Высокое входное сопротивление и неглубокая ОС — основной секрет теплого лампового звучания. Ни для кого не секрет, что именно на лампах реализуются самые высококачественные и дорогие усилители, которые относятся к разряду HI-End. Давайте поймем, что такое качественный усилитель? Качественным имеет право называться тот усилитель мощности НЧ, который полностью повторяет форму входного сигнала на выходе, не искажая его, разумеется выходной сигнал уже усиленный. В сети можно встретить несколько схем действительно высококачественных усилителей, которые имеют право относится к разряду HI-End и совсем не обязательна ламповая схематика. Для получения максимального качества, нужен усилитель, выходной каскад которого работает в чистом классе А. Максимальная линейность схемы дает минимальное кол-во искажений на выходе, поэтому в строении высококачественных усилителей особое внимание уделяется именно этому фактору. Ламповые схемы хороши, но не всегда доступны даже для самостоятельной сборки, а промышленные ламповые УМЗЧ от брендовых производителей стоят от нескольких тысяч, до нескольких десятков тысяч долларов США — такая цена уж точно не по карману многим.
Возникает вопрос — можно ли аналогичных результатов добиться от транзисторных схем ? ответ будет в конце статьи.
Линейных и сверхлинейных схем усилителей мощности НЧ достаточно много, но схему, которая будет сегодня рассмотрена является ультралинейной схемой высокого качества, которая реализована всего на 4-х транзисторах. Схема была создана в далеком 1969 году, британским инженером-звуковиком Джоном Линсли-Худом (John Linsley-Hood). Автор является создателем еще нескольких высококачественных схем, в частности класса А. Некоторые знатоки называют этот усилитель самым качественным среди транзисторных УНЧ и я в этом убедился еще год назад.
Первая версия такого усилителя была представлена на нашем сайте. Удачная попытка реализации схемы заставила создать двухканальный УНЧ по этой же схеме, собрать все в корпусе и использовать для личных нужд.
Особенности схемы
Не смотря на простоту, схема имеет несколько особенностей. Правильный режим работы может нарушиться из-за неправильной разводки платы, неудачного расположения компонентов, неправильное питание и т.п..
Именно питание — особо важный фактор — крайне не советую питать данный усилитель от всевозможных блоков питания, оптимальный вариант аккумулятор или блок питания с параллельно включенным аккумулятором.
Мощность усилителя составляет 10 ватт с питанием 16 Вольт на нагрузку 4 Ом. Саму схему можно приспособить для головок 4, 8 и 16 Ом.
Мною была создана стереофоническая версия усилителя, оба канала расположены на одной плате.
Поскольку оригинальных транзисторов схемы не удалось найти, пришлось использовать аналоги. Вся база — отечественная. Первый транзистор (где собственно формируется звук) поставил германиевый, на слух он звучит лучше. Можно использовать любые П-Н-П германиевые транзисторы малой мощности МП25 и ему подобные. Транзистор при желании можно заменить на КТ361 или не менее шумные.
Второй — предназначен для раскачки выходного каскада, поставил КТ801 (раздобыл достаточно трудно.
В самом выходном каскаде поставил мощные биполярные ключи обратной проводимости — КТ803 именно с ними получил несомненно высокое качество звучание, хотя экспериментировал со многими транзисторами — КТ805, 819 , 808, даже поставил мощные составные — КТ827, с ним мощность на много выше, но звук не сравниться с КТ803, хотя это лишь мое субъективное мнение.
Входной конденсатор с емкостью 0,1-0,33мкФ, нужно использовать пленочные конденсаторы с минимальной утечкой, желательно от известных производителей, тоже самое и с выходным электролитическим конденсатором.
Если схема рассчитана под нагрузку 4 Ом, то не стоит повышать напряжение питания выше 16-18 Вольт.
Звуковой регулятор решил не поставить, он в свою очередь тоже оказывает влияние на звук, но параллельно входу и минусу желательно поставить резистор 47к.
Сама плата — макетная. С платой пришлось долго повозиться, поскольку линии дорожек тоже оказывали некое влияние на качество звука в целом. Этот усилитель имеет очень широкий диапазон воспроизводимых частот, от 30 Гц до 1мГц.
Настройка — проще простого. Для этого нужно переменным резистором добиться половины питающего напряжения на выходе. Для более точной настройки стоит использовать многооборотный переменный резистор. Один шуп мультиметра присоединяем с минусом питания, другой ставим к линии выхода, т.е к плюсу электролита на выходе, таким образом, медленно вращая переменник добиваемся половины питания на выходе.
Ток покоя усилителя составляет 0,5-0,7А и это вполне нормально для класса А. КПД схемы — не более 25%, вся основная мощность источника питания превращается в ненужное тепло, которое выделяется транзисторами выходного каскада, поэтому им нужно интенсивное охлаждение, возможно понадобиться и кулер.
Все электролитические конденсаторы подбираются на 25 Вольт, хотя можно и на 16.
О звучании.
Ну, что тут сказать, чище звука еще не слышал, даже от некоторых ламповых усилителей, максимальная детальность каждой ноты, кажется, что играет живой оркестр, божественно чистый — и этим все сказано. Однозначно, эта схема может звучать лучше, чем многие ламповые усилители. Без подачи сигнала на вход из акустики нет никаких писков и шумов, даже очень тихих, а любой известный мне усилитель не способен на такой. Сравнивал звук с LM1875, с тда 2030, даже с STK412-010 и схемой ланзара — линсли худ на много лучше и чище.
В дальнейшем планируется собрать стильный корпус для этого усилителя, но об этом в другой раз.
Печатная плата
С уважением — АКА КАСЬЯН
Классы аудио-аппаратуры, транзисторы, лампы…
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 ВЫСШИЙ!!!
Что в принципе для ламповой аппаратуры отображало состояние вещей. Но потом, в транзисторную эпоху, какой-то умник предложил классифицировать всё по сложности.
То есть, чем больше деталей, тем аппарат лучше и соответственно дороже )!!! Значит усилитель в котором больше транзисторов и микросхем выигрывает в классификации перед теми, у которого деталей меньше.
А усилитель с очень простой схемой так это вообще 4-я группа сложности! И по их понятиям эта группа априори звучать не должна вообще. Так может лучше измерять класс аппаратуры вёдрами? Ведро деталей – 0-я; полведра -1-я и т.д…шутка ). Да и давно это кануло… Но осадок остался. И как-то раз мне захотелось вернуться в старые времена, когда транзисторы были ещё не так распространены (времена господствования ламп) и вспомнить о тех усилках, которые собирали ещё на германиевых П201, П4,П203, МП39…
Тогда о кремнии мы даже не подозревали ). А низкие напряжения питания, да ещё появившиеся комплементарные германиевые n-p-n транзисторы, позволявшие убрать трансформаторы, как-то вселяло надежду ухода от ламп. Это потом стало трендом, что лампы непобедимы в звуке. Но вернемся к теме.
Прошло время, сменились поколения транзисторов и схемотехнических решений. Основным течением стало получение максимальных объективных параметров.
Стали появляться монстороидальные схемы с сверхсимметричными структурами суперглубокими ОООС, КНИ с исчезающе малыми процентами, полосы пропускания от 0 до 100000…. Гц, скорости нарастания 100… в/мкс, и.т.д.
Но чем больше бьются в угоду объективным измерительным приборам, чем больше усложняют схемы, тем больше субъективные уши напрягаются ).
И самое главное, как я считаю — это наличие в таких сложных схемах большого количества корректирующих конденсаторов, устраняющих их неизбежную неустойчивость.
Я так рассуждал: для расширения полосы частот и повышения скорости нарастания выходного сигнала применяют чуть ли не СВЧ транзисторы. Логично.
Но схема неустойчива к возбудам, и начинается процесс убивания частотных свойств транзисторов обвешиванием цепей прохождения сигнала конденсаторами.
Что становится с ВЧ транзистором, если ему между коллектором и базой включить конденсатор? Да, частотные и скоростные свойства транзистора сильно страдают, он становится более низкочастотным.
Это как для быстрой езды купить феррари а сзади прицепить телегу. И вот происходит всем известный процесс – на входной каскад с одной стороны приходит хороший исходный сигнал, а с другой – задержанный трактом усиления сигнал обратной связи. Со всеми вытекающими…Помните про динамические искажения? А что лампы? Человек воспринимает нечто другое, чем то, что показывают приборы. Для интереса почитайте Лихницкого. Какие в довоенном «телефункене» параметры? Мистика..?
Но то, что лампы звучат не с миллионными долями процента нелинейных искажений, а с нормальными полными процентами, и с АЧХ не до радиочастот, а нормальных килогерц, не останавливают упоротых биться за идеальный транзисторный усил., который низвергнет лампы своими охренительными параметрами и разрабатывать всё более изощрённые схемотехнические навороты. Но я о своём. Как-то раз мне пришло в голову попробовать древнюю транзисторную схему на современных элементах, естественно используя их открывшиеся дополнительные возможности.
Ясное дело, до такой крайности, как германиевые транзюки, я не дошел. Были использованы хорошие «быстрые» транзисторы.
Результат был получен потрясающий. Это была песня… Идея была верна – не гнаться за выжиманием максимальных параметров, а дать звуку просто пройти по тракту быстро, нигде не «зацепившись». И еще. Моё мнение о лампостроителях, которые повторяют транзисторную архитектуру на лампах, и вынуждены обвешивать их фазокорректирующими конденсаторами, что люди специально добиваются от них классического «транзисторного» звучания.
Принципиальная схема транзисторного УМЗЧ
Свою транзисторную схему я снабдил однополярным стабилизированным питанием и с разделительным выходным конденсатором (как в старые добрые времена).
ООС по постоянке и переменке складываются с входным сигналом в одной точке. На всю схему только один транзистор работает по схеме с ОЭ, что благоприятно сказывается на устойчивости, и делает ненужными корректирующие конденсаторы.
Он, разгруженный мощным повторителем, определяет всё усиление по напряжению. Этим объясняется и достаточно небольшая глубина ОС.
К тому же эта пара транзисторов, является довольно мощным линейным однотактным усилителем, имеющим токовое управление.
Рис. 1. Принципиальная схема УМЗЧ на шести транзисторах в эмуляторе Electronics Workbench.
Входной эмиттерный повторитель обеспечивает преобразование входного напряжения в управляющий ток. Далее выходной повторитель — и в нагрузку. Как мне кажется, короче тракт усиления сделать невозможно. И уменьшить задержку сигнала ОС тоже. Хотя…В конце статьи я об этом приписал. Вот самый простой вариант схемы. Чем не 4-я группа сложности – всего 6 транзисторов! На типы транзисторов внимание можно не обращать — я выбирал из того, что было в коллекции Workbench, а ему всё равно, какие напряжения и токи выдерживает тот или иной тип транзистора.
Даже такой примитив уже будет звучать прилично. А дальше — уже 7 транзисторов. И больше не надо. Разве что параллелить выходные для умощнения.
Рис. 2. Принципиальная схема УМЗЧ на семи транзисторах в эмуляторе Electronics Workbench.
Конденсатор цепи обратной связи.
На многих форумах многие повторившие усилитель JLH писали о весьма заметном улучшении качества звучания при удалении электролитического конденсатора в цепи обратной связи (С4).
К такой модификации следует относиться ОЧЕНЬ ОСТОРОЖНО!!! При удалении конденсатора глубина общей ООС по постоянному току существенно уменьшается (против 100% при наличии конденсатора в цепи), в результате чего повышается дрейф выходного напряжения.
Тим провел необходимые эксперименты и вот что получилось. Снизить дрейф при нагреве усилителя можно путём оптимального размещения транзисторов входного каскада (Q4, Q5, Q6). Их требуется разместить как можно ближе друг к другу, в идеале — прижать друг к другу. Во-вторых, в первый источник тока можно ввести ещё одну регулировку (VR3):
Увеличение по клику
Этим резистором минимизируется дрейф постоянного напряжения на выходе усилителя при прогреве. Причём сделать это придётся несколько раз! Путём тщательной регулировки Тиму удалось добиться смещения на выходе порядка 50 мВ.
Мы в редакции «РадиоГазеты» тоже на макете пытались избавиться от конденсатора в цепи обратной связи, но как бы ни старались, в нашем варианте дрейф напряжения на выходе усилителя при прогреве достигал 800 мВ, что является довольно опасной величиной. В любом случае при двухполярном питании (и как следствие отсутствии разделительного конденсатора на выходе) для собственного спокойствия следует использовать систему защиты акустических систем.
Возможно, у Тима были радиаторы более внушительных размеров или другая компоновка элементов, хотя наш макет был без корпуса и охлаждение было довольно эффективное. Тем не менее, по нашим результатам мы категорически не рекомендуем избавлять от этого конденсатора.
Конечно, можно для стабилизации выходного напряжения использовать интегратор. Но многим такое решение не нравится в плане звука. Хотя как показывает практика, чаще всего все претензии к интегратору имеют корни от «кривых» рук. Его просто надо уметь готовить, не забывая, что это апериодическая цепь второго порядка. Но это тема для отдельного разговора. Сейчас не об этом.
Удаление конденсатора из цепи обратной связи также повышает уровень фона. Помним, что усилитель однотактный! Фон становится особенно заметен при использовании высокочувствительной акустики и нестабилизированного блока питания. Без конденсатора усилитель становится очень чувствителен к качеству питающего напряжения!!!
Существенно снизить уровень фона при использовании нестабилизированного блока питания даже при наличии конденсатора в цепи обратной связи можно путём введения дополнительного конденсатора в источник тока первого каскада как показано на рисунке:
