Триодный звук от транзисторной схемы. 25 ваттный усилитель «БРИЗ».
Изучая схемы, которыми заполнен интернет, и пособия по схемотехнике, всегда хотел найти такую схему оконечного усилителя, которая работала бы как хороший ламповый триодный усилитель, но при этом была собрана на транзисторах. Не хотелось верить, что при современной широкой элементной базе и обилию схемотехники это невозможно. Того что искал, такого что бы «зацепило», не нашёл. Пришлось поднапрячься и разработать самому. Этот усилитель уже два года как в серии, показал себя надёжным и стабильным. Сравнивался с ламповыми SE, РР, на разной акустике, и просто проходил экспертизу «на слух» у очень требовательных слушателей. Вывод один – похоже затея полностью удалась. У него есть та теплота в звуке, которая и отличает звучание ламповых УМЗЧ.
Техзадание, которое себе ставил:
1. Усилитель должен быть простым, с коротким трактом прохождения сигнала. Чтобы избежать умножения спектра гармоник предыдущего каскада следующим каскадом.
2. Он должен иметь высокое входное сопротивление для согласования с любым источником сигнала, чтобы не нагружать его выход и не набраться дополнительных искажений от этого самого источника.
3. Он не должен иметь каскадов с большой собственной нелинейностью. Особенно каскада с ОЭ.
4. Он не должен иметь общей ООС. Чтобы не плодить гармоники высоких порядков.
5. Усилитель должен быть стабильным. При выходе на режим, и во время длительной эксплуатации.
6. Желательно, чтобы он имел повышенное «ламповое»выходное сопротивление, или возможность его регулировки. Это для улучшения работы акустики.
7. Иметь «приличную» мощность на уровне ламповых РР усилителей. Запас никогда не помешает. И даст возможность состыковать усилитель с акустикой любой чувствительности.
Краткие технические характеристики усилителя:
1. Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом 25 Вт.
2.Диапазон воспроизводимых частот 10 – 200 000 Гц.
3. Отношение сигнал /фон -78 -84 Дб
4. Отношение сигнал/шум (МЭК А) -95 дБ
5. Постоянное напряжение на выходе 5-25 мВ
6. Коэффициент усиления на нагрузке 8 Ом 40.
Рассмотрим схему и её описание.
Усилитель от входа до выхода двухтактный. Плечи входного каскада VT1VT3 VT2VT4 представляют собой гибридные высоколинейные каскодные схемы ОС – ОБ. Этот каскад отличается сниженной входной ёмкостью и большими входным и выходным сопротивлениями (здесь и далее ссылка на источник: 1). Вход на полевых транзисторах практически не потребляет тока. Что нам и требуется Транзисторы VT1 и VT2 усиливают только ток, необходимый для работы следующих транзисторов включенных с ОБ а входное напряжение даже немного ослабляют. Транзисторы VT3 и VT4 ток не усиливают, а имеют небольшой коэффициент усиления напряжения, примерно равный отношению сопротивлений их нагрузки соответственно R11//RвхVT6 и R12//RвхVT5 делённому на суммарное сопротивление в их эмиттерах. А это цепочки резисторов R4R8R10 и R7R9R13 плюс выходные сопротивления соответствующих входных полевиков.
В общем, на входе имеем полный порядок: каждый вид транзистора делает то, что лучше всего у него получается: полевые транзисторы управляемые только входным напряжением (как лампы) усиливают ток, а биполярные – напряжение. Следующий каскад - это эмиттерные повторители VT5 и VT6. Они призваны преобразовать сравнительно высокое выходное сопротивление предыдущего каскада в низкое. Это необходимо для того, чтобы эффективно перезаряжались большие входные ёмкости мощных выходных полевиков. Также они организуют работу предыдущего каскада практически только на резистивную нагрузку (R11 и R12). Что дополнительно способствует высокой линейности. Выходные транзисторы в этой схеме работают в режиме усиления как тока, так и напряжения. Они выступают как бы в роли двухтактного генератора тока для нагрузки - АС. Коэффициент усиления этого каскада зависит от её сопротивления! Точные резисторы R21 и R22 выполняют роль местной ООС, пропорциональной току в нагрузке. С выхода на вход через пассивный фильтр R17С5R6 поступает сигнал отрицательной обратной связи по постоянному току, для поддержания «нуля» на выходе. Резистор R5 необходим для отладки, из схемы не выпаивается. Резистор R23 необходим для «нагружения» выходного каскада в отсутствие нагрузки – АС. Стабилитроны на входе обеспечивают независимость режимов усилителя от изменения напряжения питания. Те, что стоят на выходных полевиках – защищают их затворы от перенапряжения.
Мягкий и «тёплый» звук усилителя обеспечивается тем что одиночные полевые танзисторы не склонны давать нечётные гармоники , а биполярные работают в высоколинейных включениях и на малых напряжениях. Как известно на небольшом переменном напряжении чётные гармоники преобладают, с его ростом нечётные быстро их «обгоняют», так как возрастают пропорционально квадрату этого напряжения. А чётные растут прямо пропорционально. (2)
Усилитель, несмотря на свою простоту, требует для повторения очень серьёзной подготовки. Корректное повторение без авторского сопровождения вряд-ли осуществимо. Усилитель собран на односторонней печатной плате размером 80х116 мм.
Блок питания должен быть собран на тороидальном сердечнике, обмотки и мосты - отдельные для каждого канала. Ёмкости не менее 20 000 мкф. А лучше до 60 0000 мкФ. Как и большинство безоосников, он чувствителен к пульсациям питания.
Радиаторы чем больше, тем лучше. И обязательно с толстым "мясом". Транзисторы должны быть установлены через пасту непосредственно на радиатор без прокладок, и с прижимом центральной части к радиатору. Сами радиаторы изолируются от корпуса.
Отладка весьма сложная, сводится к балансировке плеч подстроечными резисторами в 10 точках диапазона от 200 гц до 80 кГц и установке близкого к нулю выходного напряжения. При балансировке конденсатором С6 выравнивается небольшая разница в усилении плеч на высоких частотах.
Транзисторы, кроме выходных, должны быть подобраны в пары. Полевые VT1 и VT2 подбираются по крутизне в рабочей точке и по равенству или близкому значению напряжения на истоке при рабочем токе стока 1,5 мА. Биполярные подбираются попарно по - статическому коэффициенту передачи тока («бета»). Для предвыходных повторителей этот показатель должен быть побольше, как минимум за 250. Выходные транзисторы не требуют подбора. Пример подбора пар приведён в таблице.
В статье на все вопросы ответы дать невозможно.
Для обсуждения схемы усилителя (тем кто захочет её повторить) прошу на форум! ( http://devicemusic.ucoz.ru/forum/5-35-1 ) Там и поговорим.
На фото вид усилителя в сборе и вид на установленную плату оконечного усилителя. Она немного в пыли и паутине, так как работает длительное время.
Список литературы:
1. «Справочник радиолюбтиеля. Полупроводниковые приёмно–усилительные устройства» Р. М. Терещук и др. Киев, «Наукова думка» 1989 г. стр. 386.
2. «Справочное руководство по звуковой схемотехнике» П. Шкритек Москва, «Мир» 1991 г. , приложение А10.
15.12.2010 г. |
