Гибридные усилители. Гибридный усилитель Гибридные унч на лампах и полевых транзисторах

Мало у кого остались лампы но их еще можно приобрести, поэтому ламповая аудиотехника вызывает постоянный интерес радиолюбителей. Даешь тот самый теплый ламповый звук уже давно ставший мемом, который любят лепить к месту и не очень. А теперь давайте попробуем соединить старую ламповую аудиотехнику с более современной элементной базой. Можно получить просто волшебное звучание.

Усилитель собран по классической однотактной схеме. В процессе настройки изменил некоторые номиналы резисторов. Так потребовалось подобрать R23,R34, чтобы напряжение на анодах лампы 6п14п было 190в. Затем подбором R45 задаем анодное напряжение на лампе 6н3п 90-110в.

В роли темброблока применил схему на BA3822LS. Эта микросхема имеет неплохие технические параметры и стоит не дорого. Главный плюс ее применения это отсутствие огромного числа экранированных проводов и экранов, при отсутствии сигнала фоновых шумов и не слышал. Собранный темброблок подсоединить ко входу лампового УНЧ через подстроечные резисторы в 100ком.

При изготовление блока питания использовал готовый трансформатор ТС270 и чуток домотал витков поверх обмоток.

Один выпрямитель используется в обоих каналах. Выходные трансформаторы полностью самодельные, типа ТС-20.

Наматываем их следующим образом: первичная обмотка содержит 94 витка провода 0,47 и 900 витков проводом 0.18 короче в итоге должно быть так 94/900/94/900/94/. Первичную обмотку соединяем последовательно, вторичную параллельно.

Для корпуса взял листы трех миллиметрового алюминия. Ручки регулировок взял от дюралевые ручек от мебели, дырки рассверлил под нужный диаметр и одел через термоусадку непосредственно на переменные резисторы.

Питание лампового каскада подается от нестабилизированного источника 300…350 вольт. Накальное напряжение 6,3 В выпрямлять и стабилизировать не требуется. Накал ламп правого и левого каналов усилителя можно подключить к одной обмотки трансформатора, а вот анодные цепи рекомендовано сделать отдельными.

Слуховой тест усилитель прошел великолепно - кристально чистое звучание особенно в середине и на верху звукового диапазона.

Входной усилитель выполнен на паре полевых транзисторов 2SK68A и на высоковольтных биполярных 2SC1941 образуя каскад, выполняющий функцию фазоинвертора для выходной двухтактной ступени на EL34 в триодном включении. Данная схема гибридного усилителя мощности на полевых транзисторах и лампах является очень высококачественной звукоусиливающей аппаратурой самого высокого класса, поэтому монтажу и пайке нужно выполнить максимально аккуратно и внимательно.

Статическую балансировку усилителя осуществляют триммером 5 кОм в цепи подачи фиксированного смещения на управляющие сетки, а динамическую 2-килоомным триммером в цепи питания коллекторов биполярных транзисторов. Несмотря на то, что в схеме присутствуют транзисторы, усилитель выполнен без ООС и обладает явным «ламповым» звуком.

Этот гибридный УМЗЧ обеспечивает полосу полной мощности от 30 Гц до 100 кГц и малосигнальную АЧХ от 10 Гц до 170 кГц. С Функцией усилителя напряжения и фазоинвертора справляется каскад на составных транзисторах Q1Q3, Q2Q4 с генератором тока Q8 в эмиттерных цепях и усовершенствованным токовым зеркалом Q5Q6Q7 в коллекторных.

Регулировку фиксированного смещения на управляющих сетках радиоламп осуществляют резистором R15 так, чтобы начальные токи анодов были около 40 мА. Выходной тороидальный трансформатор VDV3070PP Amplimo был приобретен на интернет аукционе. Его первичная обмотка имеет сопротивление 2757 Ом, его номинальная мощность 70 Вт

Эта схема гибридного усилителя выдает 80 Вт мощности на восьми омной нагрузке при коэффициенте гармоник 0,04%, полосе 5 Гц - 35 кГц (20 Вт, -3 дБ) и имеет отношении сигнал/шум более 100 дБ.

Единственный в схеме каскад усиления напряжения построен на биполярном транзисторе 2SC2547E с динамической нагрузкой на триоде ЕСС88.

Выходной каскад выполнен как двухтактный истоковый повторитель на комплементарной паре мощных полевых транзисторов IRF640, IRF9640. Их рабочую точку задают триммером PR1 при регулировке.

Конденсатор С2 и резистор R9 используются для формирования привычной для транзисторных усилителей цепочки добавки напряжения. В данном схеме она помогает радиолампе V1 обеспечивать нормальную раскачку выходной ступени при относительно невысоком анодном напряжении.

Аудио сигнал, через регулятор громкости на резисторе R1, попадает на триод VL1.1 (управляющую сетку) усилителя, и усиливается. Отрицательный потенциал смещения, немного запирает триод, образующийся на его управляющей сетке с помощью тока анода, который проходит через резисторы R3 и R4 находящиеся в катодной цепи. На этих сопротивлениях будет падать напряжение, поэтому относительно минусовой шины, на катоде лампы будет присутствовать положительное напряжение приблизительно +1,7В.

На управляющей сетке лампы усилителя, если сравнить с катодом, будет находится отрицательный потенциал смещения, поскольку сетка имеет общий контакт через резистор R1 с землей. Для снижения действия ОС в схеме лампового усилителя имеется сопротивление R3, которое шунтируется электролитической емкостью С1. Резистор R2 играет важную роль нагрузки анодной цепи лампового усилителя. Образующиеся на нем напряжение усиленного аудио сигнала, через разделительный конденсатор С2 поступает на управляющую сетку пентода лампы. Через первый выходной трансформатор, усиленный им сигнал поступает на громкоговоритель усилителя.

Резистор R8 и конденсатор С7 исполняют туже функцию, что и подобные им элементы в первом каскаде. C6 и R6 предназначены для изменения тембра звука. С помощью резистора R9 получается вторая цепь отрицательной обратной связи. Захватывая оба каскада лампового усилителя, она снижает уровень нелинейных искажений и создает наиболее плавное усилению аудио сигнала применительно ко всему диапазоне звуковых частот.

Второй трансформатор лампового усилителя наматывается на магнитопроводе сечением 10 см (Ш22 х 40). Первичная обмотка - провод ПЭВ-1 0,2-0,25 мм 1040 витков. Вторичная обмотка имеет 965 витков этого же провода, третья имеет 34 витков намотанная проводом ПЭВ-1 0,6-0,8 мм.

Первый трансформатор типа ТВЗ21. Разрешено использование любого выходного трансформатора от лампового телевизора.

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.

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

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.

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: <0,1%
  • при выходной мощности 10 Вт / 8 Ом: <0,15%
• 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!

Главная » Зубило » Гибридные усилители. Гибридный усилитель Гибридные унч на лампах и полевых транзисторах