Предпоследний Дзен Нельсона Пасса. Усилитель класса «А» (Nelson Pass PENULTIMATE ZEN)

Схема высококачественного УНЧ Нельсон Пасс

• УНЧ имеет очень широкую полосу пропускания до 1 МГц.
• Конденсаторов нет нигде в цепи сигналов, да и вообще в схеме.
• Усилитель имеет высокий входной импеданс — 100 кОм и высокий коэффициент демпфирования (~ 40).
• Искажения очень низкие, до 0,001% при 1 Вт.
• На выходе очень тихо, шумы около 60 микровольт.

Электроника. Розетка IEC с предохранителем, выключателем и фильтром. Тороидальный трансформатор 300 Вт 2×17 В, два диодных моста 25 А, 4x 22000 мкФ / 35 В. Резервный источник питания (трансформатор 3 Вт, 12 В) включает реле, управляемое от селектора входов. Там 3 селектора входа на реле, управляемые поворотным переключателем.

Потенциометр — ступенчатая сборка сопротивлений. Усилитель мощности собран в соответствии со схемой из документации, без изменений.

Содержание / Contents

• 1 ВВЕДЕНИЕ
• 2 ПОДНЯТИЕ ВХОДНОГО ИМПЕНДАНСА
• 3 СХЕМА УСИЛИТЕЛЯ
• 4 КОНСТРУКЦИЯ
• 5 УЛУЧШЕНИЯ
• 6 Список деталей
• 7 ТТХ УСИЛИТЕЛЯ
• 8 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• 9 Вот мы и собрали, отладили его.
• 10 Файлы

Опережая ваш вопрос, поспешу разъяснить почему мной была выбрана именно эта статья, а не какая другая. Да все очень просто! Во-первых, для повторения этой конструкции автором была разработана печатная плата устройства. Во-вторых данную печатную плату, если хорошенько поискать в интернете, то можно и заказать готовую. А так как плата двухсторонняя и с металлизацией отверстий, то для большинства самодельщиков повторить такую плату самому будет по крайней мере хлопотно и ее заказ будет выходом из этой ситуации. Ну и наконец, последний аргумент за перевод статьи — данный усилитель имеет репутацию основного, или как его назвал сам автор «предпоследнего» детища старика Нельсона (“The Penultimate Zen”).

На просторах интернета бытует мнение, что последующие клоны усилителя не внесли ничего значительного в звучание Дзена предпоследнего. Давайте разберемся в этом, прочитав вместе оригинальную статью автора в русском переводе! Кто знает, может быть кто-то из нас даже сможет собрать этот легендарный усилитель, и своими ушами оценить его…

Итак, приступим к чтению статьи.

Корпус усилителя

• Радиаторы тут 4 штуки 45x150x200 мм, анодированные — черненные.
• Алюминиевая основа 10x220x330 мм, покрытая порошковой краской.
• Алюминиевая лицевая панель 15x330x220 мм, фрезерованная поверхность и анодированная также.
• Задняя часть 3x220x195 мм алюминий.
• Верх 3x333x220 мм, перфорированный лист.

Усилитель перед использованием должен быть настроен, для этого два потенциометра на плате имеются. Корректировка предварительная лучше всего выполняется примерно через 1 час после включения, а точная — через 2 часа. Приблизительно после двух недель использования проверьте, поддерживается ли настройка, которая может измениться в результате так сказать «прогрева» транзисторов.

После двух часов прослушивания на уровне громкости, который считается средним, усилитель достигает температуры 45 C. Поэтому смысла увеличивать этот радиатор в будущем нету.

Полезное: Домашний усилитель звука для колонок своими руками

Установлено напряжение в соответствии с рекомендациями разработчика по резисторам R11 и R12, оно должно составлять 0,6 В, и что более важно, надо контролировать постоянный ток на выходе, потому что можно установить 0,6 В двумя способами, получая разные значения напряжения на выходе. Тут удалось достичь 8 мВ и 14 мВ на обоих каналах при падении U на резисторах 0,58 В.

Рекомендуется использовать трансформатор 2×17 В 2×8 A, будет примерно 6 A постоянного тока на канал и 10 A на пике. Приблизительно 60 Вт тепла идет в радиатор для каждого канала, что в сумме дает почти 150 Вт, измеренное потребление мощности 155 Вт без входного сигнала.

Усилитель звучит настолько красиво, что слышно разницу между CD и DVD аудио дисками, чего на обычном УМЗЧ не было и в помине.

• Документацию на усилитель можете .

Простой однотактный усилитель Зена на полевых транзисторах.

И начнём мы знакомство с транзисторными однотактниками с конструкции Нельсона Пасса (Nelson Pass) — главного идеолога УМЗЧ по технолошии Zen (далее усилители Зена), а по совместительству — руководителя лаборатории «Pass Labs».

Во всей линейке транзисторных усилителей Нельсона Пасса данная реализация является одной из самых первых и, по мнению многих любителей однотактного лампового звука — наиболее приближённо повторяет звучание вакуумных одноклассников.

«Наша цель — не ракетостроение; наша цель сделать аппаратуру для прослушивания музыки. Если мы применим такой подход, называя его искусством, а не наукой — то это будет прекрасно. Насколько простую схему мы можем сделать, чтобы она хорошо работала? Очевидно, усилитель с одной ступенью усиления будет самым простым.

А как мы сможем получить качественный звук от однокаскадного усилителя? Есть единственное простейшее решение: однотактный усилитель, работающий в классе А », — написал в преамбуле своей статьи уважаемый идеолог усилителей Зена.

Приведу схему со страницы сайта автора https://www.passdiy.com/project/amplifiers/the-zen-amplifier и многочисленное количество раз перерисованную на полях интернета.

Рис.1

Важно!!! Уважаемый автор, а вместе с ним и многочисленные «копировальщики» забыли указать на схеме жизненно необходимую деталюшку — антипаразитный резистор в цепи затвора R11.

Данный резистор следует подпаивать непосредственно к выводу транзистора (либо на расстоянии от затвора, не превышающем 5мм). В противном случае при значительном токе покоя полевика, необходимом для его работы в режиме А, практически со 100% вероятностью к полезному выходному сигналу приклеится паразитный, с частотой 15…18 МГц, который низкочастотным осциллографом ещё и хрен зафиксируешь. Результат — повышенные динамические и интермодуляционные искажения и комментарии на форумах типа: «А я спаял усилитель, а звучание чего-то не впечатлило».

А теперь описание от автора.

На Рис.1 показана полная схема усилителя. На VT3 собран каскад усиления, на транзисторе VT2 — источник тока. Узел на транзисторе VT1 служит для регулировки режима транзистора VT2, а цепь R2R3С1 — для фильтрации пульсаций питания.

Ток, проходящий через VT2, вызывает падение напряжения на R2, и когда оно достигнет 0,66 В, транзистор VT1 начнёт открываться, что ограничит напряжение затвор-исток VT2 примерно на уровне 4 Вольт. Равновесие наступит при постоянном токе через VT2 около 2А.

Антипаразитные резисторы R4 и R5 улучшают стабильность петли регулировки и предотвращают паразитные колебания тока через транзистор VT2. Этот же постоянный ток 2 А будет протекать и через транзистор VT3. Резистор R8 и потенциометр R9 создают цепь обратной связи по постоянному току, которая управляет затвором VT3, поддерживая напряжение на нём около 4 В и позволяя установить напряжение на стоке VT2 равным половине напряжения питания (около 17 В).

Входной сигнал через R7 и С2 поступает на затвор VT3, а выходной проходит через С3 на громкоговоритель. Резисторы R1 и R10 служат для разрядки конденсаторов С2 и С3. Стабилитрон VD1 защищает затвор VT3 от вероятных высоковольтных помех, возникающих в моменты переходных процессов.

Рис.2

На Рис.2 показан рисунок печатной платы двух каналов усилителя. Фольга со стороны монтажа деталей не удалена и используется в качестве экрана.

Основным требованием, предъявляемым к МОП-транзисторам, является способность надёжно непрерывно рассеивать 30 Вт. Это означает, что паспортная мощность транзисторов должна быть не менее 125 Ватт. Транзисторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 50 В, и я полагаю, что их максимальный постоянный ток должен быть 10 А или более. Я выбрал транзисторы фирмы International Rectifier.

Крайне важным элементом является радиатор. Для каждого канала он должен обеспечить непрерывный отвод 70 Вт тепла при температуре окружающей среды 25 градусов по Цельсию. Менее эффективный теплоотвод сократит срок службы МОП-транзисторов. Если в процессе работы усилителя вы обнаружите, что не можете коснуться радиатора, я рекомендую использовать вентилятор.

Силовой трансформатор должен обеспечить переменное напряжение около 25 В при токе 6 А для каждого канала. Ёмкость электролитического конденсатора, следующего после диодного моста — 22000 МкФ. Хотя фактическое потребление постоянного тока составляет ровно 2 А на канал, фактор мощности, создаваемый зарядкой конденсаторов блока питания, приводит к большему рассеянию мощности трансформатора, чем предполагалось, исходя из 2 ампер. В моей реализации силовой трансформатор имеет 2 отдельные вторичные обмотки для каждого канала, однако приемлемо запитывать оба канала от одной — общей.

Настройка усилителя Pass ZEN.

После того, как вы закончили сборку усилителя, подключите его через предохранитель к источнику питания. Если предохранитель питания не сгорит, вы должны будете установить напряжение около 0,66 В на резисторе R6, а постоянное напряжение на стоке VT3 — около 17 В. Подключив эквивалент нагрузки 8 Ом и подав на вход сигнал, с помощью потенциометра R9 добейтесь симметричного ограничения выходного сигнала. Проведите повторную регулировку после того, как усилитель полностью прогрелся.

Выходной импеданс усилителя составляет приблизительно 1 Ом с коэффициентом демпфирования около 8. Не все громкоговорители подходят для однотактных устройств, потому что им нужен: либо более высокий коэффициент демпфирования, либо их импеданс ниже 8 Ом, либо для их нормальной работы требуется больше 10-ти ватт. Однако существует довольно много динамиков с импедансом 8-16 Ом и чувствительностью в диапазоне 90-100 дБ, которые вполне подходят для данного усилителя.

Входной импеданс составляет 4,75 кОм, а усиление — около 8,5 дБ. Это означает, что усилитель должен работать от активного источника, способного выдавать на выходе 3,5 вольт и иметь выходное сопротивление — не более 470 Ом.

Так как это звучит? С правильным динамиком — просто замечательно!

Нельсон Пасс, 1994.

Впоследствии описанный выше усилитель Зена был доработан автором — цепи ООС по постоянному и переменному току были разделены, что позволило несколько снизить коэффициент гармоник при максимальной мощности. Схема доработанного усилителя приведена на Рис.3.

Рис.3

На этом всё! А на следующих страницах будем знакомиться с другими реализациями однотактных усилителей на полевых транзисторах.

Щось пішло не так

Нельсон отмечает, что в нем устранены некоторые принципиальные ограничения первых усилителей Зена:. Входное сопротивление при этом определяется резистором между входом усилителя и затвором который вместе с резистором с выхода на затвор образуют цепь ООС и определяют коэффициент передачи усилителя. Вообще говоря, входное сопротивление полевого транзистора на постоянном токе практически равно бесконечности, поэтому входной резистор, казалось бы, можно увеличить до любой требуемой величины. Однако, емкость затвор-сток мощного и единственного активного элемента в первых усилителях Зена , умноженная в коэффициент усиления раз эффектом Миллера, да еще и нелинейно зависящая от напряжения исток-затвор, заставляет ограничивать сопротивление несколькими килоомами. Все это во избежание завала АЧХ и появления сильных нелинейных искажений на высших звуковых частотах.

Приветствую форум! Собственно subj: и т.п. Конференция участников проекта. Интересно узнать, есть ли опыт по части.

↑ ПОДНЯТИЕ ВХОДНОГО ИМПЕНДАНСА

Желание увеличения входного импенданса является деликатной темой. Дело в том, что не существует такого способа достижения поставленной задачи, кроме как несколько усложнить схему и добавить некоторые цепи в нее, однако постараемся сделать это в духе усилителей семейства Дзен, то есть минимизировать данные модификации.
Входной p-n переход полевого (MOSFET) усилительного транзистора работает с виртуальной землей, и Дзены предыдущих версиий имеют входной импенданс определяемый входным резистором помещенным между входной клеммой и затвором усилительного транзистора. Конечно, можно увеличить значение входного и соответственно резистора цепи отрицательной обратной связи, но в этом случае полевой транзистор будет работать на не идеальной части воль-амперной характеристики. Затвор полевого транзистора изначально имеет весьма высокое входное сопротивление переменному току, но в тоже время и имеет емкостную паразитную связь с выводами Истока и Стока. Величина емкостной связи весьма мала, что само по себе не налагает больших требований к значению сопротивления входного резистора. Однако, проблема заключается в том, что величина этой емкостой связи меняется в соттветствии с изменением напряжения и условий протекания тока, что в свою очередь порождает не линейные искажения особенно на высоких частотах. Вы можете наблюдать данный эффект на графиках нелинейных искажений предыдущих версий усилителя, где они растут с ростом частоты. При наибольшем значении входного сопротивления усилителя мы можем наблюдать и начало данного эффекта.

Чтобы увеличить входное сопротивление усилителя, при этом не увеличив нелинейные искажения, нам необходим буферный каскад. Наиболее часто встречающиеся решение, это использование входного повторителя, показанного на рисунке №1

. Здесь маленький n-канальный полевой транзистор включен по схеме смещения истокового повторителя, что обеспечивает высокий входной импенданс. Так как мы применили весьма малый полевой транзистор, то эффект роста искажений с ростом частоты будет минимизирован в диапазоне звуковых частот.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

На рисунке №2

приведен более удачный вариант повторителя. В приведенной схеме мы использовали p-канальный полевой транзистор со Стоком соединенным с земляным проводом и с Истоком смещенным источником тока, в данонм случае эту роль выполняет простой резистор.

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Схема изображенная на рисунке №2

имеет несколько преимуществ обуславливающих такое техническое решение.

Во-первых, вход усилителя подключается непосредственно к источнику сигнала, и так как работает с потенциалом земли то тем самым исключает входную емкость и цепь смещения.

Во-вторых, такое решение обеспечивает само-смещение схемы, так как Сток работает с положительным потенциалом питания +Vgs (напряжение Затвор-Исток), где значение Vgs есть разность потенциалов на участке Затвор-Исток для полевого транзистора, что составляет примерно 3,5 Вольта. Величина тока поставляемого резистором не критична, впрочем может быть весьма значительна если того потребуется, так как сам полевой транзистор рассеивает ток при напряжении Vgs. Для транзистора ZVP3310, который мы и собираемся применить, эта величина составит примерно 50 мА, чего вполне достаточно.

В-третьих, нелинейность p-канала, будет иметь тенденцию работать в противофазе по отношению к искажениям n-канала усилительного полевого транзистора, что в свою очерердь приведет к общему снижению нелинейных искажений. Величину подавления этих нелинейных искажений можно менять путем подстройки тока смещения и величины нагрузки этого p-канального транзистора.

В-четвертых, так как вход каскада виртуально заземлен, мы можем «раскачать» управляющий ток так как нам хочется, при этом несколько не заботясь о напряжении действующего на входе устройства, так как это напряжение будет весьма близко к постоянному значению Vgs входного p-канала. При этом отличительно то, что эффект Миллера не будет проявляться, не будет емкостной модуляции усиления, улучшится эффективность. (Примечание переводчика — Эффект Миллера заключается в изменении межэлектродных ёмкостей в следствии изменения разности потенциалов между исследуемыми электродами. Изменение ёмкости под действием переменного напряжения приводит к появлению нелинейных искажений в области «высоооких» частот. Изменение ёмкости происходит в результате действия закона Кулона, который говорит о том, что два электрода с разными зарядами взаимно притягиваются).

Нельсон Пасс и продукция Pass Labs 2020 года

В статье описан принцип работы усилителя плюс небольшой учебный материал для новичков. Перевод Нечаев Павел для www. Многие из вас знают, что First Watt посвящен исследованию качества простых маломощных усилителей. Исходя из результатов исследовательской работы, за прошлые четыре года были разработаны пять усилителей, которые произведены в ограниченных количествах. F1 и F2 демонстрируют возможность работы источника тока с однокаскадным усилителем класса А без обратной связи.

Learn about Nelson Pass and his $ DIY Class A amp in this informative video from the Steve Guttenberg Audiophiliac YouTube channel.

Третья волна «конфедератопада»

Когда в странах, где происходили одобренные официальным Вашингтоном «революции», снос с постаментов памятников прошлого приветствовался американскими политиками как «торжество демократии», вряд ли они в этот момент думали, что пересмотр истории начнется и в самих Соединенных Штатах.

Первая волна явления, известного как «конфедератопад», прокатилась по южным штатам США в 2020 году. Она коснулась монументов, возведенных в память о политиках и военных деятелях Конфедерации, потерпевшей поражение в Гражданской войне 1861-1865 годов. Участники акций за расовое равенство объявляли исторических персон «рабовладельцами» и «гонителями чернокожих».

Нередко, впрочем, акции касались монументов, установленных в память о простых солдатах Конфедерации. Так, например, власти города Гейнсвилл в штате Флорида избавились от памятника солдату, известному у местных как «старина Джо».

Статья по теме

«Декоммунизация» генерала Ли. Зачем США объявили войну собственной истории? В Новом Орлеане в 2020 году городской совет постановил убрать все четыре монумента в память о деятелях Конфедерации. На какое-то время процедура «зависла» в судах, но в 2017 году, во время второй волны сноса, приговор был приведен в исполнение.

Среди фигур, которые сняли с постамента, были памятники генералу Роберту Ли и президенту Конфедерации Джефферсону Дэвису.

Ли, самый успешный генерал армии Юга, одна из самых популярных исторических персон, и сегодня в центре внимания. На сей раз памятник генералу хотят снести в Ричмонде. Губернатор Вирджинии Ральф Нортэм уже дал на это согласие, но суд приостановил демонтаж на десять дней. А вот памятник генералу армии Уильямсу Картеру Уикхэму в том же Ричмонде уже сброшен с постамента манифестантами. Монументу было 129 лет.

Участники протестных акций под лозунгом «Жизнь черных важна» исходят из простых соображений — был за южан, значит, поддерживал рабство. А значит, не место такой фигуре на пьедестале.

А ведь еще недавно сотни памятников деятелям Конфедерации считались удачным примером национального примирения после Гражданской войны. Теперь же деятелей Юга буквально стирают из истории.

WHF-обзор: Pass Labs INT-30A — соблазнительный усилитель

С самого первого дня рождения компании и поныне, её возглавляет Нельсон Пасс, человек-легенда, один из самых известных и талантливых аудио-конструкторов современности. Достаточно сказать, что его схемы использовали такие фирмы, как Threshold, Adcom, Nakamichi и многие другие. Основанная им в году компания Pass Laboratories вот уже без малого 20 лет выпускает уникальные усилители, предусилители, цифро-аналоговые преобразователи и акустические системы. С года Нельсон Пасс совместно с Уэйном Колберном возглавляет инженерный отдел Pass Labs, а руководит фирмой Десмонд Харрингтон, конструктор и индустриальный дизайнер, в свое время стоявший за кульманом у другого американского производителя усилителей — Krell. Получившие самые лестные оценки от специалистов и критиков серии усилителей Aleph, X и XA завоевали множество престижных наград, а Нельсон Пасс, как основной разработчик, является обладателем многочисленных патентов. Он не допускает никаких доработок и ре-модификаций уже устаревших моделей. Будучи приверженцем чистого, свободного, неискаженного звука, Нельсон Пасс выработал основные правила, которых следует придерживаться при проектировании усилителей: балансная схема, работающая в классе А, минимальное количество каскадов усиления, минимальная обратная связь или ее отсутствие, качественное питание для каждого каскада. Нельсоном Пассом была разработана собственная балансная схема «Super симметричных» патент США