Гибридный лампово-транзисторный усилитель с непосредственными связями «БРИЗ-2».
Всегда интересовался темой гибридных усилителей. Но ни одна схема, из тех что нашёл, не вдохновила на их повторение. Есть очень лаконичные, но маломощные. А мощные, наоборот, кажутся слишком загроможденными лишними деталями. В итоге пришлось паять своё. Получилась схема «выходного дня», которую можно собрать и отладить в течение двух-трёх часов. А мощность «не детская» – до 100 Вт и более!
Начну сначала. Техзадание для разработки, которое себе поставил:
1.Схема должна быть построена с использованием непосредственных связей между всеми каскадами.
2.Не содержать ОООС по переменному току.
3.Питание должно быть «обычным» двухполярным.
4.Использование только высоколинейных каскадов.
5.Максимиальная простота схемы.
6.Она не должна содержать реактивных элементов, или обходиться их минимальным количеством.
7.Усилитель должен быть стабильным во времени и независимым от изменений питающих напряжений.
Вот что получилось в итоге. Схема усилителя:
Первый каскад традиционно для гибридников построен на лампе, двойном триоде. Такое построение, кроме высокой линейности характерной для триодов, легко обеспечивает и необходимое входное сопротивление. Этот каскад дифференциальный, с генератором токов в катодах. Усиленное напряжение снимается с анодных резисторов R2, R3 и поступает на затворы выходных каскодных пар мощных полевых транзисторов. В первом случае непосредственно, во втором через каскад сдвига уровня напряжения построенном на биполярных транзисторах. Этот каскад выполняет ещё и роль фазоинвертора. Его коэфф. передачи практически единичный. Выходные комплементарные каскады каскады представляют собой каскодное включение мощных полевых транзисторов. Каждая пара состоит из усилителей тока (VT4,VT7) и усилителей напряжения (VT5,VT6). Таким образом, непосредственно на нагрузку работают транзисторы, включенные по схеме с общим затвором, образуя ИТУН - источник тока управляемый напряжением. С выхода на второй вход дифкаскада подана обратная связь по постоянному току - цепочка R5С1. Она поддерживает близкий к «0» уровень напряжения на выходе. Стабилитроны VD1,VD2 защищают затворы от перенапряжения, VD3,VD4 обеспечивают необходимое рабочее напряжение сток-исток VT4 и VT7. Резисторы R11 и R12 задают начальный ток стабилитронам VD3,VD4, выводя их на рабочий участок характеристики.
Усилитель пока собран на макете, работает уже больше 10 дней. Схема показала свою стабильность. Звук очень детальный, чистый, энергичный и мощный. Одновременно и по-ламповому мягкий, естественный. При указанных напряжениях максимальная мощность составила 95 Вт на нагрузке 8 Ом. Коэффициент усиления 27 с лампой 6Н6П и около 40 с лампой 6Н23П.
Ток покоя задаётся резистором R4 или ГСТ в катодах входной лампы. Симметрия плеч резистором R6. Этот же резистор немного влияет и на величину тока покоя. Выходное напряжение покоя не более 200 мВ даже без подбора ламп. Транзисторы VT4 и VT7 установлены с термопастой на отдельные небольшие радиаторы, VT5,VT6 на общий массивный радиатор, все – обязательно без использования изолирующих прокладок но с использованием пружинного прижима транзисторов. В корпусе усилителя эти радиаторы должны быть от него изолированы.
При питании нестабилизированным питанием рекомендуется использовать ёмкости фильтрующих конденсаторов по 22000 мкФ на плечо и более, по принципу чем больше – тем лучше. При нестабильном сетевом напряжении необходимо между резистором R4 и минусом питания установить ещё один ГСТ на полевом танзисторе типа КП303Е или серии КП302. Лучше питание застабилизировать.
Усилитель отлично подойдёт для «раскачки» тяжёлых на подъём АС невысокой чувствительности. Во время прогонки его на апгрейдированных S-90 у одной из них треснул корпус!
Его схемотехника близка к безламповому усилителю «БРИЗ». В цепи прохождения сигнала нет ни конденсаторов, ни трансформаторов. Тракт усиления укорочен до минимума. На входе использованы сравнительно низкоомные лампы, которые могут нормально работать при небольших анодных напряжениях.
Особенности схемы.
Выходной каскад усиливает напряжение, от 8 раз и больше. Поэтому ламповому каскаду нет нужды сильно «напрягаться», его усиление 3-5 раз, выходное напряжение всего несколько вольт. Соответственно и искажений почти никаких. Это же относится и к каскаду сдвига уровня на VT2,VT3. Включение выходных транзисторов каскодом уменьшило искажения на порядок, резко снизило входные ёмкости какскадов, практически ликвидировало зависимоть крутизны полевиков от нагрева кристалла – «термические искажения».
Как видно, затворы усилителей тока VT4 и VT7 запитаны от источников напряжения с несколько разным выходным сопротивлением. Первый из них от параллельно включенных R2 и Ri лампы, нижнее плечо (VT7) практически от сопротивления R8. Оценим их в случае 6Н23П. Верхнее плечо:R2//Ri=1,5х2,5/(1,5+2,5)=0,9 кОм. Входная ёмкость IRF9640 при напряжении 4 В около 1500 пФ (в каскоде эффект Миллера отсутствует). Тогда частота среза этого фильтра ёмкость-сопротивление составит около 118 кГц. Совсем неплохая полоса пропускання. Нижнее плечо: R2//RвыхVT3≈R2≈1,5 кОм. Входная ёмкость IRF630 около 1000 пФ. Частота среза 107 кГц. Весьма близкая симметрия, несмотря на различие ёмкостей в 1,5 раза частоты отличаются всего на 10%. Реально различие ещё менше а чатота выше из-за влияния резисторов местной ОС по току R9 и R10.
Включается усилитель очень мягко, без щелчка. При холодной лампе оба выходных плеча закрыты.
Эту схему считаю как бы «базовой». При желании её можно приспособить и под более низкое двухполярное питание, применив 30- вольтовую лампу 6Н27П или 6С31Б или другие низковольтные лампы. Вполне возможно использовать более мощные полевики, поднять уровень питания и нарастить мощность до 150- 200 Вт и более. Не трудно под неё разработать и печатную плату – деталей–то с Гулькин нос. Это уже кто как пожелает. Со своей стороны окажу поддержку всем желающим её повторить, на форуме. |
