Завод низковольтного и высоковольтного оборудования

СХЕМЫ ВАРИАНТОВ УСИЛИТЕЛЯ ХОЛТОНА

Информации по усилителю мощности Холтона в интернете довольно много, однако она разрознена. Не смотря на достаточность информации все равно у радиолюбителей возникает множество вопросов на тему сборки усилителя Холтона, хоть в его перовначальном виде, хоть в доработанных вариантах. Именно по этой причине было решено собрать все в одном месте и дать наиболее исчерпывающую информацию по этому усилителю. Для начала перевод статьи Эрика Холтона сделанный нынче покойным сайтом НЬЮТОНЛАБ:

Симметричный усилитель – усовершенствованная схема, опубликованная в июньском номере Cilicon Chip за 1994 год. Каскад усиления напряжения Этот каскад обеспечивает усиление по напряжению для предвыходного каскада, раскачивающего мощный выходной каскад до полной мощности. Элементы T6, T7, T8, T9, R15, R14, R12, R13, C3, C7, C8 образуют второй диффкаскад усиления напряжения T7 и T9 . R15 обеспечивает ток покоя дифф каскада 8 мА. Другие перечисленные компоненты образуют местную частотную коррекцию каскада. Каскад стабилизации тока покоя. Состоит из T10, R34, R37, R38, C12. Служит для стабилизации тока покоя выходного каскада от температуры и изменения питающего напряжения. Каскад усиления тока. Усиливает ток необходимый для работы на 8 и 4 омную нагрузку.2 омная нагрузка невозможна без использования дополнительных мощных транзисторов. Блок питания для 400 ваттного усилителя. Блок питания для этого усилителя мощности состоит из двух компонент. 1-ая: Тороидальный трансформатор с габаритной мощностью 625 ВА. Первичная обмотка, которого рассчитана на вашу сеть. Для Австралии 240 вольт, США 110, 115 вольт переменного напряжения и я думаю, что мой вариант (220 Вольт) пригоден для Европы и России (220-240 Вольт). 2х50 Вольт переменного напряжения для полной мощности. Один диодный мост на 400 Вольт 35 Ампер. Два резистора по 4,7 кОм 5 Ватт. Конденсаторы 2х10000 мкФ на 100 Вольт, в идеале это должны быть конденсаторы по 40000 мкФ на каждое плечо выпрямителя. Как подобрать МОСФЕТ транзисторы. Когда используется этот тип МОСФЕТ-транзисторов в симметричном усилителе настоятельно рекомендую тщательную подборку выходных транзисторов. Для исключения протекания постоянного тока через нагрузку. Резисторы 0,22 Ома образуют только локальную обратную связь и не защищают от тока. Лучший метод, который я нашел для подбора транзисторов, это 150 Омный 1 Ваттный резистор и 15 Вольтный источник напряжения. Если Вы посмотрите на схему , то увидите как измеряется N-канальный и P- канальный транзистор.

На подключенном в схему транзисторе измеряется постоянное напряжение. Оно находится в пределах 3,8-4,2 Вольт. Просто подберите транзисторы в группу с различием в+-100 мВольт. Пожалуйста, не перепутайте схему подключения P-канальног и N-канального транзистора. Сборка печатной платы. При первом взгляде на печатную плату просмотрите, все ли отверстия просверлены, и диаметры отверстий соответствуют диаметрам ножек деталей. Если что-то не просверлено – то, пользуясь, приведенными ниже, стандартными диаметрами, просверлите недостающие отверстия. 1/4 ваттный резистор = от 0,7 мм до 0,8 мм 1-ваттный резистор = 1 мм 1/4 диод Зеннера и нормальный мощный диод = 0,8 мм Малосигнальные транзисторы, такие как BC546, в корпусе TO-92 =0,6 мм Средне сигнальные транзисторы, такие как MJE340, в корпусе ТО-126 = 1,0 мм Мощные выходные девайсы IRFP9240 устанавливаются в 2,5 мм отверстия. Сборка начинается с установки 1/4 ваттных резисторов, затем устанавливаются мощные резисторы, диоды, конденсаторы и малосигнальные транзисторы. Следует быть внимательным при установке полярных элементов. Неправильное подключение может привести к неработоспособности устройства или выходу одного, или более элементов, при включении схемы. Выходные транзисторы и транзистор Q10(BD139) – устанавливаются позже. Предпусковой тест. Допустим, что вы установили все элементы, кроме выходных транзисторов и Q10(BD139). Подсоедините на временные проводники транзистор Q10. Надо быть внимательным, чтобы не поменять местами эмитер-коллектор-база на база-коллектор-эмитер транзистора BD139. Это нужно, чтобы во время тестирования усилитель работал должным образом. Также следует установить 10-ти Омный резистор, параллельно ZD3, со стороны проводников печатной платы. Для чего это нужно? Для того чтобы подключить резистор R11 обратной связи к буферному каскаду. Исключая выходные каскады получаем очень низкомощный усилитель мощности и можем произвести тесты без опасности вывести из строя выходные каскады. Теперь, когда подключен резистор обратной связи, пришла пора подключать питание +-70 вольт и включать. Пятиватные резисторы по 4.7 кОм при этом уже должны быть установленными параллельно ёмкостям блока питания. Убедитесь в отсутствии дыма от схемы, ставьте прибор на измерение напряжения. Измерьте следующие позиции по схеме, если напряжения находятся в пределах 10- ти процентов – то можно быть уверенным, что усилитель в порядке. Если измерения закончены, то гасите питание, демонтируйте 10-ти Омный резистор. R3~1,6 В R5~1,6 В R15~1,0 В R12~500 мВ R13~500 мВ R8~14,6 В ZD1~15 В Напряжение на R11 должно быть близким к 0 В, в пределах 100 мВ. Завершение сборки модуля. Теперь мы можем приступить к установке выходных транзисторов на плату. Этот шаг надо делать только после Как подобрать МОСФЕТ транзисторы. Пред установкой мощных выходных транзисторов в плату впаиваются 0,22 Ом резисторы. Формуем (если требуется) выводы N-канальных транзисторов, устанавливаем их в плату, обрезаем выступающие выводы. Так — же следует сделать и с P-канальными транзисторами. Транзисторы можно устанавливать тремя разными способами: 1. Стоя, без формовки выводов, сверху. 2. Параллельно плате, сверху. 3. Параллельно плате, снизу. Для крепления понадобятся винты М3х10-16 9 шт., гроверные шайбы – д3, шайбы д3 и гайки М3 9 шт.(7 комплектов для крепления мощных транзисторов и Q10, два для платы). Устанавливать выходные транзисторы на радиатор следует через изолирующие прокладки с использованием теплопроводящей пасты. Завершив монтаж всех элементов, внимательно просмотрите модуль, все ли компоненты впаяны, правильно ли они установлены. Только когда Вы убедитесь, что всё сделано правильно и все детали стоят на своих местах можно подключать питание. Транзистор Q10 на гибких проводниках, устанавливается на радиатор рядом с выходными транзисторами. Теперь мы имеем готовый, проверенный модуль, тестированный на ошибки усилитель напряжения и буферный каскад, и вы уверены, что они работают нормально. Пришло время заворачивать винты и гайки в радиатор. Не забыв, при этом, про теплопроводный изолятор. Тепловое сопротивление в этом случае будет около 0,5 градуса на ватт или менее. Тестирование модуля. Мы достигли завершающей стадии – тестирования полного усилителя мощности. Нам надо совершить ещё пять шагов: 1. Проверить, нет ли утечки с выводов транзисторов на радиатор. 2. Проверить, что полярность блока питания соответствует полярности на усилителе. 3. Движок резистора P1 нужно переместить до нуля, измеряется это дело между базовым и коллекторным выводом Q10 BD139. 4. Подключив проводами, блок питания, проверьте наличие предохранителей 5А в их гнездах. 5. Подключить вольтметр постоянного напряжения к выходу усилителя. Для полного счастья не хватает только включить блок питания, сделайте это. Посмотрите на вольтметр. Вы увидите напряжение на выходе от 1-го до 50-ти мВ, если это не так, то выключите питание усилителя и повторите проверку. Вооружитесь маленькой фигурной отвёрткой. С помощью крокодилов закрепите щупы прибора на выводах одного из мощных резисторов 0,22 Ом. Медленно вращая движок резистора P1, установите на резисторе 0,22 Ом 18 мВ, это и будет установка тока в 100 мА на один транзистор. Теперь проверьте напряжение на всех остальных резисторах, выберите один на котором напряжение наибольшее. Настройте резистором P1 на нем напряжение 18 мВ. Теперь подключите сигналгенератор на вход и осцилограф на выход. Убедитесь в том, что форма сигнала свободна от шума и искажений. Если у вас нет этих приборов, подключите нагрузку и получайте хорошее качество. Звук должен быть чистым и динамичным. Конфигурация закончена. С лучшими пожеланиями: Antony Eric Holton

К сожалению в статье не приведен (или не сохранился) оригинальный чертеж печатной платы, однако есть чертеж расположения деталей на оригинальном усилителе Холтона, а развести дорожки большого труда не составит:

Что-то похожее на именно эту плату есть ниже.

Принципиальная схема усилителя приведена на рисунке ниже. Это почти схема Энтони Холтона, но только ПОЧТИ. В предлагаемом Вам усилители используются более скоростные транзисторы и несколько изменены номиналы, что позволило хоть и немного, но все же улучшить звучание и без того хорошо играющего усилителя. Широкий диапазон питающих напряжений делает возможным построение усилителя мощностью от 200 до 800 Вт, причем во всем диапазоне мощностей у УМЗЧ коф. нелинейных искажения не превышает 0,08% на частоте 18 кГц при выходной мощности 700 Вт, что позволяет отнести этот усилитель к разряду Hi-Fi.

Замена транзисторов в усилителе напряжения вызвана прежде всего желанием увеличить надежность, да и используемые транзисторы в оригинальном усилителе Холтона мягко говря несколько мутноваты, не смотря на маститых производителей не указаны ни коф усиления, ни максимальная частота. Только максимальное напряжение в 300 В и ток в 0,5 А, ну и максимальная расеиваемая коллектором мощность в 20 Вт. Однако есть транзисторы с нормируемыми параметрами, которые можно использовать в этом усилителе и которые уже прошли проверку не на одной тысячи усилителей. Правда таких высоковольтных нет, но напряжение коллектор — эмиттер в 300 В в этом усилителе и не нужно, поскольку подача напряжения питания более чем ±90 В уже может спровоцировать пробой оконечного каскада, имеющего макисмальное напряжение в 200 В. А учитывая то, что данная схема позволят легко адаптироваться и меньшему напряжению питания перечень возможных замен расширяется, причем гарантированно не ухудшается качество усилителя. Используя более мощные транзисторы так же отпадает необходимость компенсатора емкости затворов, который Холтон предлагал использовать при установки более 5-6 пар оконечных транзисторов — ток коллектора последнего каскада усилителя напряжения в 1,5 А вполне достаточен для зарядки-разрядки десяти пар оконечников даже при уменьшении сопротивлений в цепях затвора до 68 Ом. Компенсатор же в добавок к тому, что снижал выходную мощность, так еще и довольно существенно уменьшал устойчивость усилителя, что в свою очередь заставляло увеличвать успокаивающие конденсаторы вплоть до влияние в звуковом диапазоне — на частотатх выше 10 кГц уже наблюдался спад в 3 дБ

Ниже приведена таблица возможных замен транзисторов УНа с поправкой на напряжение питания усилителя

Так же в предлагаемом варианте сильно изменены номиналы некоторых резисторов, что позволило добиться более приятного и естественного звучания, по сравнению с оригинальным усилителем Холтона. Прежде всего уменьшены номиналы резисторов в эмиттерных цепях усилителя напряжения, что увелило протекающий через них ток, увелило нагрев, но уменьшило изменение тока во всем диапазоне питающих напряжений, что существенно снизило уровень THD. Если есть возможность подобрать транзисторы 2N5551 по коф усиления, то резисторы в эмиттерах дифкаскада можно уменьшить до 10 Ом — это так же приводит к снижению THD. Возвращаясь к удаленным резисторам по питанию усилителя напряжения. В оригинальной схеме фильтрующие конденсаторы имеют емкость всего 100 мкФ, в предлагаемом варианте используются конденсаторы на 470 мкФ. Благодаря VD4 и VD5 запасенная в конденсаторах энергия не будет уходить в силовую часть в случае краткосрочных провалов напряжения питания, что благоприятно сказывается на режимах работы транзисторов усилителя напряжения. Разновидностей схемотехники, используемой Холтоном довольно много, например серийно выпускаемый усилитель «STUDIO 350», использующий биполярные транзисторы в качестве оконечного каскада:

Однако изменение некоторых узлов и режимов работы позволило существенно улучшить качество звучания оригинального усилителя Холтона, а его доработка максимально приблизила данный усилитель к категории ХАЙ-ЭНДа. На последок остается пояснить почему усилитель Холтона называют симметричным, ведь на симметричные усилители, например ЛАНЗАР, или ЛИНКС он не похож. Симметрия данного усилителя мощности заключается не в схемотехнике плеч отрицательного и положительного плеча, а в способе организации отрицательной обратной связи — и входной сигнал и сигнал с выхода, который используется для ООС, проходят одинаковое количество каскадов, собраных по одинаковой схемотехнике.

ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ ДЛЯ УСИЛИТЕЛЯ ХОЛТОНА

Далее собраны чертежи печатных плат усилителя Холтона, выложенные на форумах «ПАЯЛЬНИК» и «НЕМНОГО ЗВУКОТЕХНИКИ», ну и конечно же собственные варианты. Все файлы запакованы WINRAR и имеют формат LAY 5, для скачивания нажмите понравившуюся картинку. Открывает галлерею печатных плат чертеж с двумя парами оконечных транзисторов. В данном варианте радиаторы для транзисторов раздельные, плата имеет размер 80 х 90 мм:

Еще один вариант печатной платы с двумя парами в оконечном каскаде, но уже не IRFP240 — IRFP9240, а IRF640 — IRF9640. Плата выполнена под SMD компоненты и имеет сразу два канала. Размер платы 158 х 73 мм:

Следующий вариант сильно напоминает классическое расположение деталей, как в оригинальном усилителе Холтона. Плата расчитана под установку двух пар в окнечном каскаде и общем радиаторе для транзисторов УНа. Размер 124 х 89 мм:

Еще один вариант с двумя парами на выходе, размер 111 х 39мм, ВСЕ транзисторы УНа на одном радиаторе:

Следующий вариант использует 4 пары оконечных транзисторов и способен отдать в нагрузку до 400 Вт. Размер платы 182 х 100 мм:

Монстр с десятью парами и установленным компенсатором имеет размер 280 х 120 мм, вероятней всего под нагрузку 2 Ома:

Универсальная плата для усилителя Холтона, позволяющая наращивать количество пар транзисторов оконечного каскада. Чертеж многостраничный , плата двухярусная, внешний вид усилителя на 200 Вт приведен ниже, установлены транзисторы 2SD669A и 2SB649A:

В связи с отказом IR от производства IRFP240 — IRFP9240 качество транзисторов заметно ухудшилось, поэтому было решено переработать усилитель Холтона под универсальный выходной каскад на транзисторах 2SA1943 — 2SC5200, к тому же имеющий защиту от перегрузки. В результате получилась вот такая конструкция:

Данная плата так же имеет возможность наращивания выходных транзисторов, а на плате усилителя напряжения имеется возможность подключения отдельного источника питания, только для УНа:

Более подробно об этой схемотехнике написано ТУТ. Или же можно посмотреть видео:

Осталось лишь сделать плату, запаять детали и перед включением ознакомится с информацией ниже.

НАЛАДКА УСИЛИТЕЛЯ ХОЛТОНА

Прежде чем приступить к наладке усилителя мощности Эрика Холтона следует более внимательно изучить схему. На странице с описанием схемы уже давались некоторые пояснения и приводилось несколько схем. На этой странице рассмотрм еще одну схему этого же усилителя, но уже выполненную в симмуляторе, что позволит проверить множество параметров, жестко поэксперементировать с элементами, выявив последствия ошибок при монтаже и использовании не качественной элементной базы. Итак, подопытная схема усилителя Холтона имеет вид:

Данная схема содержит всего две пары оконечных транзисторов лишь для экспериментов в симмуляторе и более компактного отображения на странице. В реальности количество оконечных тразисторов напрямую зависит от требуемой выходной мощности, не зависимо от сопротивления нагрузки — одна пара транзисторов IRFP240 — IRFP9240 безболезненно способна отдать в нагрузку порядка 100 Вт, следовательно для получения 200 Вт потребуется две пары, а для получения 800 Вт уже необходимо 8 пар в оконечном каскаде. Для тех, кто не очень дружит с калькулятором приведена таблица зависимости выходной мощности от напряжения питания и необходимое количество пар транзисторов в оконечном каскаде:

В зависимости от напряжения питания меняются и напряжения в контрольных точках. Приводимая ниже карта напряжений позволит орентироваться не только в режимах работы, но и в поиске неисправности усилителя Холтона:

Прежде всего следует обратить внимание на номинал резисторов R3, R7 и R8. Именно эти резисторы задают токовые режимы работы первых каскадов, которые непосредственно влияют на работу всех следующих. Ни для кого не секрет, что при одном и том же сопротивлении и разном напряжении ток через сопротивление будет изменяться. Собственно этим и объясняется различие номиналов сопротивлений R3, R7 и R8. Конечно же номиналы, приведенные в оригинальной схеме сохранят работоспособность усилителя во всем диапазоне питающих напряжений, однако их изменение позволит значительно уменьшить уровень THD. А именно этот параметр зачастую является главным при выборе схемы. Кроме этого изменение номиналов изменяет и рассеиваемую мощность транзисторов Q3 и Q4, уменьшая их саморазогрев и улучшая термостабильность усилителя. Если делать усилитель для себя, а не для того, чтобы бухало, то имеет смысл обратить внимание и на этот фактор. Даже при измененных резисторах верхние транзисторы греются: Саморазогрев большого влияния на режимы работы каскадов не оказывает — генератор тока на транзисторе Q2 удерживает ток в заданном диапазоне и ток следующих каскадов почти не изменяется. Тем не менее если есть возможность снизить нагрев, то почему бы этого не сделать? По сути диф каскад используется для получения качественной отрицательнйо обратной связи и усиления во входнйо сигнал он не вносит. Так же не усиливают напряжение и транзисторы Q3 и Q4 — они формируют смещение для следующего каскада. Основное увеличение амплитуды входного сигнала происходит на транзисторе Q11. Так же на уровень THD оказывает влияние собственного коф усиления, поэтому при постройке усилителя с выходной мощностью выше 500 Вт может встать вопрос об использовании предварительного усилителя или введения в усилитель буферного ОУ. Для примера возьмем собственный коф усиления равным 36 дБ. Для получения на выходе усилителя амплитуды напряжения в 63 В нам потребуется подать на вход 1 вольт. Уровень THD в этом случае составит более 0,07%:

При собственном коф усиления 30 дБ и выходном напряжении 63 В уровень THD снизился практически в 2 раза, правда на вход уже потребовалось подать 2 В:

Коф усиления зависит от отношения номиналов резисторов R14 и R11 и примерно может быть вычисленно по формуле Kу = (R14 / R11) + 1.

На приведенном ниже рисунке показана форма и величина напряжений на схеме:

Синяя линия — напряжение на базе Q1

;
Красная — напряжение на коллеторе Q3
;
Зеленая — напряжение на коллекторе Q11
. Вывод из этого сделать не сложно — транзистор Q11 должен иметь максимально возможный коф усиления, а поскольку Q6 работает с ним в диф каскаде, то его коф усиления должен быть равным коф усиления Q11. От величины коф усиления транзистора на прямую зависит какой ток потребуется для его открытия, т.е. как сильно будет нагружаться предыдущий каскад, от нагрузки которого тоже зависит уровень THD — чем меньше будет
изменяеться
протекающий через каскад ток, тем меньше будет THD. Для подборки транзисторов можно конечно воспользоваться имеющимся на большинстве цифровых мультиметров гнездом, однако реальный параметр кофф усиления на этом гнезде можно получить лишь для транзисторов малой мощности. Для транзисторов средней и большой мощности можно лишь выбрать одинаковые с максимальными параметрами. О причинах такого безобразия можно почитать ТУТ или посмотрель ТУТ. Завершая резистивную сагу усилителя напряжения стоит упомянуть о резисторах R4 и R9. Как уже писалось на странице с описанием схемы номинал этих резисторов довольно сильно влияют на уровень THD. Для примера возьмем номинал этих резисторов равных 100 Ом, как в оригинальной схеме и просчитаем уровень THD:

Ну в принципе уровень THD в 0,065 % даже меньше заявленных на большинстве сайтов 0,08%, однако не поленимся при покупке деталей и выберем транзисторы 2N5551 с максимально возможным и ОДИНАКОВЫМ коф усиления. Это даст повод снизить R4 и R9 до 22 Ом и мы получим следующий уровень THD:

Масштаб сетки сохранен намеренно, чтобы дать прочувствовать что получается при смене двух номиналов, но предварительной отбраковке элементной базы — THD снизился до велечины в 0,023 % и это при выходной амплитуде 63 В и собственном коф усиления 30 дБ. Теперь собственно осталось поиграться номиналами резисторов оконечного каскада, а именно с резисторами, установленными на затворы оконечных транзисторов. 100 Ом… С одной строны вроде не много, однако давая поправку на то, что емкость затвора составляет 1200-1300 пкФ имеет смысл задуматься и смоделировать примерно такую схему:

На этой схеме исключен усилитель напряжения, а вместо него используются два генератора прямоугольных импульсов V1 и V2, работающих в противофазе. Таким образом V1 управляет положительным плечом оконечного каскада, а V2 — отрицательным. Источник постоянного напряжения V3 обеспечивает ток покоя оконечного каскада. У нас получается проверка параметров ТОЛЬКО оконечного каскада и мы посмотрим что творится на выходе «усилителя» и на его входе, если в затворных цепях стоят резисторы на 100 Ом:

Синяя линия — напряжение на правом выводе R1, т.е. напряжение приходящее с УНа. Красной линией обозначено напряжение подающееся на нагрузку. Не нужно обладать хорошим зрением, чтобы увидеть выбросы и завал фронтов и спадов прямоуголки. Если кто не пересчитал, то это частота 16 кГц. Теперь снизим в два раза номинал резисторов в затворах и получим следующее:

Какую форму приобретет прямоуголка при использовании резисторов на 470 Ом, установленных в оригинальном усилителе догодаться не трудно, поэтому рисунок прилагать не буду. Почему используются резисторы на 100 Ом, а не меньше? Ну давайте попробуем разобраться… Прежде всего транзисторы IRFP240 — IRFP9240 разрабатывались отнюдь не для усилителей мощности ЗЧ и такого параметра как коф усиления у них не нормирован. Однако подобрать одинаковые транзисторы, пока их выпускала International Rectifier

(IR) было совсем не трудно — из одной нормоупаковки отбраковывался один-два, а то и не одного транзистора, а вот с транзисторами от
Vishay Siliconix
что-то не то — они явно не для усилителей мощности.

Можно конечно обратиться в «звуковым» полевикам, однако их цена кусается и довольно сильно, поэтому вернемся к резисторам в затворах и посмотрим какой собственно ток отдает УН на перезарядку этих самых затворов. Для этого возьмем модель полноценного усилителя с восьмью парами оконечников, а в качестве измерительного инструмента возьмем падение напряжения на дополнительных резисторах R19 и R20 (выделены зеленым):

На частоте 16 кГц и выходном напряжении 63 В падение на сопротивлении 1 Ом составило 0,025 В, что соответствует протекающему через резистор току в 0,025 А (зеленый фон). При выходной мощности близкой к клиппингу (см внизу страницы) падение на этом же резисторе составляет уже 0,033 В, т.е. 0,033 А требуется на перезарядку восьми пар затворов оконечного каскада. Учитывая то, что в оригинальном усилителе Холтона используются транзисторы KSE340 — KSE350 с максимальным током в 0,5 А, то становится понятно почему резисторы должны быть не менее 100 Ом. Однако выше есть таблица возможных замен и там у ВСЕХ транзисторов ток коллетора не менее 1 А, что позволяет отказаться от так называемого компенсатора емкости затворов, предложенным Холтоном, а подключать затворы непосредственно к выходу усилителя напряжения. Номиналы затворных резисторов можно уменьшить и в случае использования меньшего количества пар оконечных транзисторов. Номинал можно вычислить по пропорции исходя из того, что для восьми пар необходимо 100 Ом, а для 4 пар уже 50 Ом будет вполне достаточно, даже при использовании в усилителе KSE340 — KSE350. Ниже 15 Ом резисторы в затворах оконечников лучше не использовать — они кроме ограничения тока перезарядки еще немного и разброс параметров компенсируют.

Итак, с номиналами разобрались, монтрировали и пропаяли все элементы схемы, согласно своим понятиям, можно приступать к первому включению. Однако перед этим необходимо исключить из схемы оконечные транзисторы, а вместо них, временно запаять постоянные резисторы мощностью 0,5 — 1 Вт и споротивлением 10 — 15 Ом. Подобная мера диктуется стоимостью оконечных транзисторов — если все элементы на своих местах и они исправны, а на плате нет не запланированных перемычек, образующихся от не аккуратной пайки, то в этом варианте просто произойдет проверка работоспособности усилителя напряжения. Если же на плате есть сопли, попутаны местами элементы, или же они не исправны в следствии перегрева при монтаже или изначально бракованные, то силовая часть, способная выйти из строя останется целой. В конечном итоге схема усилителя Холтона для первого включения выглядит так, где R31 и R32 имитируют оконечный каскад и замыкают цепь ООС, чтобы УН вывести на рабочий режим:

Напряжения на реальной плате не должны отличаться не более чем на 2% от приведенных на картах напряжений. Кстати сказать, в предлагаемом варианте схемы усилителя отсутствуют резисторы, включенные последовательно диодам D4 и D7. Сделанно это для получения хоть небольшого, но все же прироста выходной мощности. Особого значения эти резисторы при работе усилителя не имеют, а вот по количеству дыма от них, в случае ошибок монтажа, можно орентироваться о степени ошибки. Поэтому настоятельно рекомендуется, в целях экономии бюджета, последовательно с диодами D4 и D7 включить резисторы сопротивлением 10-15 Ом. После проверки работоспососбности их можно удалить. Перед первым включение ОБЯЗАТЕЛЬНО подстроечный резистор R16 и на модели, и на реальной схеме, должен быть установлен в положение МАСКИМАЛЬНОГО сопротивления. На реальной схеме. В этом случае ток покоя оконечных транзисторов минимально возможный. Теперь вернемся к реальной схеме:

Сборка С1-С3 и С7-С9 это аналоги неполярного конденсатора большой емкости, электролиты лучше использовать серии WL или WZ, так называемые компьютерные, имеющие серебристую или золотистую маркировку. Если есть возможность, то номиналы электролитов лучше удвоить — АЧХ в области НЧ получается ровнее, хотя и в этом услае остается в пределах 1,5 Дб. Конденсаторы С14, С15, С16 и С17 на схеме 47 пкФ. Использовались эти номиналы для увеличения устойчивости, хотя при собственном коф усиления до 27 дБ усилитель вполне устойчив и при установке конеденсаторов по 22 пкФ. После проверки работоспособности усилителя напряжения в плату монтируют оконечный каскад, устанавливают его на радиатор и производят регулировку тока покоя. С конечным каскадом перове включение лучше делать либо через токоограничивающие резисторы, установленные в каждое плечо питания, либо последовательно с первичной обмоткой трансформатора включить лампу накаливания мощностью 40-60 Вт. Если напряжения в контрольных точках соответствуют расчетным, то токоограничивающие цепи исключают, разумеется выключив блок питания и дав возможность разрядиться конденсаторам фильтров питания, а затем уже регулируеют ток покоя. Довольно часто для усилителя Холтона рекомендуется ток покоя в 100 мА, однако какой либо разницы в качестве звучания при токе покоя от 45 мА до 150 мА выявить на слух не удалось, поэтому лучше использовать золотую середину — ток покоя в пределах 50-60 мА, тем более симмулятор показывает, что при этом токе покоя минимальный уровень THD. Ну вот собственно и весь усилитель, под занавес более раняя версия рекомендаций по сборке двухэтажного варианта.

НЕСКОЛЬКО СЛОВ О ТОМ, КАК ПРАВИЛЬНО СОБРАТЬ УСИЛИТЕЛЬ Вариант описания старой статьи.

Для примера рассмотрим модуль с двумя парами оконечных транзисторов, как самый популярный. Технология сборки остальных вариантов отличается лишь количеством применяемого крепежа. Для монтажа усилителя необходимо проверить перекушены ли ножки «меченных» маркером резисторов (поз.1) и распаять ножки-перемычки соединяющие «заднюю» часть конструкции (поз.2 рис. 3).

Рисуонок 3.

Кстати сказать, внешний вид платы предварительного усиления для наборов О-7 и О-8 имеет несколько иной вид, поскольку используются более высоковольтные транзисторы (рис.4).

Рисунок 4.

После распайки верхнюю плату следует отогнуть и при помощи винтов прикрутить нижнюю плату к радиатору при помощи винтов М-3. Под транзисторы выходного каскада и транзистор стабилизации тока покоя необходимо подложить слюдяные прокладки. Так же следует установить теплоотвод на транзисторы истоников тока и предпоследних каскадов на плате предварительного усилителя (поз 1 и 2 на рис.5). Размеры между отверстиями на плате предварительного каскада подобраны таким образом, что туда прекрасно становится половинка от радиатора процессора S-370, в которой необходимо лишь просверлить отверстия на 2,5мм и нарезать резьбу М-3. Если же ничего похоже под рукой нет и взять не где, то можно использовать кусок аллюминиевого уголка (поз.1 на рис.6 установлен уголок от аллюминиевого карниза, на который шторы вешают) или швелерка.

Рисунок 5. Рисунок 6.

Затем верхняя плата выгинается в исходное положение и запаиваются ножки-перемычки 2 (рис.6) и еще раз проверяется перекушены ли выводы резисторов 3. Пожалуй стоит пояснить что это за резисторы такие… При запайке перекушенного места этих резистров плату предварительного каскада можно включать без оконечного каскада, что очень удобно при настройке и ремонте усилителя. Т.е питание подается непосредственно на платц предварительного усилителя и в случае неисправности на плате предварительного усиления оконечным транзисторам ничего не угрожает. После установки теплоотводов следует подать напряжение питания и подстроечным резистором выставить ток покоя оконечного каскада. Для этого меряется напряжение на токоограничивающих резисторах 0,22 Ома и вращением движка добиваются показаний милливольтметра 0,022 В, что будет соответствовать току 100 мА (разумеется вход на «землю»). На этом регулировку можно считать оконченной и Вам остается насладится приятным звуком этого усилителя. Коф усиления усилителя можно расчитать по формуле R21+1/R6. Получившийся результат показывает во сколько раз входной сигнал будет усилен. Для получения коф усиления в дБ необходимо использовать формулу Кдб= 20 х lg Кр, где Клб — коф усиления в дБ, Кр — коф усиления в разах, lg — десятичный логарифм, 20 — множитель. Для примера равенства коф усиления в разах и дБ приведены в таблице. Не рекомендуется делать коф усиления усилителя мощности более 30 дБ, поскольку это приводит к дополнительному повышению THD и склонность усилтеля к возбуждению.

Ну и на последок нельзя умолчать о некоторых дополнительных плюсах плат оконечного каскада — все сильноточные дорожки усиленны, для наборов О-1…О-3 одножильным обмоточным проводом диаметром 0,7 мм, для наборов О-4…О-6 жилами акустического провода сечением 0,75мм кв, для набров О-7 и О-8 жилами акустического кабеля сечением 1,5 мм кв (рис.7, плата модуля О-8 без оконечных транзисторов).

Рисунок 7.

На рисунке 8 приведена схема подключения для модуля О-2, для остальных модулей подключение аналогичное.

Клиппинг на экране осциллографа.

Вместо чистой гармонической волны наблюдается обрезка синусоиды сверху и снизу — верхушки плоские вместо закруглённых.

Подробно о том, какой мощности нужен блок питания для усилителя мощности можно помотреть на видео ниже. Для примера взят усилитель STONECOLD, однако данный замер дает понимание тог, что мощность сетевого трансформатора может быть меньше мощности усилителя примерно на 30%.
Адрес администрации сайта

Холтон с биполярами в ВК

1. Предисловие.
Для саба ЗЯ с Пирлиссом СЛС 12″ понадобился усилитель, предварительные расчеты показали, что высокая мощность совсем не нужна, поэтому все происходило исходя из напряжения питания в 40 В, или около того. Еще одним условием была возможность собрать со стола и попробовать в сабовом усилителе биполяры на выходе, ну и послушать в широкополосном варианте. Так получился усилитель с известной структурой и биполярами на выходе. Все начиналось на форуме Вегалаба, вот в этой ветке. Камерадам, оказавшим содействие огромнейшее спасибо и глубокий поклон, я схемотехник тряпошный и сам бы так хорошо не сделал.

2.Схема.

Сначала все симулировалось в Микрокапе, потесывались мелочи, а потом уже была получена окончательная схема.

UPD C6 не ставить совсем, а C8 увеличить до 50рF или даже более! Бывает, что при исходных значениях генерит.

Про детали. Везде сразу положу даташиты, что бы удобно было посмотреть и заменить, в случае отсутствия. «Мелкие» транзисторы BC556 они ничего не стоят и доступны, дальше MJE340 и MJE350, на самом деле Q8 и Q9 KSE340 и Q10 KSE350, это совершенно то же самое, но дороже и в изолированном корпусе. Они стоят на радиаторе, что бы не ставить прокладку, так удобнее. Диоды 1N4148 или любые другие маломощные быстрые высоковольтные диоды, 1N4007 или любые другие на средний ток и достаточно быстрые. Выходники MJE21193 и MJE21194. Выходники, прикрученные к радиатору сжечь нельзя, совсем! У меня, по крайней мере не получилось. Даже втыкая жучки вместо предохранителей. Их можно либо зажарить перегревом без радиаторов, либо молотком расплющить, мне так показалось. Транзисторы можно заменять любыми похожими, все равно работать будет, читайте даташиты и смотрите, что лежит у вас на столе. Электролиты неполярные Jamicon NK, обычные Sanyo NV-AX и Samwha. Пленочные конденсаторы Wima FKP4 и керамика Hitano. Резики все какие то, кроме пары МЛТ-2 и двух цементников по 5 ВТ.

3.Конструктив

Разводил в PCAD2006, попытался сделать компактно и, как говорил мой старшина, прибрано, а что не параллельно и перпендикулярно — валяется! Вроде получилось. Тепло нигде не выделяется, кроме выходников и драйверов, они, а так же транзистор термостабилизации прикручены к радиатору, все собрано одной малюсенькой платкой.

Особо хочу обратить внимание на то, что весь верхний слой сплошняком земля и резики я монтировал подсовывая под них обрезок кредитки, чтобы между корпусом и поверхностью платы получился зазор.

Выходники выступают за края платы, я их изначально хотел крепить не через «родные» отверстия, а накладной планкой, мне кажется, что так надежнее и лучше тепловой контакт. Все KSE-шки крепятся той же планкой, через пенорезину от мышиного коврика — она не боится тепла и остается упругой.

Тут есть один довольно важный момент: на выходники я положил обрезки толстых миллиметровых коваровых выводов, что бы придавливала планка в центр корпуса транзистора, без перекосов.

Монтировал все это дело так: сначала отформовал ноги всем транзисторам и вставил на места, потом все прикрутил, контролируя положение. Плату установил максимально далеко от радиатора, на сколько позволили выводы выходников, прикрутив капроновыми винтами. Затем припаял все транзисторы по верхней стороне платы, открутил и пропаял снизу. Под выходники поставил слюду и термопасту пустил.

В основном все разведено по нижнему слою, только то, что не поместилось по верхнему и почти вся силовая часть разведена по обоим сторонам, дублируясь, токи там неслабые бегают, а толщина меди маленькая — 0.35 мм.

На плате четыре крепежных отверстия, через них она притянута к радиатору капроновыми винтиками, правда я в одном гнезде заломал мечик, пришлось на трех. Размер получился мелкий, земли тоже получилось много, как и хотел.

4. Настройка.

Во первых. Первое включение с балластом в питании, я использовал мощные резики по 20 Вт, с контролем тока в каждом питании. При этом если на выходе близко к 0, если ток покоя регулируется(сразу ставим на мизер), если перекоса по потреблению нет, то подключаем высокоомную нагрузку и смотрим, работает или нет. Вход, при всех телодвижениях держать закороченым. Если все ОК, то удаляем балласт и пытаемся включить штатно, и регулируем ток покоя. Я выставил около 50 мА, но у меня радиатор здоровенный. На слух ступенька исчезает при вдвое меньшем, по крайней мере, токе покоя, а по осцилографу еще раньше. Току покоя в 50 мА соответствует падение на цементном резике, любом, около 10 мВ. Все.

Вообще внимательно смотрим на счет соплей и холодняков, на переходах со слоя на слой и земляные ноги слаботочки паяем с двух сторон, сильноточку всю с двух сторон. Внимательно с цоколевкой транзисторов и полярностью диодов и конденсаторов. Если не работает, то причина именно в этом.

UPD: конденсатор С6 не ставить, а С8 увеличить до 50 пФ или больше. С исходными номиналами докладывали что бывало возбуждался.

5. Файло.

Файлики для ПиКАДа в составе: схема, плата, библиотека. Все вроде соответствует, библиотека не кривая.

Экселовская табличка со списком деталек, кодами из каталогов и ценами. Детали в таблице не соответствуют установленным, они соответствуют по размерам и функционалу.

Симуляшка для Микрокапа. У меня восьмой, как в других, работает — нет, не ведаю.

Фирменный усилитель Холтона

Фирменный усилитель Холтона — представляю в этом обзоре хорошо зарекомендовавший себя усилитель мощности разработанный Эриком Холтоном. Впоследствии схема была усовершенствовано Владимиром Перепелкиным и Дядей Федором, старожилами форума ВегаЛаб, где можно найти разделы обсуждения этого аппарата во всех подробностях

Полностью функциональная схема Владимира Перепелкина

Ее отличии от авторской заключается в том, что в ней задействован каскад драйвера имеющий выходное сопротивление существенно ниже оригинала, а это дало возможность быстрой перезарядки конденсаторов установленных в цепи выходных транзисторов и как следствие, меньше стало искажений, а полоса частот расширилась. Правильно собранная схема запускается без всяких проблем, великолепная ультра-устойчивость, даже невзирая на допущенные погрешности в разводке печатной платы, а именно: немного длинным получился проводник «земли».

Небольшая модернизация от себя:

Здесь все необходимое, чтобы изготовить фирменный усилитель Холтона: Все для Холтона

На все электролитические конденсаторы поставил шунтирующие пленочные емкости, между базами установил конденсатор, в цепь С13 добавил резистором, убрал диод VD1, а вместо его включил транзистор. Стабилитроны установленные в качестве шунтов в цепи затвора, оставил в каждом плече по одному, а вместо остальных двух поставил высокочастотные диоды 1N4148. Для удобства в разводки платы, резистор R12 посадил на «землю» 12ком, в цепь эмиттера температурного датчика включил постоянный резистор 36 Ом, с целью предотвращения избытка компенсации.

В конечном результате создал вот такую схему (На множестве компонентов отсутствует нумерация, некоторые из них не имели ее изначально в авторском исполнении, а другие это те, которые были добавлены.) Дело в том, что не было намерения всем электронным элементам в оригинальной схеме делать нумерацию по новой. Эти элементы обозначены просто именами — без указания номера, действующие напряжения отмечены синим цветом на схеме и зависят от напряжения питания, помеченные красным цветом не имеют зависимости от питания.

Печатная плата

Печатные платы я всегда изготавливаю под уже готовый корпус усилителя. То есть, после того как скомпоновал в корпусе радиаторы, блок питания и остальные комплектующие, только потом начинаю вычислять размеры будущей платы, чтобы рационально разместить ее. Так всегда удобней при создании конструкции, к тому же есть уверенность, что не ошибешься с размерами печатки. Габариты печатной платы 125мм на 90мм. Это для примера, так как у меня много нарезанного стеклотекстолита с таким размером, поэтому делаю подгонку под такой размер — у вас могут быть другие.

Вот здесь можно скачать печатку выполненную в „Eagle“ Holton_2, чтобы у вас самих была возможность компоновать детали. Если есть желание, то эту плату можно модернизировать, а можно просто скопировать. На данной печатке, как я говорил выше, неудачно получилась П-образная разводка «земли», она оказалась несколько длиннее, чем хотелось бы. Чтобы уменьшить сопротивление в этой дорожке можно на нее сверху припаять медную жилу диаметром 2мм. Ну как бы там не было, каждый радиолюбитель старается внести в конструкцию что-то свое, но конечным результатом в любом случае будет прекрасный усилитель, ну это конечно в том случае, если что-то серьезно не напортачите.

Блок питания

Во входной части схемы блока питания установлен сетевой фильтр от возможного появления постоянного напряжения в этой цепи (есть большие сомнения в целесообразности его установки). Далее встроен модуль плавного запуска, силовой трансформатор взят от усилителя мощности «Kenwood», ну остальное я думаю все ясно.