Проект «BRASS». Часть 1. Ламповый усилитель по Нобу Шишидо и винил-корректор

Усилитель с «пентодным» звучанием

Спектр гармоник этого транзисторного усилителя подобран таким образом, что звучанием он напоминает старый добрый пентодный однотактник.

Последние 10 — 15 лет ругать звучание транзисторных усилителей и превозносить достоинства ламповых стало чуть ли не обязанностью аудиокритиков. Я думаю, что специфический саунд первых связан с чисто формальным подходом к их конструированию. Сейчас любой аудиофил, имеющий мало-мальский опыт прослушивания, знает, что параметры типа «0,002% гармонических искажений при 100 Вт мощности» в действительности мало что говорят о музыкальности аппарата. От чего же она зависит? Попробуем разобраться.

Вряд ли кто будет оспаривать факт, что ламповый триод — самый линейный элемент, который был изобретен человеком за последние сто лет. Транзисторам же, как биполярным, так и полевым, до него очень далеко. Но так ли все безнадежно?

Жан Цихисели. Несколько неожиданное сочетание имени и фамилии словно символизирует эклектичность жанров этого конструктора. В ассортименте лаборатории Time Wind, возглавлямой Жаном, самые разные проекты: усилители на триодах, пентодах в одно- и двухтактном включении и даже, не побоимся этого слова — на транзисторах. Относится к категории самородков, для которого самостоятельно изготовить конденсатор или намотать выходной транс плевое дело. Постоянный участник выставок «Российский Hi-End», в быту скромен, своего мнения никому не навязывает. Тем более, стоит прислушаться.

Оказывается, нет. Известно, что существует три типа усилительных каскадов на транзисторах: с общим эмиттером, с общим коллектором и с общей базой. Наиболее широко распространен первый тип, но он, к сожалению, имеет такие искажения, что ни о какой линейности говорить не приходится. Каскад с общим коллектором, или эмиттерный повторитель, значительно лучше, но его коэффициент усиления меньше единицы. Он обычно применяется в качестве согласующего, когда нужно получить большое входное сопротивление и малое выходное, в частности, для согласования громкоговорителя с усилителем напряжения. Оптимальным является каскад с общей базой — у него и искажения меньше, и полоса пропускания шире (из-за чего он часто используется в ВЧ-схемах), и усиление вполне приличное. В итоге в качестве кирпичиков для построения усилителя нам остаются лишь каскады с общим коллектором и общей базой. Идем дальше.

Те, кто знаком со схемами промышленных усилителей, вероятно, заметили, что количество транзисторов там может достигать сотни штук на один канал. Проходя через каждый р-n переход, сигнал деградирует, так что напрашивается вывод: для построения действительно качественного усилителя необходимо использовать их минимально возможное количество, и я думаю, вряд ли кто с этим не согласится. Теперь поговорим об обратной связи. То, что лучше обойтись без нее, знают, пожалуй, все, но природа транзисторных усилителей такова, что вряд ли это возможно. Единственное, что нам по силам, — сделать глубину ОС минимально необходимой.

Теперь коротко о режимах работы транзисторов. Даже при беглом анализе их выходных характеристик легко убедиться, что только в классе А они обладают наибольшей линейностью. Но в природе за все приходится платить, и вот вам пример: выходной каскад на комплементарной паре биполярных транзисторов, включенный в классе А, из-за перегрева выходит из строя через несколько секунд. Чтобы такая схема была работоспособна, нужно вместо одной пары поставить 10, а это уже противоречит требованию использовать минимально возможное количество активных элементов. В большинстве случаев никакого выигрыша тут нет, и самое разумное — поставить выходной каскад в режим «форсированный АВ», и такая схема будет долговечной и надежной. А вот все остальные каскады должны работать в «чистом» классе А. Но и это еще не все. У каждого конкретного типа биполярного или полевого прибора существует оптимальный ток коллектора (стока), при котором он имеет максимальную линейность, и использовать его нужно именно в таком режиме. Все перечисленные требования являются необходимыми, но далеко не достаточными для достижения нашей единственной цели — хорошего звучания.

Еще одно, и весьма важное условие — правильный подбор элементной базы, а именно транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов, проводов и припоя.

После нескольких месяцев тестирования и слепого прослушивания было установлено, что наиболее подходящими для описываемой схемы являются следующие типы элементов: БСИТ (Bipolar Static Induction Transistor) — для входного каскада, генератора тока и усилителя напряжения; полевые транзисторы в качестве истокового повторителя, биполярные — в устройстве сдвига уровня и генераторе тока, предвыходном двухтактном каскаде и выходном двухтактном эмиттерном повторителе.

Рис. 1. Принципиальная схема усилителя.

Теперь о пассивных компонентах. Регулятор громкости следует взять качественный и надежный ALPS, постоянные резисторы углеродистые, С1-4, а в эмиттерных цепях выходных транзисторов — проволочные. Конденсаторы на входе и цепи обратной связи бумажные, К42-11, МБМ и т.д. Они могут показаться чересчур громоздкими, но применять другие типы я не рекомендую ввиду заметного ухудшения звучания. Если не удастся купить фирменные электролиты, то из отечественных лучше использовать К50-24.

Входной каскад на VT1, VT2 — однотактный дифференциальный усилитель с местной токовой обратной связью, нагруженный на генератор тока на VT3. C выхода дифкаскада сигнал поступает на затвор полевого транзистора VT4, включенного истоковым повторителем. С истока VT4 сигнал через устройство сдвига уровня VT5 KT9115A идет на усилитель напряжения VT6. Тот, в свою очередь, нагружен на генератор тока VT7 и два последовательно соединенных двухтактных эмиттерных повторителя на VT8, VT9, VT10 и VT11. Последовательно включенные диоды VD7 — VD10 задают ток покоя выходного каскада (примерно 0,2 А). Добавив еще один или несколько (пятый диод изображен на схеме пунктиром), можно увеличить ток покоя до 0,8 А и, таким образом, перевести каскад в класс А. Подбором резистора R7 устанавливают нулевой потенциал +/-10 мВ на выходе усилителя. Подстроечники применять здесь не рекомендуется, поэтому лучше подобрать нужное значение, припаивая параллельно резистору 470 Ом другой, большего или меньшего номинала.

Пары транзисторов VT2 и VT2, VT8 и VT9, VT10 и VT11 следует подобрать с одинаковым значением коэффициента усиления с точностью не хуже 1%. Для защиты акустических систем от постоянного напряжения на выходе усилителя служит специальное устройство (рис. 2).

Рис. 2

Для надежной работы схемы защиты конденсаторы С1, С2 лучше использовать оксидно-полупроводниковые танталовые серии К53.

Теперь несколько слов о блоке питания (рис. 3, стр. 14). В нем применен тороидальный трансформатор мощностью 200 — 250 ВА с экранной обмоткой, которую нужно заземлить. Чтобы активные сопротивления вторичных обмоток были одинаковыми, их лучше мотать в два провода и среднюю точку соединить с шасси толстым коротким проводом. В качестве выпрямительных диодов применены КД2994А с барьером Шоттки, обладающие высоким быстродействем. Электролитические конденсаторы типа К50-24, а шунтирующие — бумажные МБМ, БМТ. Если вы захотите оснастить усилитель устройством защиты, для его питания потребуется дополнительная обмотка на напряжение 18 В и ток около 300 мА, а также простейший выпрямитель со сглаживающим фильтром.

Рис. 3

При монтаже усилителя следует обратить внимание на качество соединительных проводов и припоя. Монтаж нужно вести медным проводом с сечением около 2 кв. мм, очень хорошо для этой цели подходят колоночные кабели стоимостью 30 — 40 руб. за метр. Из припоев могу посоветовать ПОС-61, он недорогой и купить его можно на любом радиорынке. Печатные платы лучше выполнить из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм и жестко закрепить на дне корпуса с помощью металлических втулок. Все транзисторы, кроме VT1, VT2, VT3, крепятся через изолирующие прокладки к дну корпуса, выполненного из алюминиевой плиты толщиной 10 мм, которая одновременно является и теплоотводом.

Большое влияние на звук оказывает и разводка «земляных» шин. Сигнальная и сильноточная земля должны быть присоединены к корпусу в одной точке, рядом с входными разъемами. Корпус следует сделать из немагнитного материала. Изготовленный в 1995 г. в лаборатории «Time Wind» по описанной выше схеме, усилитель продемонстрировал качество звучания, сравнимое со звучанием хорошего лампового пентодного двухтактника. Благодаря тщательно подобранному спектральному составу искажений усилитель выдает сочную середину, прозрачный верх и осязаемый бас.

У схемы есть еще одно очевидное достоинство — хорошая повторяемость и несложная настройка, поскольку предназначалась она для мелкосерийного производства в промышленных условиях.

Таблица 1. Детали усилителя
Сопротивления
R11k1/4 wуглерод
R2, R915k1/4 wуглерод
R38k21/4 wуглерод
R4,R5131/4 wуглерод
R624k1/4 wуглерод
R71501/4 wуглерод
R82001/4 wуглерод
R10,R117501/4 wуглерод
R125k61 wуглерод
R13481/2 wуглерод
R14241/2 wуглерод
R15, R161002 wуглерод
R17182 wуглерод
R19, R200,475 wпроволочные
R21102 wуглерод
Конденсаторы
С12,2 мкФМБМ, К42-11 (бумага)
С21000 пФКСО, СГМ (слюда)
С33,9 пФкерамика
С422 мкФМБМ, К42-11 (бумага)
С50,1 мкФ х 160 ВМБМ, К42-11 (бумага)
С6,С91 мкФ х 160 ВМБМ, К42-11 (бумага)
С7 — С112200 мкФ х 63 ВК50-24
Полупроводники
VD1 — VD10КД522Б
VT1 — VT3КП959АБСИТ
VT4КП902АКМОП
VT5, VT7КТ9115Абиполярный
VT6КП956АБСИТ
VT8КТ850Абиполярный
VT9КТ851Абиполярный
Таблица 2. Детали устройства защиты
Сопротивления
R1, R215k1/4 wуглерод
R3,R41k21 wуглерод
R5130k1/4 wуглерод
R622k1/4 wуглерод
R71001 wуглерод
Конденсаторы
С122 мкФ х 16 Втанталовый
С2470 мкФ х 16 Втанталовый
Полупроводники
VD1, VD2КД102А
U1, U2АОД101В
HL1КИП-МО-1Ккрасный
VT1, VT3, VT4КТ3102Б
VT2КТ3107Б
Разное
К1РЭН34
Таблица 3. Детали блока питания
R11002 w
С1, С20,01 мкФ х 630 ВМБМ, МБГО, МБГЧ
С30,1 мкФ х 630МБМ, МБГО, МБГЧ
С4 — С110,01 мкФ х 200 ВМБМ, БМТ
С12 — С151 мкФ х 160 ВМБМ
С16 — С1911000 мкФ х 63 ВК50-24, 5 шт. по 2200 мкФ в параллель
VD1 — VD8КД2994АДиоды Шоттки, прямой ток не менее 15 А
F1Плавкий предохранитель на 2 А, «быстрый»
Т1Тороидальный трансформатор, 2 х 25 В, 5 А

Литература: 1. П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники», Москва, «Мир», 1993 г. 2. Н.В. Пароль, С.А. Кайдалов. «Фоточувствительные приборы и их применение». Издательство «Радио и Связь», 1991 г.

Практика AV #1/2001

поделиться

Tags: Усилитель с «пентодным» звучанием

Схема

схема

Блок питания расположен на отдельной плате и содержит в себе двойной электронный дроссель с задержкой анодного напряжения по конструкции Чугунова. На этой же плате расположился источник напряжения смещения и стабилизатор постоянного напряжения накала драйверной лампы. Спектр питания получился очень чистый.

Вся схема питается от двух трансформаторов: основной – ТАН-43 и дополнительный, на 10В, для подсветки индикаторов и для стабилизатора накала драйверной лампы. В качестве второго можно задействовать ТН-30.

Сам усилитель выполнен отдельным блоком, по схеме Олега Чернышева, с фиксированным смещением выходных ламп. Конденсаторы C4 обеспечивают коррекцию по верхним частотам. Для линейной характеристики достаточно 100 nF. У меня стоит 200 nF – подъём на 1db.

Регулятор уровня громкости наборной, на базе советского приборного спаренного переключателя на десять позиций. Я его предварительно разобрал, почистил, смазал густой силиконовой смазкой и поставил более мягкую пружину. Вся конструкция окружена экраном из медной жести. Общее сопротивление регулятора напрямую влияет на уровень самых нижних частот и на уровень шума. Его сопротивление рекомендую в пределах 15 – 24 кОм.

Выходные трансформаторы ТВ-2Ш (ТВЗ-1-9). Подбирались из семи штук по максимальному уровню сигнала и частотному диапазону.

Селектор входов на тумблере на два источника. Разумеется, есть возможность и место соорудить релейную систему, если захочется в будущем.

Провода идущие от входных гнёзд к селектору уложены в толстый посеребренный медный экран от какого-то военного радиокабеля.

Корпусные провода от всех блоков и экранов и от лицевой панели сходятся в центре блока питания на минусе конденсаторов.

Взаимное расположение всех узлов, блоков и разъемов определялось по минимальному уровню шумов и контролировалось по спектрометру с последующими сравнительными замерами RMAA.

Вместо блока Олега Чернышова, если не нравится его звук или для эксперимента, можно поставить блок усилителя по такой распространенной схеме https://cxem.net/sound/amps/amp46.php или любой другой однотакт соответствующего тока потребления.

тест

Ламповый однотактный усилитель своими руками

Компоненты БП, установленные на радиаторы, расположены вверх теплоотводом. При вертикальной установке этих компонентов с другими радиаторами, необходимо изменить разводку дорожек печатной платы. R24 – регулировка напряжения накала Л1 6,3 В. R17 – регулировка напряжения выхода электронного дросселя 300В. С14 – определяет время установки рабочего режима анодного напряжения. R11 – установка тока пентодов. При анодном – 300В. На R10 48mV. R12 – установка уровня индикаторов на 0db (2W) 2,85В при нагрузке на выходе 4 омма.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: