Гибридный усилитель Zarathustra
Одной из особенностей гибридных усилителей являются ограничения по выходному току. При этом усилители отличаются стабильностью работы и минимальным нагревом. Отсутствует необходимость в выполнение дополнительных систем охлаждения. Ток выхода равняется показателю выходного тока каскада, и может достигать отметки 15А.
Возможно работа в режиме напряжения питания. Улучшенная симметрия каскада при высоких частотах позволяет существенно улучшить качество звука при работе на максимальной громкости и при воспроизведении верхних частот. Минимальные искажения положительным образом сказываются на качестве звука.
Для изготовления гибридного усилителя использовался выходной каскад SRPP на биполярных транзисторах, на входе устанавливаются две и лампы 6Э5П. Использованием каскада на тетроде обеспечивает стабильность напряжения и отличные показатели выходного напряжения. В выходном каскаде используется вместо двухполярного включения питания виртуальное среднее с использованием конденсаторов.
Подобное позволяет исключить появление в цепи нагрузки постоянного тока и позволяет избежать перезаряда ёмкости питания. Тем самым устраняются импульсные искажения, которые могут возникать на пиковых показателях мощности. Выходной сигнал подключён к средней точке, а используемые конденсаторы исключаются из звуковой цепи. Тем самым удается исключить влияние конденсаторов на качество звука.
К обмоткам подключаются конденсаторы, что позволяет подавить в цепях накала электрический фон. Тем самым улучшается качество звучания. Использование конденсаторов позволяет сделать напряжение накала на нитях вывода полностью симметричным. При этом реализуемая усилителя отличается простотой и может быть с лёгкостью реализована каждым радиолюбителем.
Отметим также доступную стоимость используемых компонентов. Если при изготовлении иных схем усилителей необходимо использовать качественные иностранные конденсаторы, то в данном случае возможно использование недорогих конденсаторов отечественного производства. Влияние их качества на генерируемый звук минимально, что и позволяет несколько снизить стоимость изготовления усилителя без потери качества звучания.
- Мягкое, детальное и чистое звучание
- Прекрасная передача вокала, сцены и объема
- Простая конструкция, не требует настройки
- Полный комплект защит, реализованный на кристалле микросхемы
- Высокая концептуальность – в роли токового буфера выступает вакуумный двойной триод. Достигнута максимальная линейность ФЧХ и АЧХ, использовано инвертирующее включение с Т-ООС.
- Основа – популярная МС LM3886 производства National Semiconductors
- Средняя мощность – 68 Вт/4 Ом. Пиковая – 135 Вт.
Усилительные микросхемы серии LM обладают наилучшим звучанием среди аналогов. Это относится и к флагманским моделям разного уровня, таких как LM1875, LM3876 и ее логическому продолжению – LM3886. В авторской статье продолжена полемика на тему схемотехники и разработок Thorsten-а. Рассматривается усилитель на основе LM3875. Ее наилучшее звучание, стабильность и линейность достигается при инвертирующем включении. Однако это включение при работе на классическое выходное сопротивление источника обладает рядом минусов. Вкратце: с увеличением частоты растет нелинейность АЧХ и фазы. Это обусловлено тем, что при инвертирующем включении сигнал должен поступать от источника тока, а CD-плееры и звуковые карты имеют выходное сопротивление около 200 Ом. Источник тока на полевых транзисторах тоже отпадает ввиду высоких потерь, высокой входной емкости и выраженной нелинейности. С этой задачей удачно справляется токовый буфер на триоде.
Кроме того, такого рода буфер имеет коэффициент усиления по напряжению меньше 1. Виду этого глубина ООС самой микросхемы уменьшена, что также крайне благоприятно сказывается на качестве звучания. Известно, что глубокая ООС, реализованная классическим делителем, огрубляет и мертвит звук. В схеме, предложенной Расмуссеном (рис.1
), введена Т-образная ООС, которая увеличивает входное сопротивление по инвертирующему входу и позволяет уменьшить заземляющее сопротивление по прямому входу. Минусом такого подхода является увеличение шумов и наводок, но это первое впечатление. Если разводка и экранирование усилительного блока выполнены должным образом, наводки будут практически незаметны.
Теперь рассмотрим, что меня лично не устроило в оригинальной схеме.
В качестве УМ у автора установлена LM3875. Ее недостатки – несовершенная защита, работа только на 8-Омную нагрузку, малая мощность. Вместо нее была выбрана МС LM3886 с полным комплектом защит, мощным выходным каскадом, позволяющим отдавать долговременную мощность 68 Вт и кратковременную 135 Вт в 4-Омную нагрузку. Кроме того, усилитель оснащен полным комплектом защит и встроенным режимом mute.
На выходе рис.1
присутствует ограничитель тока – проволочный SQP резистор. Система SPiKe, реализованная в LM3886, позволяет от него отказаться.
Для удобства сведения параметров каналов и уменьшения габаритов усилителя в качестве буфера использован популярный вакуумный двойной триод 6Н23П-ЕВ. Его отличают низкое напряжение питания, актуальное в данной схеме, и вместе с тем, неплохое звучание. Хотя приходится признать – в данном случае его применение далеко от классического.
Из собственных соображений в плату были внесены следующие особенности:
С учетом всех вышеизложенных соображений, схема приняла следующий вид (рис.2
):
Здесь элементы.
.
,
..
,
..
а также клеммы
CN1..CN.
– общие для обоих каналов. На каждый канал также приходится по половине двойного триода
6Н23П-ЕВ
.
Здесь на несколько секунд отвлечемся от схемотехники УМ и рассмотрим блок питания, чтобы больше к этой теме не возвращаться.
Для питания всей схемы служит четырехполярный блок питания с общей землей и независимой обмоткой нагрева, схема которого представлена на рис.3:
Диодные мосты выбираются либо готовые, либо собираются из диодов импонирующих вам типов, все от Д213 до диодов Шоттки. Для ±36 V 0,2 A –.
.
на напряжение не менее 200 В и ток не менее 4 А. Для ±27V 4 A –
..
на напряжение не менее 100 В и ток не менее 8 А. Для накала –
..
на любое напряжение и ток не менее 4 А. Такое, казалось бы завышение параметров неслучайно. Дело в том, что, несмотря на пиковый запас у диодов, ток во время зарядки емкостей превышает номинальный в разы. А вот цена у диодов или готовых мостов уже различается несильно, поэтому для собственного спокойствия экономить не советую.
Емкости.
1,..
(на напряжение не менее 50 В),
.5,..
(на напряжение не менее 35 В),
..
(на напряжение не менее 16 В)– импортные электролитические типа К50-35.
.3,.4,.7,.8,.10
– типа К73-17 на 63 В.
В качестве трансформатора может использоваться любой силовой с габаритной мощностью не менее 200 Вт, удовлетворяющий указанным на схеме параметрам токов и напряжений во вторичных обмотках (ток накала не менее 0,8 А на одну лампу).
Кроме того, возможно использование двух отдельных трансформаторов. Одного – мощного для питания УМ, и другого для питания лампы. Второй может выбираться из ряда унифицированных ламповых «.
рансформаторов
.
нодно-
.
акальных». У меня используется
ТАН1
.
Итак, оба канала удалось уместить на одну печатную плату размером 130х80 мм. Собранный модуль (без дополнительных блокировочных емкостей.
8,..
) выглядел так (
рис.4
).
Симпатично, правда?
Оригинальная раскладка элементов приведена на рис.5:
Теперь несколько слов о деталях
и тонкостях сборки.
Резисторы
Большинство резисторов требуют подбора в пары по каналам с точностью хотя бы 1%. Этим условиям вполне удовлетворяют резисторы серии С2-23. Итак, подбора требуют.
.
,
.3....
. Причем
..
,
..
и
..
лучше использовать металлопленочные типа МЛТ, ОМЛТ или импортные аналоги.
Резисторы.
.
и
.10
подбора не требуют. Могут быть типа МЛТ-0,25, С1-4 или С2-23 на 0,125/0,25 Вт.
.11
и
.12
– импортные на 2 Вт. Выходная индуктивность мотается поверх
.11
, одетого в изоляционный кембрик, проводом в эмалевой или эпоксидной изоляции диаметром 0,6-0,8 мм до заполнения и припаивается к ножкам резистора. Хотя я в данном случае резистор
.11
не устанавливал. Вместо него была запаяна катушка, намотанная на ручке надфиля и содержащая 15 витков провода диаметром 0,8 мм.
VR
.
,
VR2
– сдвоенный переменный резистор. В моем случае – Тайвань на 44 клика, подобранная с точностью 0,5% из 5 штук.
Конденсаторы
.
.
,
..
,
..
,
..
,
.10
– полярные электролитические типа К50-35, лучше импортные известных марок. Однако схема не содержит электролитов в звуковой цепи, что значительно улучшает звучание, уменьшает критичность элементарной базы и увеличивает надежность системы в целом.
С1
– 16 В,
С3
– 100 В,
С8-С10
– 50 В.
.
.
,
..
,
..
,
.11
– металлопленочные типа К73-17.
..
– на 250 В, остальные – на 63 В.
С2
– металлопленочный или металлобумажный максимально доступного качества, желательно не хуже полипропиленового. Допустимое напряжение также не ниже 63 В. Хотя и с конденсатором типа К73-17 эта схема звучит отлично.
С6
– керамика, желательно без пьезо-эффекта. Типа КМ или дисковые. На крайний случай, конечно, и К10-17Б подойдут, но худший вариант представить сложно.
Активные компоненты
Усилительная ИМС LM3886 может быть заменена на аналогичные по цоколевке, с учетом особенностей каждой. Чисто теоретически, схема работает с любой МС, построенной по принципу мощного ОУ. Внимание!
На корпусе МС – минус питания!
Лампа RO
.
6Н23П-ЕВ меняется на 6Н23П или импортный аналог ECC88. Устанавливается в керамическую или любую другую панельку, предназначенную для монтажа на печатной плате, либо на шасси УМЗЧ и соединяется с платой медными проводниками.
Кроме того, учитывая современные веяния в дизайне, были разработаны отдельные усилительные блоки на LM
3886
, которые устанавливаются на радиатор внутри корпуса УМЗЧ, а лампа устанавливается в специальную панельку, располагаемую на крышке корпуса. В таком варианте вся обвязка ламы (
..
,
..
, 2x
..
,
..
,
..
) выполняется навесным монтажом прямо на выводах панельки. А затем уже экранированным сигнальным кабелем присоединяется к блокам усиления мощности. Не забудьте заземлить экран лампы.
Печатная плата одного канала УМ дана на рисунке 6:
Поскольку на прогрев лампы уходит около 5 с, все эти 5 с вход усилителя “висит в воздухе”. В это время на выходе присутствую все мыслимые наводки и весьма ощутимый рокот. Избежать этого можно двумя способами – задействовав для задержки включения цепь mute или реле. В обоих случаях управляющим сигналом будет биполярный транзистор с RC-делителем в базе. Если задержка недостаточна, просто увеличьте номинал.
.
.
Схема такой задержки дана на рисунке 7:
Кроме того, на момент моделирования у меня под рукой валялись реле TR
81
фирмы
TTI
. Под них была разведена печатная плата. Ее рисунок также можно использовать в качестве ориентировочного для разводки под любое понравившееся вам реле с нормально разомкнутой контактной группой. Компоновка платы дана на
рис.8.
Детали:
VR
.
– на напряжение питания обмотки реле. Можно брать чуть выше (примерно на 2 В – падение на транзисторе). В моем случае 12 В, т.е. стабилизатор
7812..7815
.
С2
– на напряжение плеча питания УМ.
С1
– выше напряжения стабилизации
VR.
Данная защита подключается к положительному плечу питания УМ (мощный трансформатор). К реле подключается отрицательный вывод питания и соединенные вместе цепи mute обоих каналов усилителя (или всех, если каналов больше).
Итак, наконец, ЗВУЧАНИЕ
Этот усилитель очень понравится поклонникам “лампового звука”. Сразу в глаза бросается отличный вокал, проработка сцены и ее невероятная для транзисторных усилителей глубина. В отличие от типичного звука LM3886, в данном включении ВЧ не замылены. Звучат очень тонко и точно. Серебро и хрусталь не размазываются, как в неинвертирующем включении. Также нельзя не отметить наличие плотного, собранного и мощного, но чрезвычайно проработанного баса, чего так трудно всегда было добиться от LM-ки. Джаз и Блюз звучат настолько проникновенно, что при прослушивании не раз ловили себя на том, что по спине бегают мурашки.
Звучание этого усилителя нельзя назвать абсолютно точным при многочастотном сигнале, однако это звучание намного приятнее слуху, чем различные “сверхлинейные” конструкции с коэффициентами искажений в тысячные доли процента.
Подытожив: Этот усилитель предназначен для музыки, а не для измерительных комплексов. Его объективные свойства сомнительны, однако его звучание и динамический диапазон настолько завораживают, что при слове “векторный измеритель нелинейных искажений” хочется плеваться.
Москва 2006 (Lincor
.nobox.inbox.ru
)
Компанию Magnat сложно назвать новичком на аудиорынке, но периодически она удивляет своей смелостью – берется за совершенно неведомые ей направления. И добивается успеха.
Бульдог — собака добродушная, но непреклонная. Именно бульдожья морда красовалась на логотипе Magnat с самого начала ее существования (правда, десять лет назад бульдог ушел с логотипа). Компания была основана в 1973 г. в Кельне инженером-энтузиастом Райнером Хаасом (Rainer Haas) и количество его сотрудников в то время не превышало 60 человек. В течение 70-х Magnat вошел в ряды ведущих производителей акустических систем, а в 1983-м вышел на рынок Car Audio. Автомобильная электроника — это то, с чем долгое время ассоциировался этот бренд, но в 2007-м спокойствие Hi-Fi-игроков было потревожено неожиданным дебютом.
Гибридная демократия
Реализовать идею гибридных конструкций немецким инженерам также удалось в классической Hi-Fi-линейке усилителей (MA400, МА600, МА800, МА1000) и даже в более «демократичных» моделях — аудиосистеме МС 2, CD-ресивере МС 20 и SACD-ресивере MC 1.
Лампово-транзисторный MA 1000 мощностью 80 Вт на канал имеет более традиционный, в отличие от RV 3, дизайн. Его предварительный каскад построен на двух двойных триодах ECC82, прошедших 60-часовой фабричный прогрев. На выходе стоят транзисторы Toshiba. В БП установлены 4 электролита по 10000 мкФ и «тороидальник». В пару к MA 1000 рекомендуется соответствующий ему по параметрам CD-проигрыватель MCD 1050.
Гибридный лампово-транзисторный усилитель Magnat MA 1000 (со снятой крышкой)
Усилители MA 800, MA 600 и MA 400 используют аналогичную лампово-транзисторную базу. Интегральник MA 800 отличается от MA 1000 мощностью (2 х 75 Вт при 8 Ом), имеет топологию схем типа «двойное моно», «пред» на лампах ECC82 и выход на сильноточных транзисторах Sanken. Каждый канал питается от отдельной обмотки тороидального трансформатора. На алюминиевой панели имеются окна для ламп и такие же элементы управления, как у MA 1000. Круглый OLED-дисплей оснащен парой индикаторов, указывающих на использование одного из входов MM/MC-фонокорректора. Модель MA 800 получила аналогичную коммутацию, но не имеет выхода предусилителя.
Две лампы ECC82 на входном каскаде Hi-Fi-усилителей Magnat линейки MA
Младшие «гибриды» MA 600 (2 х 55 Вт, 8 Ом) и MA 400 (2 х 32 Вт, 8 Ом) отличаются другим дизайном, используют только одну лампу ECC82 в предварительном каскаде и тоже имеют полупроводниковый выход. В MA 600 встроен ЦАП Burr-Brown и модуль Bluetooth с поддержкой aptX для lossless-форматов. Присутствует полный набор аналоговых и цифровых входов, включая разъемы для MM-фонокорректора и асинхронный USB-порт (24 бит/192 кГц). Замыкающий серию MA 400 получил MM-фонокорректор с малошумными ОУ и инфразвуковым фильтром. В БП имеются два конденсатора по 10000 мкФ.
CD-проигрыватель Magnat MCD 1050 с ламповым предусилителем
В линейку Magnat входит гибридный CD-ресивер MC 20 с одной лампой ECC88 во входном каскаде и микросхемами Thomson Audio на выходе. Модель собрана в алюминиевом корпусе с деревянными боковинами, имеет CD-привод, AM/FM-тюнер с RDS и развитую коммутацию, включая USB-порт, входной мини-джек, выход под сабвуфер и др. Встроенный усилитель развивает 30 ватт на канал. Доступен комплект MC 2, включающий в себя MC 20 и два полочных спикера. Гибридный SACD-ресивер MC 1 мощностью 2 х 60 Вт, оснащен аналогичной лампой на входе, а на выходе имеет транзисторы Sanken.
Гибридный CD-ресивер Magnat MC 20
Ставка компании Magnat на гибридные усилители принесла ей вполне заслуженный успех. В настоящее время Magnat выпускает компоненты для Car Audio, ДК, Hi-Fi и даже налаживает производство наушников — судя по последним данным из тестовой лаборатории в г. Пульхайм-Браувейлер недалеко от Кельна. Этот бульдог еще поучит молодых новым фокусам.
- Мягкое, детальное и чистое звучание
- Прекрасная передача вокала, сцены и объема
- Простая конструкция, не требует настройки
- Полный комплект защит, реализованный на кристалле микросхемы
- Высокая концептуальность – в роли токового буфера выступает вакуумный двойной триод. Достигнута максимальная линейность ФЧХ и АЧХ, использовано инвертирующее включение с Т-ООС.
- Основа – популярная МС LM3886 производства National Semiconductors
- Средняя мощность – 68 Вт/4 Ом. Пиковая – 135 Вт.
Усилительные микросхемы серии LM обладают наилучшим звучанием среди аналогов. Это относится и к флагманским моделям разного уровня, таких как LM1875, LM3876 и ее логическому продолжению – LM3886. В авторской статье продолжена полемика на тему схемотехники и разработок Thorsten-а. Рассматривается усилитель на основе LM3875. Ее наилучшее звучание, стабильность и линейность достигается при инвертирующем включении. Однако это включение при работе на классическое выходное сопротивление источника обладает рядом минусов. Вкратце: с увеличением частоты растет нелинейность АЧХ и фазы. Это обусловлено тем, что при инвертирующем включении сигнал должен поступать от источника тока, а CD-плееры и звуковые карты имеют выходное сопротивление около 200 Ом. Источник тока на полевых транзисторах тоже отпадает ввиду высоких потерь, высокой входной емкости и выраженной нелинейности. С этой задачей удачно справляется токовый буфер на триоде.
Кроме того, такого рода буфер имеет коэффициент усиления по напряжению меньше 1. Виду этого глубина ООС самой микросхемы уменьшена, что также крайне благоприятно сказывается на качестве звучания. Известно, что глубокая ООС, реализованная классическим делителем, огрубляет и мертвит звук. В схеме, предложенной Расмуссеном (рис.1
), введена Т-образная ООС, которая увеличивает входное сопротивление по инвертирующему входу и позволяет уменьшить заземляющее сопротивление по прямому входу. Минусом такого подхода является увеличение шумов и наводок, но это первое впечатление. Если разводка и экранирование усилительного блока выполнены должным образом, наводки будут практически незаметны.
Теперь рассмотрим, что меня лично не устроило в оригинальной схеме.
В качестве УМ у автора установлена LM3875. Ее недостатки – несовершенная защита, работа только на 8-Омную нагрузку, малая мощность. Вместо нее была выбрана МС LM3886 с полным комплектом защит, мощным выходным каскадом, позволяющим отдавать долговременную мощность 68 Вт и кратковременную 135 Вт в 4-Омную нагрузку. Кроме того, усилитель оснащен полным комплектом защит и встроенным режимом mute.
На выходе рис.1
присутствует ограничитель тока – проволочный SQP резистор. Система SPiKe, реализованная в LM3886, позволяет от него отказаться.
Для удобства сведения параметров каналов и уменьшения габаритов усилителя в качестве буфера использован популярный вакуумный двойной триод 6Н23П-ЕВ. Его отличают низкое напряжение питания, актуальное в данной схеме, и вместе с тем, неплохое звучание. Хотя приходится признать – в данном случае его применение далеко от классического.
Из собственных соображений в плату были внесены следующие особенности:
С учетом всех вышеизложенных соображений, схема приняла следующий вид (рис.2
):
Здесь элементы.
.
,
..
,
..
а также клеммы
CN1..CN.
– общие для обоих каналов. На каждый канал также приходится по половине двойного триода
6Н23П-ЕВ
.
Здесь на несколько секунд отвлечемся от схемотехники УМ и рассмотрим блок питания, чтобы больше к этой теме не возвращаться.
Для питания всей схемы служит четырехполярный блок питания с общей землей и независимой обмоткой нагрева, схема которого представлена на рис.3:
Диодные мосты выбираются либо готовые, либо собираются из диодов импонирующих вам типов, все от Д213 до диодов Шоттки. Для ±36 V 0,2 A –.
.
на напряжение не менее 200 В и ток не менее 4 А. Для ±27V 4 A –
..
на напряжение не менее 100 В и ток не менее 8 А. Для накала –
..
на любое напряжение и ток не менее 4 А. Такое, казалось бы завышение параметров неслучайно. Дело в том, что, несмотря на пиковый запас у диодов, ток во время зарядки емкостей превышает номинальный в разы. А вот цена у диодов или готовых мостов уже различается несильно, поэтому для собственного спокойствия экономить не советую.
Емкости.
1,..
(на напряжение не менее 50 В),
.5,..
(на напряжение не менее 35 В),
..
(на напряжение не менее 16 В)– импортные электролитические типа К50-35.
.3,.4,.7,.8,.10
– типа К73-17 на 63 В.
В качестве трансформатора может использоваться любой силовой с габаритной мощностью не менее 200 Вт, удовлетворяющий указанным на схеме параметрам токов и напряжений во вторичных обмотках (ток накала не менее 0,8 А на одну лампу).
Кроме того, возможно использование двух отдельных трансформаторов. Одного – мощного для питания УМ, и другого для питания лампы. Второй может выбираться из ряда унифицированных ламповых «.
рансформаторов
.
нодно-
.
акальных». У меня используется
ТАН1
.
Итак, оба канала удалось уместить на одну печатную плату размером 130х80 мм. Собранный модуль (без дополнительных блокировочных емкостей.
8,..
) выглядел так (
рис.4
).
Симпатично, правда?
Оригинальная раскладка элементов приведена на рис.5:
Теперь несколько слов о деталях
и тонкостях сборки.
Резисторы
Большинство резисторов требуют подбора в пары по каналам с точностью хотя бы 1%. Этим условиям вполне удовлетворяют резисторы серии С2-23. Итак, подбора требуют.
.
,
.3....
. Причем
..
,
..
и
..
лучше использовать металлопленочные типа МЛТ, ОМЛТ или импортные аналоги.
Резисторы.
.
и
.10
подбора не требуют. Могут быть типа МЛТ-0,25, С1-4 или С2-23 на 0,125/0,25 Вт.
.11
и
.12
– импортные на 2 Вт. Выходная индуктивность мотается поверх
.11
, одетого в изоляционный кембрик, проводом в эмалевой или эпоксидной изоляции диаметром 0,6-0,8 мм до заполнения и припаивается к ножкам резистора. Хотя я в данном случае резистор
.11
не устанавливал. Вместо него была запаяна катушка, намотанная на ручке надфиля и содержащая 15 витков провода диаметром 0,8 мм.
VR
.
,
VR2
– сдвоенный переменный резистор. В моем случае – Тайвань на 44 клика, подобранная с точностью 0,5% из 5 штук.
Ламповый дебют
Двухтактный усилитель Magnat RV 1 унаследовал все лучшее от ламповой классики 60-70 гг. Топология строилась на малошумных двойных триодах 12AX7EH и лампах 12AU7 в предварительной секции, а также на пентодах EL34 в выходном каскаде. Даже имелся MM/MC-корректор на 4-х 12AX7EH. Идею о разработке полноценного лампового усилителя подсказал конструкторам экспорт-менеджер Audiovox Марио Лоде (Mario Lode), влюбленный в группу AC/DC. Вслед за RV 1 последовал удачный 50-ваттный усилитель RV 2 с тщательно отобранными в пары двойными триодами-драйверами 12AX7 (ECC82), 12AU7 (ECC82) и выходными тетродами 6550. Примечательно, что все лампы для усилителей были произведены в Саратове.
Первый гибридный лампово-транзисторный усилитель от Magnat — RV 1, выпускался в период с 2007 до 2012 года
Еще одним смелым решением «магнатовцев» стала мысль о внедрении предварительного контура с двойными триодами ECC88 (6922) в выходные цепи SACD-проигрывателя, что привело к созданию модели MCD 850 с ЦАПом Burr-Brown PCM1796 и трансформатором с R-образным сердечником в блоке питания. Двойные триоды 6922 здесь не выступают в роли усилителей, а отвечают за преобразование сопротивления, позволяя получить низкий импеданс на выходе. То же самое относится и к CD-проигрывателю MCD 1050, использующему аналогичные лампы. Модель оснащена апсемплером, ЦАПом Burr-Brown и может работать как внешний ЦАП с входами S/PDIF и USB (24 бит/192 кГц).
Создание «ламповых» предыскажений
Более серьезное предложение заключается в получении на выходе транзисторного усилителя спектра гармоник, близкого к таковому для лампового усилителя. Однако предлагается сделать это довольно примитивным, если не сказать грубым, способом. Предлагается установить на входе транзисторного усилителя ламповый предусилитель, который часто называют «облагораживающим». В транзисторных усилителях глубокая ОООС охватывает обычно весь оконечный усилитель, чувствительность которого составляет около 1 В. Это значит, что при использовании CD-проигрывателя или магнитофона никаких дополнительных каскадов усиления на входе не требуется. Введение лампового предусилителя в тракт потребует ослабления его выходного сигнала до начального уровня и таким образом понизит соотношение сигнал-шум.
Чтобы этого избежать, предлагают устанавливать на входе транзисторного усилителя не усилительный каскад, а катодный ламповый повторитель с единичным коэффициентом усиления по напряжению. Установка лампового каскада на входе транзисторного усилителя действительно может оказать некоторое положительное влияние на воспроизведение музыки за счет увеличения входного сопротивления, хотя повышает чувствительность к электромагнитным наводкам. Формирование «ламповых» предыскажений с большим удельным вкладом второй гармоники может замаскировать (но не устранить!) нечетные гармоники на выходе транзисторного усилителя. Такой прием используют не только радиолюбители, но и некоторые фирмы.
Рис. 2.11. Усилитель на мощных интегральных микросхемах с ламповым буферным каскадом на входе
Например, (Австралия) предлагает усилитель на интегральных микросхемах LM3886 с входным ламповым буфером (катодный повторитель на лампе 6DJ8, аналог 6Н23П) по цене 1150 Евро. Фотография этого усилителя со снятой верхней крышкой показана на рис. 2.11. При самостоятельном изготовлении стоимость деталей такого усилителя в стереоварианте (без учета стоимости корпуса) не превысит 100 долл. США, включая силовой трансформатор (до 30 долл.) и качественный потенциометр «Alps» (25 долл.), а трудозатраты составят несколько рабочих дней.
Вынужден разочаровать любителей легких решений в звуковоспроизведении. Не только простое включение LM3886 совместно с ламповым буфером, но даже более «продвинутый вариант» не позволили получить звучание, близкое по естественности и динамичности к моему упомянутому 10-ваттному ламповому однотактному усилителю. Самый «продвинутый вариант» — мостовой усилитель* мощностью до 100 Вт на канал на паре LM3886 в инвертированном включении с использованием электролитических конденсаторов Elna Silmic в блоке питания, тороидального трансформатора мощностью 300 Вт, предельно краткого тракта обратной связи в виде резистора на ножках микросхемы и лампового буфера с использованием зарубежных ламп ЕСС88.
Завышенная по сравнению с выходной мощностью в несколько раз мощность силового трансформатора— одна из рекомендаций фирмы »Sacura Systems». Предельное укорочение проводников в цепи общей отрицательной обратной связи— рекомендация многих разработчиков.
Сравнение происходило в помещении площадью 25 м2 при одинаковых уровнях громкости. Ламповый усилитель явно обеспечивал более яркий, насыщенный, «выпуклый» звук. Правда, компоненты лампового усилителя при мощности в несколько раз меньшей, чем лампово-транзисторного «конкурента», стоят в несколько раз дороже (более 300 долл. США для лампового усилителя при использовании российских ламп КТ88 и выходных трансформаторов «Аудиоинструмент» в сравнении с примерно 120 долл. США для лампово-полупроводникового варианта).
Magnat RV 3: слушать часами
К 40-летнему юбилею Magnat в 2013-м появился флагман RV 3 (его обзор на сайте — ). Сандро Фишер (Shandro Fischer), руководитель по технической части (R&D), комментирует: «На самом деле мы обсуждали все возможные варианты, включая импульсное усиление. В какой-то момент нужно было принять решение, и тут сыграла роль персональная любовь к ламповой технике одного из наших руководителей. Но у нас не было иллюзий по поводу ламп: на них, также как и на транзисторах, можно сделать как хороший, так и плохой звук. Нам нравится гибридный дизайн, когда лампа используется в предусилителе. Возможно, она определяет всего 20% звукового характера, зато аппаратура с малосигнальными вакуумными приборами получается простой и надежной, и если все сделать правильно, музыку слушать часами приятно. А для нас это один из важнейших критериев».
Гибридный лампово-транзисторный усилитель Magnat RV 3
Модель RV 3 стала абсолютным воплощением концепции «гибридов» в линейке компании. Усилением на ее входе занимается секция SRPP (каскад с динамической анодной нагрузкой), обладающая мизерными искажениями и высокой линейностью. Здесь используется тщательно подобранная по характеристикам пара двойных триодов ECC82 российского производства, благодаря чему обеспечивается идеальная идентичность каналов с минимальным разбросом характеристик. Дискретный выход RV 3 собран на сильноточных транзисторах Toshiba. Открытый дизайн модели выполнен в индустриальном стиле и внешне похож на двигатель американских масл-каров, которые так нравятся шефу компании Шандро Фишеру. Веерообразные ребра двух симметрично расположенных на верхней панели радиаторов охлаждения напоминают иглы ощетинившегося ежа. Там же установлены ECC82, окруженные защитными кольцевыми башенками, кожух с силовым тороидальным трансформатором в 650 Вт и цилиндр, скрывающий набор конденсаторов БП.
Гибридный лампово-транзисторный усилитель Magnat RV 3 (вид сзади)
Фрезерованную 8 мм алюминиевую панель RV3 делит пополам отполированная до блеска ручка моторизованного аттенюатора громкости ALPS, тоже выполненная из алюминия. В левой части фасада находится кнопка питания и регулятор баланса, в правой — селектор входов на герконовых реле, круглый OLED-дисплей, отображающий вход, и гнездо для наушников. Усилитель выдает 150 Вт на канал (8 Ом), а высокий коэффициент демпфирования позволяет ему работать фактически с любыми спикерами. Управлять RV 3 можно с помощью металлического пульта ДУ.
Гибридный лампово-транзисторный усилитель Magnat RV 3, лампа ECC82 (слева) и алюминиевый пульт ДУ (справа)
Преимущества гибридной конструкции заключаются в том, что ламповый предварительный каскад помогает достичь естественного аналогового звучания, а транзисторный выход обеспечивает стабильность, точность, динамику и позволяет лояльней отнестись к выбору колонок. Вакуумные триоды RV 3 обладают линейной передаточной характеристикой, отличаются коротким спектром гармоник и высоким сопротивлением на входе, что помогает оптимизировать входной импеданс усилителя. В итоге удается получить натуральный оттенок звучания, вплетенный в паттерн характерной звуковой подачи современных усилителей с мощным транзисторным «выхлопом», гарантирующим точный и динамичный саунд. Кстати, Сандро Фишер убежден, что именно ламповые технологии станут «приманкой» для молодежи, поскольку даже сжатые файлы, пропущенные через триод, обретают шарм и благородство.
Лампово-транзисторный усилитель НЧ своими руками.
Делаем несложный лампово-транзисторный усилитель низкой частоты своими руками.
Усилители низкой ( или звуковой) частоты находят широчайшее применение в современном мире. Практически ни одно устройство, способное воспроизвести звук, не обходится без усилителя НЧ. Радиолюбители тему построения усилителей НЧ также не обходят стороной и изготавливают усилители НЧ как на интегральных микросхемах, так и на транзисторах и даже на радиолампах.
Номенклатура выпускаемых промышленностью интегральных усилителей НЧ огромна, и позволяет создать усилитель на любой вкус. Но, представляет определенный интерес изготовление усилителя НЧ на дискретных элементах, да еще и экзотических (как для сегодняшних дней) –электронных лампах и германиевых транзисторах.
В этой статье будет рассказано об изготовлении лампово-транзисторного усилителя низкой частоты небольшой (до 4 Вт) мощности.
Для повторения выбрана схема стереофонического усилителя НЧ из брошюры «В помощь радиолюбителю» №53, 1976 год.
Почему именно эта схема выбрана для повторения? Из-за ее очень необычного и своеобразного построения. Это лампово-транзисторный усилитель. Причем выходной каскад собран на мощных кремниевых транзисторах П702, а каскады предварительного усиления собраны на электронной лампе 6Н23П. Изюминкой схемы является очень низкое анодное напряжение лампы 6Н23П-всего 18 В. Другими словами – в данной конструкции отсутствуют опасные высокие напряжения, обычные для электронных ламп- 200…250В.
Данный усилитель не претендует на очень высокие параметры, но для бытовых применений вполне себе подходит.
Оригинальная схема лампово-транзисторного усилителя НЧ из брошюры ВРЛ № 53 представлена ниже:
Входной сигнал через конденсатор 2С1 поступает на сетку левого ( по схеме) триода лампы 2Л1. Усиленный сигнал снимается с анода и поступает ( через эмиттерный повторитель на транзисторе 2Т1) на блок регулирования тембра. Далее сигнал поступает на регулятор громкости ( резистор R1), и далее, через конденсатор 2С3, на сетку правого ( по схеме) триода лампы 2Л1. Усиленный сигнал снимается с анода и подается на базу транзистора эмиттерного повторителя 2Т2. Эмиттерный повторитель служит для согласования высокого выходного сопротивления лампы 2Л1 и относительно низкого входного сопротивления оконечного усилителя мощности. Оконечный усилитель мощности собран на транзисторах 4Т1…4Т5. В выходной ступени применены мощные кремниевые транзисторы П702. Усилитель питается напряжением минус 30 В. Аноды ламп запитаны напряжением 18 В от параметрического стабилизатора на стабилитронах 2Д1 и 2Д2.
Накал лампы 2Л1 запитан постоянным напряжением 6,3 В.
Вот, вкратце, все об усилителе НЧ из брошюры ВРЛ №53…
Описание изготовленного мною экземпляра лампово-транзисторного усилителя НЧ.
Я не ставил целью заиметь стереоусилитель, поэтому был изготовлен один канал усилителя.
Мне пришлось несколько видоизменить схему по причине отсутствия древних транзисторов П702. Усилитель я собирал как опытный образец, поэтому исключил из схемы блок регулирования тембра и эмиттерный повторитель на транзисторе 2Т1. Оконечный усилитель собран по иной схеме ввиду отсутствия, как уже указывалось, транзисторов П702.
С целью соответствия схемы духу времени ( 70-е года прошлого столетия), решено было оконечный усилитель собрать полностью на германиевых транзисторах. В выходном каскаде применены мощные германиевые транзисторы П214. Напряжение питания выбрано минус 24 В.
Изготовленный мною лампово-транзисторный усилитель имеет следующие технические характеристики:
-выходная мощность на нагрузке 5 Ом-4 Вт;
-чувствительность –около 30 мВ;
-уровень шумов и фона при закороченном входе- 20 мВ;
-частотная характеристика при неравномерности +/- 1 дБ- 50 Гц…18 кГц.
Принципиальная фактическая схема лампово-транзисторного усилителя:
Входной сигнал через конденсатор С1 поступает на сетку левого (по схеме) триода электронной лампы VL1. В качестве VL1 использована лампа двойной триод типа 6Н23П. Данная лампа содержит в одном баллоне два идентичных триода.Применение электронной лампы во входном каскаде обеспечивает получение высокого входного сопротивления усилителя при минимуме шумов. Усиленный примерно в 4 раза сигнал снимается с анода лампы и через регулятор громкости R4 подается на сетку правого (по схеме) триода лампы VL1. Далее усиленный сигнал поступает на базу транзистора VT1, на котором собран эмиттерный повторитель. Суммарный коэффициент усиления по напряжению обоих триодов лампы составляет около 16 ( по 4 на каждый каскад). Лампа работает при низком анодном напряжении-около 20 В. Накал лампы питается постоянным напряжением 6 В. Для питания накала лампы VL1 применен интегральный стабилизатор типа 7906 (не путать с 7806) на напряжение 6 В, который предназначен для работы в цепях, где на общий провод подан плюс источника питания. Ток накала лампы составляет около 300 мА, поэтому интегральный стабилизатор необходимо установить на небольшой радиатор.
Разумеется, можно применить и питание накала ламп от соответствующей по напряжению обмотки силового трансформатора.
Эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 служит для согласования высокого выходного сопротивления лампы VL1 с низким входным сопротивлением оконечного усилителя. Оконечный усилитель собран по традиционной схеме полностью на германиевых транзисторах. В выходном каскаде работают транзисторы типа П214, установленные на радиаторы:
Налаживание усилителя не составляет особого труда.
Режимы работы лампы и транзисторов указаны на схеме. Каскады предварительного усиления наладки не требуют и при исправной лампе работают сразу.
Подбором резистора R14 устанавливают на средней точке оконечного усилителя напряжение, равное половине напряжения питания-минус 12 В. Ток покоя (примерно 40 мА ) устанавливается подбором резистора R15.
Печатная плата изготовлена методом ЛУТ:
Расположение основных узлов на плате :
Поскольку этот усилитель собирался как экспериментальный прототип, регулятор усиления я разместил прямо на плате. В других случаях этот регулятор, конечно же, размещается на передней панели устройства.
Общий вид собранного лампово-транзисторного УНЧ:
Для получения большей выходной мощности можно вместо использованного мной оконечного усилителя ( выделен на принципиальной схеме пунктирным прямоугольником) применить более мощный. Схем подобных усилителей полно в интернете-здесь есть простор для творчества.
Этот лампово-транзисторный усилитель НЧ изготовлен был по просьбе моего товарища для озвучивания радиопередач в гараже))).. Но он может быть применен и как внешний УНЧ для ноутбука, планшета и тому подобное. К нему можно даже подключить электрогитару, или создать на его основе комбоусилитель для электронных музыкальных инструментов.
Небольшое видео о работе этого лампово-транзисторного усилителя НЧ:
www.myhomehobby.net
Но, как показывает суровая практика, далее наступают мучительные годы поисков совершенства, бессонные ночи и опухшие уши. Ведь правильный ламповый аппарат необычайно чувствителен к каждому компоненту и при подборе оных результат чаще всего абсолютно непредсказуем. На моей практике, к примеру, неоднократно случалось отказываться от общепризнанных дорогих разъемов в пользу совершенно безымянных китайских экземпляров, потому что именно этот китайско-марсианский сплав металлов именно в этой схеме давал наиболее волшебный результат!
И особенная головная боль в истории с ламповыми усилителями с трансформаторным выходом возникает в процессе подбора акустики, ибо, как показывает опыт, то, что с одними колонками дает воистину божественный результат, с другими может дать самый отвратительный звук, который вы только слышали. А подбирать колонки, меняя их, как шнуры, согласитесь, не так-то просто.
Но годы идут, и голова седеет, да и лень-матушку никто не отменял… Вот именно на стыке таких полярных соображений и родилась эта схема, предназначенная для тех, кто желает побыстрее начать наслаждаться музыкой, максимально сократив время и мучения на этапе изготовления усилителя.
Кто виноват и что делать?
Как известно ключевым звеном усилителя мощности является выходной трансформатор, от него зависит 50, если не 70 процентов звучания аппарата. Изготовление «высокохудожественного» трансформатора сравнимо с изготовлением скрипки, и это отнюдь не преувеличение. Так что сделать достойный трансформатор в домашних условиях далеко не каждому под силу. К тому же именно сложные и нелинейные амплитудно-частотные и резонансные процессы, возникающие во взаимодействии трансформатора с акустической системой, порождают капризность и сложность подбора пары усилитель-колонки. Хотя, конечно, если такой подбор успешно удался, мы в итоге и получаем этот пресловутый замечательный звук. Попытаемся проанализировать ситуацию: на мой взгляд, ключевым моментом является тот факт, что трансформатор является, по сути, конвертором сопротивлений и позволяет высокоомному ламповому каскаду быть нагруженным на низкоомный динамик, т.е. лампа как бы «чувствует» акустику, что и дает во многом красивый звук. Есть ли у нас возможность обойтись без трансформатора, сохранив при этом данный принцип? Оказывается, есть! Это всем известный эмиттерный повторитель. Он является по сути конвертором сопротивлений, и его входное сопротивление зависит от того, что «делается» в эмиттерной цепи. На базе эмиттерного повторителя и была разработана следующая схема (см. рис. 1).
Описание и параметры
В этой схеме реализован золотой принцип хайэнда — максимальная краткость и простота звукового тракта.
Рис.2. Схема ступенчатого регулятора
При проектировке данного регулятора ставилась задача получить максимальное качество.
И действительно, в цепи источник — сетка лампы всего один резистор и ни одного контакта, в цепи сетка — земля один резистор и один контакт. Правда, в итоге мы имеем изменяющееся от 17,3 до 29,5 кОм входное сопротивление усилителя, но для большинства современных источников сигнала это абсолютно приемлемо. Если необходимо получить большее входное сопротивление, например, для подключения к ламповому источнику, пропорционально увеличьте номиналы всех резисторов на требуемую величину.
Сдвоенный переключатель должен быть с перемыканием соседних контактов в момент коммутации (иначе при переключении на малых громкостях будут неприятные броски громкости), его, конечно, тоже необходимо тщательно почистить и привести в порядок (посеребренные контакты необходимо чистить ученической резинкой, ни в коем случае не используйте лезвие или надфиль!).
Постоянные резисторы двухваттные, вполне подойдут МЛТ. Не поленитесь для левого и правого канала регулятора отобрать резисторы максимально близких номиналов! Монтировать их нужно прямо на переключателе.
Регулятор громкости рекомендую делать сдвоенным — это гораздо удобнее в эксплуатации, а возможность регулировать баланс в современной качественной системе, как показывает практика, вещь не нужная.
R3 — проволочный 20-ти ваттный, и учтите, что он будет значительно нагреваться!
R2 — двухваттный, можно составной (параллельно 1 Ом + 1 Ом МЛТ-2), любители «бархатности» звука могут попробовать угольные ВС. Меняя сопротивление R2 в пределах 0,2…1,2 Ома, мы будем получать различную глубину обратной связи и, соответственно, различный коэффициент усиления и уровень гармоник. Уменьшая сопротивление, мы будем получать большую чувствительность и более «теплый» и «жирный» звук, увеличивая — меньшую чувствительность и большую прозрачность.
Лампу VL1 рекомендую подыскать 60-70-х годов, при этом есть смысл послушать как простой, так и ЕВ вариант 6Н23П, они звучат по- разному. Любители особой прозрачности и легкости звучания могут попробовать ЕСС88 (цоколевка та же), в частности, старые Tesla или RFT с позолоченными ножками будут очень хороши. Лампу необходимо выбрать с низким внутренним сопротивлением так, чтобы на эмиттере VT1 было напряжение 10…12,5 В.
Составные транзисторы VT1 могут быть с любой буквой, желательно отобранные по максимальному коэффициенту передачи. КТ825 советских времен дают, на мой взгляд, более прозрачный звук, современные — более бархатистый. Можете попробовать сделать составной транзистор самостоятельно; к примеру, интересное, более мягкое звучание дает пара КТ3107И + КТ816, а большую прозрачность даст КТ3107И + КТ818 (в этом случае нужно будет подобрать лампу с большим внутренним сопротивлением, в крайнем случае, возможно, придется добавить анодный резистор). Транзистор размещается на радиаторе площадью не менее 1000 см2! Лучше не использовать электрическое изолирование транзисторов от радиатора, а разместить их на раздельных радиаторах, изолированных друг от друга и от корпуса.
С1 и С2 желательно зашунтировать неполярными конденсаторами емкостью около 1 мкФ, из наших рекомендую попробовать МБГЧ, МБГП, МБМ, КБГ — звук будет разным, и вы сможете подстроить его согласно личным пристрастиям. Особенно это резонно, если вы используете дешевые импортные электролиты. Можете попробовать отечественные электролиты советских времен, в некоторых случаях они звучат весьма интересно.
Дроссель фильтра питания L1 содержит не менее 300 витков провода 0,3…0,5 мм, намотанных на железе от сетевого трансформатора габаритной мощностью 10…20 Вт. Отличный вариант — сгоревший трансформатор от китайского магнитофона, намотанный до заполнения. Сопротивление дросселя постоянному току 1-2 Ома.
При расчете и изготовлении сетевого трансформатора учтите падение напряжения под нагрузкой! В итоге мы должны получить на верхнем контакте R3 напряжение около 22 В. «Ленивый» вариант — приобрести готовый трансформатор -10+10 В * 3 А и питать накал лампы через гасящий резистор 11,3 Ом * 2 Вт.
Диодный мост на ток 10-20 А.
Настоятельно рекомендую сначала собрать усилитель в макетном варианте со всеми предполагаемыми деталями, разъемами, проводами и припоем и отстроить его, подобрав лампу по внутреннему сопротивлению и, добившись подбором компонентов желаемого звучания, лишь затем собрать его окончательно в корпусе!
Рекомендуемый окончательный монтаж следующий (см. рис. 3).
| ^Нажмите для увеличения^ |
Рис.3. Компоновка усилителя
Детали размещаются как на принципиальной схеме, по ходу сигнала с минимальной запутанностью. Монтаж навесной, максимально используются выводы самих деталей, монтажный провод 1…1,5 мм в сечении, соединения минимальной длины. Провода накала следует скрутить вместе. Общие провода все сходятся в одной точке, расположенной рядом с С2, там же происходит заземление корпуса. Через корпус никакие токи течь не должны! Лампу VL1 можно припаять, исключив потери качества в панельке и контактах, при анодном напряжении в 12 В менять вам ее придется очень и очень не скоро.
Хороший вариант — разместить входные разъемы на передней панели рядом с R1 и VL1, а вот сетевой выключатель, наоборот, отодвинуть подальше, на заднюю панель.
VT1 и R3 должны иметь хорошую вентиляцию, т.к. в сумме на двух каналах будет выделятся в виде тепла около 60 Вт; хорошо их вынести наружу, например, на верхнюю панель, придав усилителю «винтажный» вид.
Настройка
Так как главная отладка произошла у нас на макете, то настройка готового усилителя сводится к контролю напряжения на эмиттерах VT1′ и VT2″ (мы должны получить требуемые 10…12,5 В). Проконтролируйте, чтобы усилитель не «гудел» и не возбуждался: если усилитель «гудит», проверьте правильность развода земли, экранировку и изолируйте входные разъемы от корпуса. В случае самовозбуждения на высоких частотах включите сетки VL1 через фильтры-пробки, состоящие из 15-ти витков монтажного провода, намотанных на небольших ферритовых кольцах. Сбалансировать каналы по коэффициенту усиления, в случае ощутимого разброса между триодами лампы, можно подбором резисторов R2, рекомендую использовать естественный разброс между экземплярами, а не довешивать дополнительные резисторы.
Напоследок любителям «жирности» звучания рекомендую попробовать зашунтировать R2 емкостью в 4700 мкФ, исключив обратную связь, при этом в несколько раз возрастет чувствительность усилителя и немного упадет выходная мощность. Так же скажу, что на основе этой схемы можно создать превосходный усилитель для наушников, сделав номинал R3 равным внутреннему сопротивлению оных и пересчитав соответствующим образом R2, а так же все токи и мощности.
Успехов и отличного звука!
Владислав Креймер, г. Донецк
