от транзисторов которые работают при низком напряжении, но с большими токами. Кроме того, ламповые усилители, как правило, рассеивают большое количество энергии в виде тепла, и в целом они не очень эффективны.

Одно из наиболее ярких различий между ламповыми и транзисторными усилителями – наличие в ламповом усилителе выходного трансформатора. Из-за высокого выходного сопротивления анодной цепи, обычно требуется трансформатор для правильной передачи мощности на громкоговоритель. Высококачественные выходные аудио-трансформаторы не только сложно изготовить, но как правило, они большие, тяжелые и дорогие. С другой стороны, транзисторный усилитель не требует выходного трансформатора, и следовательно, имеет тенденцию быть более эффективным. Многие люди считают, что звук в ламповых усилителях может быть превосходным и обладает уникальным характером. Не вызывает сомнений то, что Есть звуковые различия между ламповыми и транзисторными усилителями. Я искренне ценю оба мира, и имел возможность услышать звучание удивительных систем с использованием обеих технологий.

Рисунок 1: Упрощенная схема гибридного усилителя

При разработке этого гибридного усилителя (рис. 1) было желание объединить все лучшее от ламповых и транзисторных технологий. Лампы предлагают полное и добросовестное воспроизведение звука, с богатейшей детализацией, блестящей ясностью, и точностью. Они также лучше воспроизводят глубокий. Гибридный усилитель сохраняет почерк лампового усилителя, дополняя его низким уровнем искажений полупроводникового выходного каскада.

Рисунок 2: Схема гибридного усилителя

Схема гибридного усилителя (рис. 2) является очень простой, но включает в себя интересные идеи: такие как лампы низкого напряжения Эрно Борбели и выходной каскад Райнхарда Хоффманна с двух-полярным питанием . Этот гибридный способный выдать около 30 Вт в нагрузке 8Ω или 15W в 4Ω нагрузки. Вы можете легко увеличить мощность добавлением в параллель большее количество выходных каскадов. При этом увеличится коэффициент демпфирования и снизится зависимость от сопротивления нагрузки. Усилитель с двумя выходными MOSFET транзисторами на канал обеспечит более чем 50 +50 Вт полезной мощности чистого класса А при нагрузке до 6-8Ω. Правда в таких условиях усилитель будет рассеивать более 300 Вт, так что Вы должны использовать соответствующие радиаторы (по крайней мере, тепловое сопротивление 0,2 ° С / Вт) в подходящем хорошо вентилируемом корпусе.

Рисунок 3. Схема БП

Входной каскад основан на двойном триоде 6DJ8/ECC88 (аналог 6Н23П, также можно попробовать 6Н6П) и выполняет роль дифференциального усилителя. Я выбрал 6DJ8 из-за его линейности и за хорошую работу при 35-40В напряжения на аноде. Для 6DJ8/6922/ECC88/E88CC, MU постоянна в пределах 20% от 0.4mA, до по крайней мере 6 мА, и эта тенденция продолжается до 15mA. Я выбрал рабочий ток 3-5 мА для каждой половины лампы, и напряжения 35-40V, чтобы сохранить диссипации значительно ниже номинального значения 1,8 Вт. На катод подается ток с источника постоянного тока на Q3, в то время как Q1 и Q2 представляют активную нагрузку или токовое зеркало. Активная нагрузка анод / катод обоих триодов почти равная, что уменьшило вторую гармонику, способствует линейности и увеличивает скорость нарастания выходного напряжения. Потенциометром Р3, можно регулировать ток смещения от 1 до примерно 7mA, P1 контролирует выходное напряжения смещения, которое нужно настроить близко к 0.

ВЫХОДНОЙ КАСКАД

Выходной каскад состоящий из одного или более Р-канального МОП-транзистора в режиме single-ended, Class A, по конфигурации похожие на Zen усилитель Нельсона Пасса (для более подробной информации см. http://www.passlabs.com/

zenamp.htm). Он нагружен на источник тока Q4, который настроен на ток 3A в режиме покоя, используя указанные значения R14. Вы можете экспериментировать с различными значениями тока в режиме покоя путем изменения сопротивления R14 по формуле Id = (Vz-Vgs)/R14 =0.9/R14.

При этом нужно учитывать что ток покоя должен быть на 50% больше рабочего тока. Общий коэффициент усиления усилителя составляет около 20, и это зависит от значения R8 и R9. Таким образом, 1V входного сигнала будет выводить усилитель на полную мощность, так что выходного уровня типичного проигрывателя компакт-дисков достаточно для раскачки усилителя. Вы можете вычислить нужное усиление используя следующую формулу: Av = 1 + (R9/R8). Испытанная печатная плата этого усилителя доступна в формате Ivex Win-Board format. Для получения бесплатной копии файла, пожалуйста, отправьте по электронной почте [email protected] В этой PCB, лампы и транзисторы установлены со стороны пайки.

Каждый канал гибридного усилителя требует ±35V DC/6A питания основного усилителя, и регулируемого 6.3V DC/0.5A для питания накала ламп. Выпрямители основного источника питания усилителя должны выдерживать 20А.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Этот гибридный усилитель имеет ровную полосу АЧХ во всем диапазоне звуковых частот. Даже с низкочувстительной акустикой, вы можете оценить его ясность и детальность, особенно когда проигрыватель компакт-дисков напрямую связан с ним. С одинарным выходом усилитель обеспечивает до 20 Вт с КНИ менее 1%, но он будет работать лучше с двумя параллельно. У меня была возможность оценить некоторые лучшие усилители класса А на рынке, и я считаю, что от этого гибридника исходит такой же аромат и ощущение свежести, когда вы слушаете высококлассную музыку.

1. “Low-Voltage Tube/MOSFET Line Amp,” GA 1/98.

2. “The Zen Cousins,” AE 4/98.

audioXpress 5/01

www.audioXpress.com

Исправленная схема усилителя.

Параметры и схема усилителя MuGen:

Входная чувствительность: 825 мВ (8 Ом) и 770 мВ (4Ом)
Входное сопротивление: 300 kОм
Усиление: 29 дБ (23 дБ с общей отрицательной обратной связью)
Выходная мощность (при 1% THD):
- 70 Вт на нагрузке 8 Ом,
- 110 Вт на нагрузке 4Ом
Коэффициент гармоник (THD) + шум:
- при выходной мощности 1 Вт / 8 Ом:
- при выходной мощности 10 Вт / 8 Ом:
Коэффициент демпфирования: 20 (на 8 Ом нагрузки)

Схема усилителя представлена на рисунке:

Увеличение по клику

Входной каскад.

Разделительные конденсаторы.

1 / (2π* 3.3 µF * 10 kOm)

Рабочее напряжение разделительных конденсаторов должно быть не менее 400В.

Выходной каскад.

Подробнее об элементах схемы.

Схема устройства защиты и задержки включения
акустических систем показана на рисунке:

Увеличение по клику

Блок питания

Увеличение по клику

Конструкция.

Увеличение по клику

Все соединительные провода должны быть соответствующего сечения и как можно короче.

На фото показан вариант крепления выходных транзисторов и транзистора термостабилизации:

Увеличение по клику

Для экономии места плата блока питания закреплена над трансформаторами:

Увеличение по клику

Для снижения уровня фона и помех все «общие» провода должны соединяться в одной точке, как показано на схеме:

Увеличение по клику

Налаживание усилителя.

Как отмечалось выше, усилитель имеет три органа регулировки:

P1 устанавливает рабочий ток лампы ECC83.
P2 контролирует ток покоя выходных транзисторов.
P3 регулирует уровень постоянного напряжения на выходе усилителя.

Триммер Р1 нужно выставить примерно на 800 Ом (выставляется перед запайкой в плату).

Заключение.

Увеличение по клику

Перечень элементов.

Усилитель и блок питания
(Для стерео-вариант все детали надо взять в двойном количестве)

Лампы:

V1 = ECC83 (pref. JJ Electronics), 6Н2П
V2 = ECC88 (pref. JJ Electronics), 6Н23П

Чертежи печатных плат (оригинал в формате pdf
) качаем .(rar-архив, 186 kb)

Статья подготовлена по материалам журнала «Электор».

Вольный перевод — главный редактор «РадиоГазеты».

Удачного творчества!

Обсудить статью ГИБРИДНЫЙ УНЧ

Источник

Принципиальная схема усилителя на полевых транзисторах

Настройка усилителя

УМЗЧ с комплиментарными полевыми
транзисторами

Представляем читателям вариант стоваттного УМЗЧ с полевыми транзисторами. В
этой конструкции корпусы мощных транзисторов можно монтировать на общем
теплоотводе без изоляционных прокладок, и это существенно улучшает
теплопередачу. В качестве второго варианта блока питания предложен мощный
импульсный преобразователь, который должен иметь достаточно малый уровень
собственных помех.

Применение полевых транзисторов (ПТ) в УМЗЧ до недавних пор сдерживалось скудным
ассортиментом комплементарных транзисторов, а также их низким рабочим
напряжением. Качество звуковоспроизведения через УМЗЧ на ПТ часто оценивают на
уровне ламповых и даже выше за то, что по сравнению с усилителями на биполярных
транзисторах они создают меньшие нелинейные и интермодуляционные искажения, а
также имеют более плавное нарастание искажений при перегрузках. Они превосходят
ламповые усилители как по демпфированию нагрузки, так и по ширине рабочей полосы
звуковых частот. Частота среза таких усилителей без ООС значительно выше, чем у
УМЗЧ на биполярных транзисторах, что благоприятно сказывается на всех видах
искажений.

Нелинейные искажения в УМЗЧ вносит в основном выходной каскад, и для их
уменьшения обычно используют общую ООС. Искажения во входном дифференциальном
каскаде, используемом как сумматор сигналов от источника и цепи общей ООС, могут
быть и невелики, но с помощью общей ООС снизить их невозможно

Перегрузочная способность дифференциального каскада на полевых транзисторах
примерно в 100…200 раз выше, чем с биполярными транзисторами.

Применение полевых транзисторов в выходном каскаде УМЗЧ позволяет отказаться от
традиционных двух-и трехкаскадных повторителей по схеме Дарлингтона с присущими
им недостатками.

Хорошие результаты дает использование в выходном каскаде полевых транзисторов со
структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). В связи с тем, что управление
током в выходной цепи осуществляется входным напряжением (аналогично
электровакуумным приборам), то при больших токах быстродействие каскада на
полевых МДП-транзисторах в режиме переключения достаточно высокое (τ
=
50 нс).
Такие каскады обладают хорошими передаточными свойствами на высоких частотах и
имеют эффект температурной самостабилизации.

К достоинствам полевых транзисторов относятся:

малая мощность управления в статическом и динамическом режимах;
отсутствие теплового пробоя и слабая подверженность вторичному пробою;
термостабилизация тока стока, обеспечивающая возможность параллельного включения
транзисторов;
передаточная характеристика близка к линейной или квадратичной;
высокое быстродействие в режиме переключения, благодаря чему снижаются
динамические потери;
отсутствие явления накопления избыточных носителей в структуре;
малый уровень шумов,
малые габариты и масса, большой срок службы.

Но кроме достоинств, эти приборы имеют и недостатки:

выход из строя при электрических перегрузках по напряжению;
возможно возникновение искажений термического происхождения на низких частотах
(ниже 100 Гц). На этих частотах сигнал изменяется так медленно, что за один
полупериод температура кристалла успевает измениться и, следовательно,
изменяются пороговое напряжение и крутизна транзисторов.

Последний из отмеченных недостатков ограничивает выходную мощность, особенно при
низких напряжениях питания; выход из положения — параллельное включение
транзисторов и введение ООС.

Следует отметить, что в последнее время зарубежными фирмами (например, Exicon и
др.) разработано немало полевых транзисторов, пригодных для аудиоаппаратуры:
EC-10N20, 2SK133-2SK135, 2SK175, 2SK176 с каналом п-типа; ЕС-10Р20, 2SJ48-
2SJ50, 2SJ55, 2SJ56 с каналом р-типа. Такие транзисторы отличаются слабой
зависимостью крутизны (forward transfer admitance) от тока стока и сглаженными
выходными ВАХ

Параметры некоторых полевых транзисторов, в том числе и производства Минского
производственного объединения «Интеграл», приведены в табл. 1.

Большинство транзисторных бестрансформаторных УМЗЧ выполнены по полумостовой
схеме. При этом нагрузка включается в диагональ моста, образованного двумя
источниками питания и двумя выходными транзисторами усилителя (рис. 1).

Когда комплементарных транзисторов не было, выходной каскад УМЗЧ выполняли
преимущественно на транзисторах одинаковой структуры с нагрузкой и источником
питания, соединенными с общим проводом (рис. 1 ,а) Два возможных варианта
управления выходными транзисторами представлены на рис. 2.

В первом из них (рис. 2,а) управление нижним плечом выходного каскада
оказывается в более выгодных условиях. Так как изменение напряжения питания
мало, эффект Миллера (динамическая входная емкость) и эффект Эрли (зависимость
тока коллектора от напряжения эмиттер-коллектор) практически не проявляются.
Цепь управления верхним плечом включена здесь последовательно с самой нагрузкой,
поэтому без принятия дополнительных мер (например, каскодного включения
приборов) указанные эффекты проявляются в значительной степени. По этому
принципу был разработан ряд удачных УМЗЧ .

По второму варианту (рис. 2,6 — такой структуре больше соответствуют
МДП-транзисторы) также был разработан ряд УМЗЧ, например . Однако и в
таких каскадах трудно обеспечить, даже с применением генераторов тока ,
симметрию управления выходными транзисторами. Другой пример симметрирования по
входному сопротивлению — выполнение плеч усилителя по квазикомплементарной схеме
или применение комплементарных транзисторов (см. рис. 1 ,б) в .

Стремление к симметрированию плеч выходного каскада усилителей, выполненных на
транзисторах одной проводимости, привело к разработке усилителей с незаземленной
нагрузкой по схеме рис. 1 ,г . Однако и здесь не удается добиться полной
симметрии предыдущих каскадов. Цепи отрицательной ОС с каждого плеча выходного
каскада неравнозначны; цепи ООС этих каскадов контролируют напряжение на
нагрузке по отношению к выходному напряжению противоположного плеча. Кроме того,
такое схемотехническое решение требует изолированных источников питания. Из-за
перечисленных недостатков оно не нашло широкого применения.

С появлением комплементарных биполярных и полевых транзисторов выходные каскады
УМЗЧ преимущественно строят по схемам рис. 1 ,б, в. Однако и в этих вариантах
для раскачки выходного каскада необходимо применять высоковольтные приборы.
Транзисторы предвыходного каскада работают с большим коэффициентом усиления по
напряжению, а поэтому подвержены эффектам Миллера и Эрли и без общей ООС вносят
значительные искажения, что требует от них высоких динамических характеристик.
Питание предварительных каскадов повышенным напряжением снижает и КПД усилителя.

Если в рис. 1 ,б, в перенести точку соединения с общим проводом в
противоположное плечо диагонали моста, получим варианты на рис. 1,д и 1,е
соответственно. В структуре каскада по схеме рис. 1 ,е автоматически решается
проблема изоляции выходных транзисторов от корпуса. Усилители, выполненные по
таким схемам, свободны от ряда перечисленных недостатков.

Особенности схемотехники усилителя

Вниманию радиолюбителей предлагается инвертирующий УМЗЧ (рис. 3),
соответствующий структурной схеме выходного каскада на рис. 1 ,е.

(нажмите для увеличения)

Входной дифференциальный каскад выполнен на полевых транзисторах (VT1, VT2 и
DA1) по симметричной схеме. Их преимущества в дифференциальном каскаде
общеизвестны: высокие линейность и перегрузочная способность, малые шумы.
Применение полевых транзисторов существенно упростило этот каскад, так как
отпала необходимость в генераторах тока. Для увеличения коэффициента усиления с
разомкнутой петлей ОС сигнал снимается с обоих плеч дифференциального каскада, а
перед последующим усилителем напряжения установлен эмиттерный повторитель на
транзисторах VT3, VT4.

Второй каскад выполнен на транзисторах VT5-VT10 по комбинированной каскодной
схеме со следящим питанием. Такое питание каскада с ОЭ нейтрализует в
транзисторе входную динамическую емкость и зависимость тока коллектора от
напряжения эмиттер-коллектор. В выходной ступени этого каскада применены
высокочастотные БСИТ-транзисторы, которые по сравнению с биполярными (КП959
против КТ940) имеют вдвое большую граничную частоту и вчетверо меньшую емкость
стока (коллектора).

Использование выходного каскада с питанием от отдельных изолированных источников
позволило обойтись низковольтным питанием (9 В) для предварительного усилителя.

Выходной каскад выполнен на мощных МДП-транзисторах, причем выводы их стока (и
теплоот-водящие фланцы корпусов) соединены с общим проводом, что упрощает
конструкцию и сборку усилителя.

Мощные МДП-транзисторы, в отличие от биполярных, имеют меньший разброс
параметров, что облегчает их параллельное включение. Основной разброс токов
между приборами возникает из-за неравенства пороговых напряжений и разброса
входных емкостей. Введение дополнительных резисторов сопротивлением 50 200 Ом в
цепи затворов обеспечивает практически полное выравнивание задержек включения и
выключения и устраняет разброс токов при переключении.

Все каскады усилителя охвачены местной и общей ООС.

Основные технические характеристики

С разомкнутой ООС (R6 заменен на 22 МОм, С4 исключен)
Частота среза, кГц……300
Коэффициент усиления по напряжению, дБ……43
Коэффициент гармоник в режиме АВ, %, не более……2

С включенной ООС

Выходная мощность, Вт
на нагрузке 4 Ом……100
на нагрузке 8 Ом……60
Диапазон воспроизводимых частот, Гц……4…300000
Коэффициент гармоник, %, не более……0,2
Номинальное входное напряжение, В……2
Ток покоя выходного каскада, А……0,15
Входное сопротивление, кОм…..24

Благодаря тому что частота среза усилителя с разомкнутой цепью ООС относительно
высока, глубина обратной связи и коэффициент гармоник во всей полосе
воспроизводимых частот практически постоянны.

Снизу полоса рабочих частот УМЗЧ ограничена емкостью конденсатора С1, сверху —
С4 (при емкости 1,5 пф частота среза равна 450 кГц).

Конструкция и детали

Усилитель выполнен на плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита
(рис.4).

Плата со стороны установки элементов максимально заполнена фольгой, соединенной
с общим проводом. Транзисторы VT8, VT9 снабжены небольшими пластинчатыми
теплоотводами в виде «флажка». В отверстия для выводов стока мощных полевых
транзисторов установлены пистоны; выводы стока транзисторов VT11, VT14 соединены
с общим проводом со стороны фольги (на рисунке отмечены крестами).

В отверстия 5 -7 платы для подключения выводов сетевого трансформатора и
отверстия для перемычек установлены пистоны. Резисторы R19, R20, R22, R23
выполнены из манганинового провода диаметром 0,5 и длиной 150 мм. Для подавления
индуктивности провод складывают пополам и в сложенном виде (бифилярно)
наматывают на оправке диаметром 4 мм.

Катушку индуктивности L1 наматывают проводом ПЭВ-2 0,8 виток к витку по всей
поверхности резистора мощностью 2 Вт (МЛТ или аналогичный).

Конденсаторы С1, С5, С10, С11 — К73-17, причем С10 и С11 распаяны со стороны
печатного монтажа на выводы конденсаторов С8 и С9. Конденсаторы С2, C3 —
оксидные К50-35; конденсатор С4 — К10-62 или КД-2; С12 — К10-17 или К73-17.

Полевые транзисторы с каналом n-типа (VT1, VT2) нужно подобрать с примерно таким
же начальным током стока, как и у транзисторов в сборке DA1. По напряжению
отсечки они не должны отличаться более чем на 20 %. Микросборку DA1 К504НТЗБ
можно заменить К504НТ4Б. Возможно применение подобранной пары транзисторов
КП10ЗЛ (также с индексами Г, М, Д); КП307В — КП307Б (также А, Е), КП302А либо
транзисторной сборки КПC315А, КПC315Б (в этом случае плату придется
переработать).

В позициях VT8, VT9 можно также использовать комплементарные транзисторы серий
КТ851, КТ850, а также КТ814Г, КТ815Г (с граничной частотой 40 МГц) Минского
объединения «Интеграл».

Помимо указанных в таблице, можно использовать, например, следующие пары МДП
транзисторов: IRF530 и IRF9530; 2SK216 и 2SJ79; 2SK133- 2SK135 и 2SJ48-2SJ50;
2SK175- 2SK176 и 2SJ55-2SJ56.

Для стереофонического варианта питание на каждый из усилителей подают от
отдельного трансформатора, желательно с кольцевым или стержневым (ПЛ)
магнитопроводом, мощностью 180…200 Вт. Между первичной и вторичными обмотками
размещают слой экранирующей обмотки проводом ПЭВ-2 0,5; один из выводов ее
соединяют с общим проводом. Выводы вторичных обмоток подводят к плате усилителя
экранированным проводом, а экран соединяют с общим проводом платы. На одном из
сетевых трансформаторов размещают обмотки для выпрямителей предварительных
усилителей. Стабилизаторы напряжения выполнены на микросхемах IL7809AC (+9 В),
IL7909AC (-9 В) — на схеме не показаны. Для подачи на плату питания 2×9 В
использован соединитель ОНп-КГ-26-3 (XS1).

При налаживании оптимальный ток дифференциального каскада устанавливают
подстроенным резистором R3 по минимуму искажений на максимальной мощности
(примерно в середине рабочего участка). Резисторы R4, R5 рассчитаны на ток около
2…3 мА в каждом плече при начальном токе стока около 4…6 мА. При меньшем
начальном токе стока сопротивление указанных резисторов необходимо
пропорционально увеличить.

Ток покоя выходных транзисторов в интервале 120… 150 мА устанавливают
подстроечным резистором R3, а при необходимости подбором резисторов R13, R14.

Импульсный блок питания

Тем радиолюбителям, кто испытывает трудности с приобретением и намоткой больших
сетевых трансформаторов, для выходных каскадов УМЗЧ предлагается импульсный блок
питания. Питание предварительного усилителя в этом случае можно осуществлять от
маломощного стабилизированного БП.

Импульсный БП (его схема показана на рис. 5) представляет собой нерегулируемый
автогенераторный полумостовой инвертор. Применение пропорционально-токового
управления транзисторами инвертора в сочетании с насыщающимся коммутирующим
трансформатором позволяет к моменту переключения автоматически выводить активный
транзистор из насыщения. Это уменьшает время рассасывания заряда в базе и
исключает сквозной ток, а также снижает потери мощности в цепях управления,
повышая надежность и КПД инвертора.

Технические характеристики ИБП

Выходная мощность, Вт, не более……360
Выходное напряжение……2×40
КПД, %, не менее……95
Частота преобразования, кГц……25

На входе сетевого выпрямителя установлен помехоподавляющии фильтр L1C1C2.
Резистор R1 ограничивает бросок тока зарядки конденсатора C3. Последовательно с
резистором на плате предусмотрена перемычка Х1, вместо которой можно включить
дроссель для улучшения фильтрации и увеличения «жесткости» выходной нагрузочной
характеристики.

Инвертор имеет два контура положительной ОС: первый — по напряжению (с помощью
обмоток II в трансформаторе Т1 и III — в Т2); второй — по току (с
трансформатором тока: виток 2-3 и обмотки 1-2, 4-5 трансформатора Т2).

Устройство запуска выполнено на однопереходном транзисторе VT3. После запуска
преобразователя оно отключается благодаря наличию диода VD15, так как постоянная
времени цепи R6C8 значительно больше периода преобразования.

Особенность инвертора в том, что при работе низковольтных выпрямителей на
большие емкости фильтра он нуждается в плавном запуске. Плавному запуску блока
способствуют дроссели L2 и L3 и в некоторой степени резистор R1.

Блок питания выполнен на печатной плате из односторонне фольгированного
стеклотекстолита толщиной 2 мм. Чертеж платы показан на рис. 6.

(нажмите для увеличения)

Намоточные данные трансформаторов и сведения о магнитопроводах приведены в табл.
2. Все обмотки выполнены проводом ПЭВ-2.

Перед намоткой трансформаторов острые кромки колец необходимо притупить
наждачной бумагой или бруском и обмотать лакотканью (для Т1 — сложенные вместе
кольца тремя слоями). Если этой предварительной обработки не сделать, то не
исключено продавливание лакоткани и замыкание витков провода на магнитопровод. В
результате резко возрастет ток холостого хода и разогреется трансформатор. Между
обмотками 1-2, 5-6-7 и 8-9-10 наматывают проводом ПЭВ-2 0,31 в один слой виток к
витку экранирующие обмотки, один конец которых (Э1, Э2) соединяют с общим
проводом УМЗЧ.

Обмотка 2-3 трансформатора Т2 представляет собой виток из провода диаметром 1 мм
поверх обмотки 6-7, впаянный концами в печатную плату.

Дроссели L2 и L3 выполнены на броневых магнитопроводах БЗО из феррита 2000НМ.
Обмотки дросселей намотаны в два провода до заполнения каркаса проводом ПЭВ-2
0,8. Учитывая, что дроссели работают с подмагничиванием постоянным током, между
чашками необходимо вставить прокладки из немагнитного материала толщиной 0,3 мм.

Дроссель L1 — типа Д13-20, его можно выполнить также на броневом магнитопроводе
Б30 аналогично дросселям L2, L3, но без прокладки, намотав обмотки в два провода
МГТФ-0,14 до заполнения каркаса.

Транзисторы VT1 и VT2 закреплены на теплоотводах из ребристого алюминиевого
профиля с размерами 55x50x15 мм через изолирующие прокладки. Вместо указанных на
схеме можно использовать транзисторы КТ8126А Минского ПО «Интеграл», а также
MJE13007. Между выходами БП +40 В, -40 В и «своей» средней точкой (СТ1 и СТ2)
подключены дополнительные оксидные конденсаторы К50-6 (на схеме не показаны)
емкостью по 2000 мкФ на 50 В. Эти четыре конденсатора установлены на
текстолитовой пластине размерами 140×100 мм, закрепленной винтами на
теплоотводах мощных транзисторов.

Конденсаторы С1, С2 — К73-17 на напряжение 630 В, C3 — оксидный К50-35Б на 350
В, С4, С7 — К73-17 на 250 В, С5, С6 — К73-17 на 400 В, С8 — К10-17.

Импульсный БП подключают к плате УМ в непосредственной близости к выводам
конденсаторов С6-С11. В этом случае диодный мост VD5-VD8 на плате УМ не
монтируют.

Для задержки подключения акустических систем к УМЗЧ на время затухания
переходных процессов, возникающих во время включения питания, и отключения АС
при появлении на выходе усилителя постоянного напряжения любой полярности можно
использовать простейшее или более сложное защитное устройство.

Литература

Хлупнов А. Любительские усилители низкой частоты. -М.: Энергия, 1976, с. 22.
Акулиничев И. Усилитель НЧ с синфазным стабилизатором режима. — Радио, 1980,
№
З.с.47.
Гаревских И. Широкополосный усилитель мощности. — Радио, 1979, № 6. с. 43.
Колосов В. Современный любительский магнитофон. — М.: Энергия, 1974.
Борисов С. МДП-транзисторы в усилителях НЧ. — Радио. 1983, № 11, с. 36-39.
Дорофеев М. Режим В в усилителях мощности ЗЧ. — Радио, 1991, № 3, с. 53.
Сырицо А. Мощный усилитель НЧ. — Радио, 1978. № 8, с. 45-47.
Сырицо А. Усилитель мощности на интегральных ОУ. — Радио, 1984, № 8, с. 35-37.
Якименко Н. Полевые транзисторы в мостовом УМЗЧ. — Радио. 1986, № 9, с. 38, 39.
Виноградов В. Устройство защиты АС. — Радио, 1987, № 8. с. 30.

Старое, но золотое

Схемотехника усилителей уже прошла в своем развитии виток спирали и сейчас мы наблюдаем «ламповый ренессанс». В соответствии с законами диалектики, которые нам так упорно вдалбливали, следом должен наступить «ренессанс транзисторный». Сам факт этого неизбежен, ибо лампы, при всей своей красоте, уж очень неудобны. Даже дома. Но у транзисторных усилителей накопились свои недостатки…

Причину «транзисторного» звучания объяснили еще в середине 70-х — глубокая обратная связь. Она порождает сразу две проблемы. Первая — переходные интермодуляционные искажения (TIM-искажения) в самом усилителе, вызванные запаздыванием сигнала в петле обратной связи. С этим бороться можно только одним путем — увеличением быстродействия и усиления исходного усилителя (без обратной связи), что чревато серьезным усложнением схемы. Результат трудно прогнозируется: то ли будет, то ли нет.

Вторая проблема — глубокая обратная связь сильно снижает выходное сопротивление усилителя. А это для большинства громкоговорителей чревато возникновением тех самых интермодуляционных искажений прямо в динамических головках. Причина — при перемещении катушки в зазоре магнитной системы значительно изменяется ее индуктивность, поэтому импеданс головки тоже изменяется. При низком выходном сопротивлении усилителя это приводит к дополнительным изменениям тока через катушку, что и порождает неприятные призвуки, ошибочно принимаемые за искажения усилителя. Этим же можно объяснить парадоксальный факт, что при произвольном выборе динамиков и усилителей один комплект «звучит», а другой — «не звучит».

секрет лампового звука =
высокое выходное сопротивление усилителя
+ неглубокая обратная связь

.

Однако аналогичных результатов можно добиться и с транзисторными усилителями. Все приводимые ниже схемы объединяет одно — нетрадиционная и позабытая нынче «несимметричная» и «неправильная» схемотехника. Однако так ли она плоха, как ее представляют? Например, фазоинвертор с трансформатором — настоящий Hi-End! (рис.1) А фазоинвертор с разделенной нагрузкой (рис.2) заимствован из ламповой схемотехники…

рис.1

рис.2

рис.3

Эти схемы сейчас незаслуженно забыты. А зря. На их основе, используя современную элементную базу, можно создать простые усилители с весьма высоким качеством звучания. Во всяком случае, то, что мне доводилось собирать и слушать, звучало достойно — мягко и «вкусно». Глубина обратных связей во всех схемах невелика, есть местные ООС, а выходное сопротивление значительно. Нет и общей ООС по постоянному току.

Однако приведенные схемы работают в классе B
, поэтому им присущи «переключательные» искажения. Для их устранения необходима работа выходного каскада в «чистом» классе A
. И такая схема тоже появилась. Автор схемы — J.L.Linsley Hood. Первые упоминания в отечественных источниках относятся ко второй половине 70-х годов.

рис.4

Основной недостаток усилителей класса A
, ограничивающий область их применения — большой ток покоя. Однако для устранения переключательных искажений есть и другой путь — использование германиевых транзисторов. Их достоинство — малые искажения в режиме B
. (Когда-нибудь я напишу сагу, посвященную германию.)
Другой вопрос, что найти сейчас эти транзисторы непросто, да и выбор ограничен. При повторении следующих конструкций нужно помнить, что термостойкость германиевых транзисторов невысока, поэтому не нужно экономить на радиаторах для выходного каскада.

рис.5

На этой схеме — интересный симбиоз германиевых транзиcторов с полевым. Качество звучания, несмотря на более чем скромные характеристики, очень хорошее. Чтобы освежить впечатления четвертьвековой давности, я не поленился собрать конструкцию на макете, слегка модернизировав ее под современные номиналы деталей. Транзистор МП37 можно заменить кремниевым КТ315, поскольку при налаживании все равно придется подбирать сопротивление резистора R1. При работе с нагрузкой 8 Ом мощность возрастет примерно до 3,5 Вт, емкость конденсатора C3 придется увеличить до 1000 мкФ. А для работы с нагрузкой 4 Ом придется снизить напряжение питания до 15 вольт, чтобы не превысить максимальную мощность рассеяния транзисторов выходного каскада. Поскольку общая ООС по постоянному току отсутствует, термостабильность достаточна только для работы в домашних условиях.

Две следующие схемы имеют интересную особенность. Транзисторы выходного каскада по переменному току включены по схеме с общим эмиттером, поэтому требуют небольшого напряжения возбуждения. Не требуется и традиционная вольтодобавка. Однако для постоянного тока они включены по схеме с общим коллектором, поэтому для питания выходного каскада использован «плавающий» источник питания, не связанный с «землей». Поэтому для выходного каскада каждого канала необходимо использовать отдельный источник питания. В случае применения импульсных преобразователей напряжения это не проблема. Источник питания предварительных каскадов может быть общим. Цепи ООС по постоянному и переменному току разделены, что в сочетании с цепью стабилизации тока покоя гарантирует высокую термостабильность при малой глубине ООС по переменному току. Для СЧ/ВЧ каналов — прекрасная схема.

рис.6

рис.7
Автор: А.И.Шихатов (составление и комментарии) 1999-2000
Опубликовано: сборник «Конструкции и схемы для прочтения с паяльником» М. Солон-Р, 2001, с.19-26.

Схемы 1,2,3,5 были опубликованы в журнале «Радио».
Схема 4 позаимствована из сборника

В.А.Васильев «Зарубежные радиолюбительские конструкции» М.Радио и связь,1982, с.14…16
Схемы 6 и 7 позаимствованы из сборника

Й. Боздех «Конструирование дополнительных устройств к магнитофонам» (пер. с чешск.) М.Энергоиздат 1981, с.148,175
Подробно о механизме возникновения интермодуляционных искажений:
Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление?

Оглавление

УМЗЧ на полевых транзисторах

Применение полевых транзисторов в усилителе мощности позволяет значительно повысить качество звучания при общем упрощении схемы. Передаточная характеристика полевых транзисторов близка к линейной или квадратичной, поэтому в спектре выходного сигнала практически отсутствуют четные гармоники, кроме того, происходит быстрый спад амплитуды высших гармоник (как в ламповых усилителях). Это позволяет применять в усилителях на полевых транзисторах неглубокую отрицательную обратную связь или вовсе отказаться от нее. После завоевания просторов «домашнего» Hi-Fi полевые транзисторы начали наступление на автозвук. Публикуемые схемы изначально предназначались для домашних систем, но может, кто-то рискнет применить заложенные в них идеи в автомобиле…

рис.1

Эта схема уже считается классической. В ней выходной каскад, работающий в режиме AB, выполнен на МДП-транзисторах, а предварительные каскады — на биполярных. Усилитель обеспечивает достаточно высокие показатели, но для дальнейшего улучшения качества звучания биполярные транзисторы следует полностью исключить из схемы (следующая картинка).

рис.2

После того, как исчерпаны все резервы повышения качества звучания, остается только одно — однотактный выходной каскад в «чистом» классе А. Ток, потребляемый предварительными каскадами от источника более высокого напряжения и в этой, и предыдущей схеме — минимален.

рис.3

Выходной каскад с трансформатором — полный аналог ламповых схем. Это на закуску… Интегральный источник тока CR039 задает режим работы выходного каскада.

рис.4

Однако широкополосный выходной трансформатор — достаточно сложный в изготовлении узел. Изящное решение — источник тока в цепи стока — предложено фирмой

Настройка

Схема блока питания

Лучшие конструкции «Радиолюбителя» Выпуск 2

Схема усилителя с изменениями:

Несколько слов об ошибках монтажа:

В целях улучшения читаемости схем расмотрим усилитель мощности с двумя парами оконечных
полевых транзисторов и питании ±45 В.
В качестве первой ошибки попробуем «запаять» стабилитроны VD1 и VD2 не правильной
полярностью (правильное включение показано на рисунке 11). Карта напряжений приобретет вид, показанный
на рисунке 12.

Рисунок 11 Цоколевка стабилитронов BZX84C15 (впрочем и на диодах цоколевка такая же).

Рисунок 12 Карта напряжений усилителя мощности при неправильном монтаже стабилитронов VD1 и VD2.

Данные стабилитроны нужны для формирования напряжения питания операционного усилителя и
выбраны на 15 В исключительно из за того, что это напряжение является для данного операционного усилителя
оптимальным. Работоспособность без потери качества усилитель сохраняет и при использовании рядом стоящих
по линейке номиналов — на 12 В, на 13 В, на 18 В (но не более 18 В
). При неправильном
монтаже вместо положенного напряжения питания опреционный усилитель получает лишь напряжение падения на
n-p переходе стаблитронов. Ток покая регулируется нормально, на выходе усилителя присутсвует небольшое
постоянное напряжение, выходной сигнал отсутсвует.
Так же возможен не правильный монтаж диодов VD3 и VD4. В этом случае ток покоя ограничивается
лишь номиналами резисторов R5, R6 и может достигать критической величины. Сигнал на выходе усилителя будет,
но довольно быстрый нагрев оконечных транзисторов однозначно повлечет их перегрев и выход усилителя из
строя. Карта напряжений и токов дляэтой ошибки показаны на рисунка 13 и 14.

Рисунок 13 Карта напряжений усилителя при неправильном монтаже диодов термостабилизации.

Рисунок 14 Карта токов усилителя при неправильном монтаже диодов термостабилизации.

Следующей популярной ошибкой монтажа может быть неправильный монтаж транзисторов предпоследнего
каскада (драйверов). Карта напряжений усилителя в этом случае приобретает вид, показанный на рисунке 15.
В этом случае транзисторы оконечного касада полностью закрыты и на выходе усилителя наблюдается отсутсвие
каких либо признаков звука, а уровень постоянного напряжения максимально приближен к нулю.

Рисунок 15 Карта напряжений при неправильном монтаже транзисторов драйверного каскада.

Далее самая опасная ошибка — попутаны местами транзисторы драйверного каскада, причем цоколевка
тоже попутана в следствии чего прилагаемое к выводам транзисторов VT1 и VT2 является верным и они работают
в режиме эмиттерных повторителей. В этом случае ток через оконечный каскад зависит от положения движка
подстроечного резистора и может быть от 10 до 15 А, что в любом случае вызовет перегрузку блока питания
и быстрый разогрев оконечных транзисторов. На рисунке 16 показаны токи при среднем положении подстроечного
резистора.

Рисунок 16 Карта токов при неправильном монтаже транзистров драйверного каскада, цоколевка тоже попутана.

Запаять «наоборот» вывода оконечных полевых транзисторов IRFP240 — IRFP9240 врядли
получится, а вот поменять их местами получается довольно часто. В этом случае установленные в транзисторах
диоды получаются в нелегкой ситуации — прилагаемое к ним напряжение имеет полярность соответсвующую их
минимальному сопротивлению, что вызывает максимальное потребление от блока питания и как быстро они выгорят
больше зависит от удачи чем от законов физики.
Фейверк на плате может случиться еще по одной причине — в продаже мелькают стабилитроны
на 1,3 Вт в корпусе таком же как у диодов 1N4007, поэтому перед монтажом стабилитронов в плату, если они
в черном корпусе стоит повнимательней ознакомиться с надписями на корпусе. При монтаже вместо стабилитронов
диодов напряжение питания операционного усилителя ограничено лишь номиналами резисторов R3 и R4 и потребляемым
током самого операционного усилителя. В любом случае получившаяся величина напряжения значительно больше
максимального напряжения питания для данного ОУ, что влечет его выход из строя иногда с отстрелом части
корпуса самого ОУ, ну а дальше возможно появление на его выходе постоянного напряжения, близкого в напряжению
питания усилителя, что повлечет появление постоянного напряжения на выходе самого усилителя мощности.
Как правило оконечный каскад в этом случае остается работоспособным.
Ну и на последок несколько слов о номиналах резисторов R3 и R4, которые зависят от от напряжения
питания усилителя. 2,7 кОм является наиболее универсальным, однако при питании усилителя напряжением ±80
В (только на 8 Ом нагрузку) данные резисторы будут рассеивать порядка 1,5 Вт, поэтому его необходимо заменить
на резистор 5,6 кОм или 6,2 кОм, что снизит выделяемую тепловую мощность до 0,7 Вт.

Э К Б BD135; BD137

З И С IRF240 — IRF9240

Данный усилитель заслуженно обрел своих поклоников и начал обретать новые версии. Прежде
всего изменению подверглась цепочка формирования напряжения смещения первого транзисторного каскада. Кроме
этого в схему была введена защита от прегерузки.
В результате доработок принципиальная схема усилителя мощности с полевыми транзисторами
на выходе приобрела следующий вид:

УВЕЛИЧИТЬ

Варианты печатной платы приведены в графическом формате (необходимо масштабировать)

Внешний вид получившейся модификации усилителя мощности приведен на фотографиях ниже:

Осталось в эту бочку меда плескануть ложку дегтя…
Дело в том, что используемые в усилителе полевые транзисторы IRFP240 и IRFP9240 прекратила
выпуск фирма разработчик International Rectifier
(IR), которая прилагала больше
внимания к качеству выпускаемой продукции. Основная проблема этих транзисторов — они разрабатывались для
использования в источниках питания, но оказались вполне пригодными для звуковой усилительной аппаратуре.
Повышенное внимание к качеству выпускамых компонентов со стороны International Rectifier позволяло не
производя подбор транзисторов включать параллельно несколько транзисторов не беспокоясь об отличиях характеристик
транзисторов — разброс не превышал 2%, что вполне приемлемо.
На сегодня транзисторы IRFP240 и IRFP9240 выпускаются фирмой Vishay
Siliconix
, которая не так трепетно относится к выпускаемой продукции и параметры транзисторов стали
пригодными лишь для источников питания — разброс «коф усиления» транзисторов одной партии превышает
15%. Это исключает параллельное включение без предварительного отбора, а количество протестированных транзисторов
для выбора 4 одинаковы переваливает несколько десятков экземпляров.
В связи с этим перед сборкой данного усилителя прежде всего следует выяснить какой фирмы
транзисторы вы может достать. Если в Ваших магазинах в продаже Vishay Siliconix, то настоятельно рекомендуется
отказаться от сборки данного усилителя мощности — Вы рискуете довольно серьезно потратиться и ни чего
не добиться.
Однако и работа по разработке «ВЕРСИИ 2» этого усилителя мощности и отсутствие
приличных и не дорогие полевых транзисторов для выходного каскада заставили немного поразмышлять над будущим
этой схемотехники. В результате был смоделирована «ВЕРСИЯ 3», использующая вместо полевых транзисторов
IRFP240 — IRFP9240 фирмы Vishay Siliconix биполярную пару от TOSHIBA — 2SA1943 — 2SC5200, которые на сегодня
еще вполне приличного качества.
Принципиальная схема нового варианта усилителя вобрала доработки «ВЕРСИИ 2» и
притерпела изменения в выходном каскаде, позволив отказаться от использования полевых транзисторов. Принципиальная
схема приведена ниже:

Принципиальная схема с использованием полевых транзисторов в качестве повторителей УВЕЛИЧИТЬ

В данном варианте полевые транзисторы сохранились, но они используются в качестве повторителей
напряжения, что существенно разгружает драйверный каскад. В систему защиты введена небольшая положительная
связь, позволяющая избежать возбуждение усилителя мощности на границе срабатывания защиты.
Печатная плата в процессе разработки, орентировочно результаты реальных измерении и работоспособная
печатная плата появятся в конце ноября, а пока можно предложить график измерения THD, полученный МИКРОКАП.
Подробнее о данной программе можно почитать .

Источник

Транзисторные усилители мощности низкой частоты (УМЗЧ) для звуковой и аудио-аппаратуры. В разделе собраны принципиальные схемы самодельных усилителей мощности НЧ на биполярных и полевых транзисторах.

Здесь вы найдете схемы транзисторных усилителей разной сложности и с разным классом мощности:

Для самодельного аудио-комплекса или при ремонте музыкального центра можно изготовить многоканальный усилитель мощности в конфигурациях:

На транзисторах можно без лишних сложностей собрать небольшой самодельный усилитель для наушников. Присутствуют очень простые и доступные по себестоимости конструкции усилителей, которые прекрасно подойдут для изготовления начинающими радиолюбителями.

Усилитель построен по простой схеме на трех транзисторах. На выходе, на нагрузке сопротивлением 4 От выдает мощность 2W при питании от источника напряжением 12V. Входное сопротивление усилителя мало, и составляет 470 Ом. Столь малое входное сопротивление позволяет ему хорошо согласовываться .

Схема самодельного гибридного усилителя звука на лампах и микросхемах с выходной мощностью 30 Ватт. Усилитель построен на лампе ECC88 (отечественный аналог — 6Н23П) и мощной микросхеме LM3875.

Принципиальная схема гитарного усилителя мощности низкой частоты с предусилителем и темброблоком. УМЗЧ собран на транзисторах TIP142 и TIP147, выходная мощность — 40Вт на 8 Ом, 60 Вт на 4 Ома.

Несколько принципиальных схем высококачественных УМЗЧ на полевых транзисторах, привлекающие своей простотой и техническими характеристиками. Применение полевых транзисторов в усилителе мощности позволяет значительно повысить качество звучания при общем упрощении схемы.

Схема электрическая принципиальная усилителя приведена на рисунке (в скобках приведены замененные элементы). Данная конструкция является модернизациейразработки [1]. Принципиальная схема УМЗЧ на MOSFET транзисторах (200Вт). Все основные части усилителя — трансформатор, радиаторы .

При разработке усилителей ЗЧ с максимальной выходной мощностью более 100 Вт первостепенноезначение приобретает необходимость получения возможно большего КПД усилителя при достаточно малых нелинейных искажениях. Вопрос о допустимом проценте нелинейных искажений усилителя ЗЧ не раз обсуждался на .

Свое знакомство с мощными усилителями я начал в 1958 году, когда учился в энергетическомтехникуме, и мне поручили обслуживать радиоузел. Он состоял из трех частей: малогабаритной радиотрансляционной установки “ТУ-100″, магнитофона “Днепр 9” и ЛАТРа на .

Уже давно разработчики УМЗЧ задают себе вопрос: до какого уровня необходимо снижать нелинейность усилителя? [1-3]. Если проанализировать рекламные журналы по аудиотехнике, то гармонические искажения даже “топовых” моделей УМЗЧ в основном лежат в диапазоне 0,003. 0,05% .

Всем доброго времени суток! Вот с чем я осмелюсь с Вами поделиться. Тема для многих известна, и понятна. В чём она состоит. Дальше чисто моё ИМХО. Давно любителям звука внушают – если лампы, то в любом проявлении, а если транзисторы, то чтобы их было o-очень много! Иначе лапового звука не добьёшься. Например советские стандарты сначала классифицировали аудио-аппаратуру по кассам 4-й, 3-й, 2-й, 1-й!, и наконец.

Принципиальная схема простого трехтранзисторного усилителя мощности для применения в разнообразной малогабаритной аппаратуре. Зачастую, от «компьютерных колонок» требуется только воспроизведение каких-то звуковых сигналов, речевых сигналов, не требующих HI-FI или Hl-end качества .

После освоения азов электроники, начинающий радиолюбитель готов паять свои первые электронные конструкции. Усилители мощности звуковой частоты, как правило самые повторяемые конструкции. Схем достаточно много, каждая отличается своими параметрами и конструкцией. В этой статье будут рассмотрены несколько простейших и полностью рабочих схем усилителей, которые успешно могут быть повторены любым радиолюбителем. В статье не использованы сложные термины и расчеты, все максимально упрощено, чтобы не возникло дополнительных вопросов.

Начнем с более мощной схемы.
Итак, первая схема выполнена на известной микросхеме TDA2003. Это монофонический усилитель с выходной мощностью до 7 Ватт на нагрузку 4 Ом. Хочу сказать, что стандартная схема включения этой микросхемы содержит малое количество компонентов, но пару лет назад мною была придумана иная схема на этой микросхеме. В этой схеме количество комплектующих компонентов сведено к минимуму, но усилитель не потерял свои звуковые параметры. После разработки данной схемы, все свои усилители для маломощных колонок стал делать именно на этой схеме.

Схема представленного усилителя имеет широкий диапазон воспроизводимых частот, диапазон питающих напряжений от 4,5 до 18 вольт (типовое 12-14 вольт). Микросхему устанавливают на небольшой теплоотвод, поскольку максимальная мощность достигает до 10 Ватт.

Микросхема способна работать на нагрузку 2 Ом, это значит, что к выходу усилителя можно подключать 2 головки с сопротивлением 4 Ом.
Входной конденсатор можно заменить на любой другой, с емкостью от 0,01 до 4,7 мкФ (желательно от 0,1 до 0,47 мкФ), можно использовать как пленочные, так и керамические конденсаторы. Все остальные компоненты желательно не заменять.

Регулятор громкости от 10 до 47 кОм.
Выходная мощность микросхемы позволяет применять его в маломощных АС для ПК. Очень удобно использовать микросхему для автономных колонок к мобильному телефону и т.п.
Усилитель работает сразу после включения, в дополнительной наладке не нуждается. Советуется минус питания дополнительно подключить к теплоотводу. Все электролитические конденсаторы желательно использовать на 25 Вольт.

Вторая схема собрана на маломощных транзисторах, и больше подойдет в качестве усилителя для наушников.

Это наверное самая качественная схема такого рода, звук чистый, чувствуются весь частотный спектр. С хорошими наушниками, такое ощущение, что у вас полноценный сабвуфер.

Усилитель собран всего на 3-х транзисторах обратной проводимости, как самый дешевый вариант, были использованы транзисторы серии КТ315, но их выбор достаточно широк.

Усилитель может работать на низкоомную нагрузку, вплоть до 4-х Ом, что дает возможность, использовать схему для усиления сигнала плеера, радиоприемника и т.п. В качестве источника питания использована батарейка типа крона с напряжением 9 вольт.
В окончательном каскаде тоже применены транзисторы КТ315. Для повышения выходной мощности можно применить транзисторы КТ815, но тогда придется увеличить напряжение питания до 12 вольт. В этом случае мощность усилителя будет достигать до 1 Ватт. Выходной конденсатор может иметь емкость от 220 до 2200 мкФ.
Транзисторы в этой схеме не нагреваются, следовательно, какое-либо охлаждение не нужно. При использовании более мощных выходных транзисторов, возможно, понадобятся небольшие теплоотводы для каждого транзистора.

И наконец — третья схема. Представлен не менее простой, но проверенный вариант строения усилителя. Усилитель способен работать от пониженного напряжения до 5 вольт, при таком случае выходная мощность УМ будет не более 0,5 Вт, а максимальная мощность при питании 12 вольт достигает до 2-х Ватт.

Выходной каскад усилителя построен на отечественной комплементарной паре. Регулируют усилитель подбором резистора R2. Для этого желательно использовать подстроечный регулятор на 1кОм. Медленно вращаем регулятор до тех пор, пока ток покоя выходного каскада не будет 2-5 мА.

Усилитель не обладает высокой входной чувствительностью, поэтому желательно перед входом применить предварительный усилитель.

Немало важную роль в схеме играет диод, он тут для стабилизации режима выходного каскада.
Транзисторы выходного каскада можно заменить на любую комплементарную пару соответствующих параметров, например КТ816/817. Усилитель может питать маломощные автономные колонки с сопротивлением нагрузки 6-8 Ом.

После успешного запуска блока питания, переходим к самой интересной части конструкции — блок усилителей мощности звука. В том числе фильтр низких частот для сабвуфера и модуль стабилизации. Напоминаем, что все схемы и чертежи плат — в первой части.

УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ САБВУФЕРА ПО СХЕМЕ ЛАНЗАРА

Выходной каскад усилителя построен на паре 2SA1943 и 2SC5200, все каскады собраны на максимально близких по параметрам комплиментарных парах, усилитель построен полностью по симметричной основе. Номинальная выходная мощность усилителя составляет 230-280 ватт, но можно снять гораздо больше, повышая входное напряжение питания.

Номиналы ограничительных резисторов дифференциальных каскадов подбирается исходя от входного напряжения. Ниже приведена таблица.

Питание ±70 В — 3,3 кОм. 3,9 кОм
Питание ±60 В — 2,7 кОм. 3,3 кОм
Питание ±50 В — 2,2 кОм. 2,7 кОм
Питание ±40 В — 1,5 кОм. 2,2 кОм
Питание ±30 В — 1,0 кОм. 1,5 кОм

Эти резисторы подбираются с мощностью 1-2 ватт, в ходе работы на них может наблюдаться тепловыделение.

Регулирующий транзистор заменил на отечественный КТ815, на тот момент другого не было под рукой. Он предназначен для регулировки тока покоя выходных каскадов, в ходе работы не перегревается, но укреплен на общий теплоотвод с транзисторами выходного каскада.

Первый запуск схемы желательно сделать от сетевого блока питания, последовательно сетевой обмотке трансформатора подключите накальную лампу на 100-150 ватт, если будут проблемы, то спалите минимум деталей. А вообще, схема Ланзара не критична к монтажу и компонентам, я пробовал даже с широким разбросом используемых компонентов, с использованием отечественных радиодеталей — схема показывает высокие параметры даже в этом случая. Принципиальная схема Ланзара имеет две основные версии — на биполярных транзисторах и с применением полевых ключей в предпоследнем каскаде, в моем случае первая версия.

Второй предвыходной каскад работает в чистом классе «А«, поэтому в ходе работы транзисторы перегреваются. Транзисторы этого каскада обязательно устанавливают на теплоотвод, желательно общий, не забудьте про изоляции — слюдяные пластины и изолирующие шайбы для шурупов.

Правильно собранная схема заводится без всяких проблем. Первый запуск делаем с ЗАКОРОЧЕННЫМ НА ЗЕМЛЮ ВХОДОМ , т.е. вход усилителя стыкуем с средней точкой с блока питания. Если после запуска ничего не взорвалось, то можно отсоединять вход от земли. Дальше подключаем нагрузку — динамик и включаем усилитель. Для того, чтобы убедиться в работоспособности усилителя, достаточно дотронуться до оголенного входного провода. Если в головке появляется своеобразный рев — то усилитель работает! Дальше можно укрепить все силовые части на теплоотводы и подать на вход усилителя звуковой сигнал. После 15-20 минут работы на 30-50% от максимальной громкости нужно настроить ток покоя. На фотографии все детально показано, в качестве индикатора напряжение желательно использовать цифровой мультиметр.

Как выставить ток покоя

ФНЧ И БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ

Фильтр низкой частоты и сумматора построен на двух микросхемах. Он предназначен для плавной регулировки фазы, громкости и частоты. Сумматор предназначен для суммирования сигналов обеих каналов, для получения более мощного сигнала. В промышленных автоусилителях высокой мощности используется именно такой принцип фильтрации и суммирования сигнала, но сумматор можно при желании исключить из схемы и обойтись только фильтром низких частот. Фильтр срезает все частоты, оставляя только предел в пределах 35-150 Гц.

Регулировка фазы позволяет согласовать сабвуфер с акустическими системами, в некоторых случаях её тоже исключают.

Этот блок питается от стабилизированного источника двухполярного напряжения +/-15 Вольт. Питание можно организовать с помощью дополнительной вторичной обмотки или же использовать двухполярный стабилизатор напряжения для понижения напряжения от основной обмотки.

Для этого собран двухполярный стабилизатор. Первоначально напряжение снижается диодами зенера, затем усиливается биполярными транзисторами и подается на линейные стабилизаторы напряжения типа 7815 и 7915. На выходе стабилизатора образуется стабильное двухполярное питание, которым и питается блок сумматора и ФНЧ.

Стабилизаторы и транзисторы могут греться, но это вполне нормально, при желании их можно укрепить на теплоотводы, но в моем случае имеется активное охлаждение кулером, поэтому теплоотводы не пригодились, к тому же тепловыделение в пределах нормы, поскольку сам блок ФНЧ потребляет очень мало.

ОПЛЕУХА МИКРОСХЕМАМ

Оплеуха микрухам — не самый простой, но высококачественный усилитель мощности НЧ. Усилитель способен развивать максимальную выходную мощность в 130 ватт и работает в довольно широком диапазоне входного напряжения. Выходной каскад усилителя построен на паре 2sa1943 2sc5200 и работает в режиме АВ. Эта версия, автором была разработана в этом году, ниже ее основные параметры.

Диапазон питающих напряжений = +/- 20В . +/- 60В

Номинальное напряжение питания (100Вт, 4 Ом) = +/- 36В

Номинальное напряжение питания (100Вт, 8 Ом) = +/- 48В

С мощностью все понятно, а что со стороны искажений?

Совсем не дурно, почти hi-end! На самом деле если ориентироваться только по КНИ, то этот усилитель полноценный HI-END, но для хай-энда этого не достаточно, поэтому его отнесли к старому и доброму разряду hi-fi.

Несмотря на то, что усилитель развивает всего 100 ватт, он на порядок сложнее аналогичных схем, но сама сборка не составит труда при наличии всех компонентов. Отклонять номиналы схемы не советую — мой опыт это подтверждает.

Маломощные транзисторы в ходе работы могут перегреваться, но волноваться не стоит — это их нормальный режим работы. Выходной каскад, как уже сказал, работает в классе АВ, следовательно, выделятся огромное количество тепла, которое нужно отводить. В моем случае они укреплены на общий теплоотвод, которого более, чем достаточно, но на всякий случай, имеется также и активное охлаждение.

После сборки нас ждет первый запуск схемы. Для этого советую еще раз прочитать запуск и настройку Ланзара — тут все делается точно таким же образом. Первый запуск делаем с закороченной на землю входом, если все ОК, то размыкаем вход и подаем звуковой сигнал. К тому времени все силовые компоненты должны быть укреплены на теплоотвод, а то восхищаясь музыкой можете не заметить, как дымят ключи выходного каскада — каждый из них стоит очень и очень. А про блок защиты в узнаете в следующем материале. С уважением — АКА КАСЬЯН.

Обсудить статью ДОМАШНИЙ УСИЛИТЕЛЬ — БЛОК УМЗЧ

Источник

Гибридный унч на полевых транзисторах своими руками схемы

Усилители с общим стоком

Принципиальная схема усилителя на полевых транзисторах

Настройка усилителя

Частотные характеристики

Классы работы звуковых усилителей

Наличие искажений в различных классах НЧ-усилителей

Работа в промежуточных классах

«Альтернативные» конструкции

Схема однотактного УНЧ на транзисторе

Усилители на МДП-транзисторах

УНЧ с трансформатором на выходе

Двухтактный усилитель звука

Бестрансформаторные УНЧ

Схема УНЧ на одном транзисторе

Список радиоэлементов

Параметры и схема усилителя MuGen:

Входной каскад.

Разделительные конденсаторы.

Выходной каскад.

Подробнее об элементах схемы.

Блок питания

Конструкция.

Налаживание усилителя.

Заключение.

Перечень элементов.

Список радиоэлементов

Параметры и схема усилителя MuGen:

Входной каскад.

Разделительные конденсаторы.

Выходной каскад.

Подробнее об элементах схемы.

Блок питания

Конструкция.

Налаживание усилителя.

Заключение.

Перечень элементов.

Принципиальная схема усилителя на полевых транзисторах

Настройка усилителя

УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ САБВУФЕРА ПО СХЕМЕ ЛАНЗАРА

ФНЧ И БЛОК СТАБИЛИЗАЦИИ

ОПЛЕУХА МИКРОСХЕМАМ

Добавить комментарий Отменить ответ