Гибридный усилитель - проект Zarathustra

[deemon]

Вот , наконец-то нарисовал схему своего гибридного усилителя . Вообще , я уж не раз замечал , что мне проще сделать схему , чем её нарисовать и выложить куда-нибудь Идея этой схемы возникла 10 лет назад - сначала я обнаружил прекрасные звуковые свойства лампы 6Э5П , а потом стал пробовать её с разными выходными каскадами . Я пробовал много чего , вплоть до ГМ-70 , и тогда же решил испытать свою давнюю идейку - сделать параллельный повторитель со смещением напряжением , чтобы устранить органически присущие классическому варианту недостатки , а именно ограничение по выходному току и довольно большие потери по напряжению выхода . Результат превзошёл все ожидания . Мнение о том , что такое смещение неминуемо приведёт к тепловой нестабильности каскада - оказалось совершенно неверным . Если обеспечить тепловую связь между мощными транзисторами и диодами в источнике смещения , то проблем нет никаких , а есть только преимущества . Ток выхода в таком каскаде теперь равен входному току каскада , умноженному на произведение усиления предвыходного и выходного транзисторов , и в данном случае может достигать 15 ампер , а выходной каскад , что интересно , может работать в режиме rail-to-rail , то есть практически до напряжения питания . Кроме того , из-за жёсткой связи переходов БЭ всех транзисторов значительно улучшается симметрия каскада на высоких частотах , так как устранена несимметрия токов заряда и разряда ёмкостей переходов при резких перепадах в сигнале . А это , кроме того , позволяет устранить "ступеньку" в классе АВ , и позволяет работать без ООС с малыми искажениями . Что положительно сказывается на звуке , понятное дело

Дальше я развивал эту идею , и сделал несколько разных версий такого усилителя , отличавшихся разными вариантами входного каскада SRPP на лампах 6Э5П и выходного каскада , в том числе был и вариант выхода в чистом классе А с током покоя до 4 ампер . Несмотря на различия , у всех этих усилителей характер звука похож , что и неудивительно - концепция-то одна . Пэтому я и назвал весь этот проект одним именем - Zarathustra . Почему именно так ? Наверно , потому что характер звука этого усилителя навёл меня на эту мысль .... но это , впрочем , уже "лирика"

Насчёт особенностей схемы . Во-первых , тут применено любопытное решение каскада SRPP на тетродах . Как видно из схемы , экранная сетка нижнего тетрода включена не на его анод , как это обычно делают , получая из тетрода триод , а на выход каскада . Это позволяет охватить каскад местной ООС , притом на экранную сетку . В результате - искажения каскада SRPP приближаются к таковым у триодного каскада , что улучшает его звук . Также снижается выходное сопротивление каскада . Далее , в выходном каскаде применено не обычное двуполярное включение питания , а "виртуальная средняя точка" на конденсаторах . Это решает сразу несколько проблем . Во-первых , исключает появление постоянного тока в цепи нагрузки , во-вторых , устраняет перезаряд ёмкостей питания от диодного моста при их несимметричном разряде сигналом . Это позволяет устранить очень неприятные импульсные искажения , возникающие при работе на большой мощности и на низких частотах ( ниже 50 герц ) . Кроме того , такое решение помогает устранить помехи из-за несимметрии половинок вторичной обмотки транса питания и диодов моста . А так как земля входного сигнала подключена на среднюю точку , то и сами кондёры питания оказываются как бы "исключены" из звуковой цепи , что уменьшает их влияние на качество звука .

И ещё один нюанс - подавление фона в цепях накала . Как видно из схемы - к накальным обмоткам подключены конденсаторы по 0,22 мкф . В отличие от известного способа - подачи смещение на накал от + питания , этот вариант позволяет максимально устранить фон . Дело в том , что в моём варианте токи утечки катод-накал заряжают эти конденсаторы до тех пор , пока они не зарядятся до оптимального напряжения , при котором токи эти обращаются в ноль . А ведь именно при таком напряжении и фон будет минимальным . Получается как бы "автосмещение" накала . Кроме того , благодаря этим конденсаторам переменное напряжение накала на выводах нити делается симметричным относительно земли схемы , что тоже устраняет фон , притом без отвода от середины обмотки накала . Получается и проще , и лучше .

Надеюсь , что по схеме всё будет понятно , на все вопросы с удовольствием отвечу .



P.S. Картинку перезагрузил заново - устранил ошибку в названии транзистора .

P.P.S. Ещё раз перезагрузил картинку , исправил напряжение питания на обмотке трансформатора - правильно 160 вольт .

[LANOV]

Поддерживаю мнение корреспондента данного форума "Alexhase" по поводу УМЗЧ "ЗАРАТУСТРА".
Уважаемые участники форума будьте все же уважительными друг к другу и особенно это относится к корреспонденту под именем "ZugDuk".
Вы очень некорректно ведете дискуссии на форуме и в качестве примера привожу Ваше высказывание (других тоже очень много) свидетельствующее об уровне Вашей культуры и уровне Вашего понимания электрических процессов: " Эээ, народ, вы мне для начала просто скажите, в нарисованной мной схеме, электричество от входа до выхода дойдет ? А про ООС позже подумаем. Может и не только для постоянки, но и для всего."
Что же касаемо разработки УМЗЧ "Заратустра", то здесь следует выразить огромную благодарность Дмитрию Кирееву, создавшему эту разработку.
Схема предельно отработана им, проста в понимании, содержит предельно минимальное количество радиоэлементов и сверхповторяема.
Кроме этого Дмитрий весьма подробно и главное в корректной форме ответил на многоие вопросы, которые на форуме были заданы ему по схеме УМЗЧ.
При повторении необходимо только соблюдать общие требования по монтажу токопроводных цепей и его рекомендации.
Я высказываю свою мысль для тех, кто имеет представление о законе Ома и горит желанием построить для себя усилительное устройство высокого качественного уровня и надежности не тратя сил и средств на настройки, подгонки и т.д., что неизбежно имеет место быть при повторении схем с огромным количеством радиоэлементов ( таких схем тоже огромное количество, сырых и не отработанных, смоделированных зачастую с помощью компьютерных программ).
Что же касется мощных звуковых микросхем, то они создавалось фирмами под технологии быстрого развертывания производства бытовой звукотехники массового порядка и соответственно качество подчинялось этим требованиям, а реклама создавала и создает мифы, которые весьма далеки от истины.
В данном же случае все просто и гениально и результат превосходит все ожидания.
Затраты на комплектацию в среднем составляют от 16 до 20 тыс.рублей.
Поле для творчества тоже есть и в данном случае это касается больше сервисной стороны ( автоматики подачи сетевого питания, задержки подключения АС к выходу, плавной задержки подачи анодного напряжения на лампы, ступенчатой подачи напряжения на накал ламп, ступенчатой организации питания от сети 220V и т.д.).
В заключение: эту разработку рекомендую всем, кто хочет слушать музыку (любого жанра) на высочайшем качественном уровне, не неся практически никаких непроизводственных потерь при создании изделия.
Я утвеждаю это исходя не из умозрительных представлений, а исходя из собственного практического опыта постройки УМЗЧ по разработке Дмитрия Киреева, это первая схемотехника за всю тридцатилетнюю историю попыток повторения схем УМЗЧ, которая выдала качественный звук с первого включения, потребовав минмума настроек (выставление тока покоя и балансировки напряжений по плюсу и минусу).

[install]

Полностью согласен с Lanov. Рекомендую все же использовать 6э6п, из-за значительно дольшей долговечности работы и меньшего разброса.Так же, можно попробовать организовать смещение ламп батарейкой в сетку, как в НЭМ Аi-50.

[LANOV]

install, Здравствуй!
Обращаюсь на "ты" уже как к своему земляку (мы уже общались на этом форуме чуть ранее, я выходил на форум под псевдонимом lansib, а потом забыл пароль и вновь зарегистрировался под другим именем - LANOV).
Я достал лампы 6Э6П-ДР и ДРУ (ДРУ расшифровывается как лампа "длительной работы улучьшенная", лампа с позолоченными выводами и внутри тоже видна позолота конструктивных элементов) и теперь буду строить новый УМЗЧ Заратустра на этих лампах (еще попробую и на 6Ж43П-ДР). Работа кипит, планирую месяцев через 8-9 закончить постройку аппарата, сейчас идет пока процесс формирования комплектации и проработка чертежей элементов конструкции внутри корпуса УМЗЧ.
Корпус приобрел готовый для серверной станции (Корпус Procase B430L-B-0 черный, 4U глубина 540мм, внешн 3x5.25, без Б/П ),
должен сказать отличная вещь и очень хорошо подходит для создания аппарата, детальные фото корпуса можно увидеть на сайте www.nix.ru.
Более подробно по этой теме предлагаю продолжать через личную почту, мой адрес stopkadr47@mail.ru
ЛА.

[Glif]

Попробовал свести информацию в удобный вид. Надеюсь поможет желающим собрать усилитель.
Авторские правки принимаются и весьма желательны, если в них есть необходимость.

[aif.66]

Респект, за проделанную работу!

[Alexhase]

Я хочу внести одно замечание по поводу питания bias. Дело в том, что по моему опыту получается недостаточно напряжения питания 6В с трансформатора, необходимо 7-8В. В моем варианте было 6.4В и диодный мост DF08s. Я понимаю, что у данного моста достаточно большое падение и у меня получалось после выпрямителя 6.6В что явно недостаточно для правильной работы стабилизатора, ему необходимо мин. 7В судя по даташиту. По этой причине пришлось увеличить емкость конденсатора до 4700мкФ и использовать диоды Шоттки. После этих манипуляций питание на выпрямителе под нагрузкой 120мА (рабочий режим работы усилителя) на стабилизатор приходит необходимые 7В, но это тоже нехорошо, т.к. напряжение в сети может колебаться до 10-15% следовательно и напряжение на входе стабилизаторы изменится на тот же уровень. Просадки напряжения на обмотке трансформатора под нагрузкой не наблюдалось, значит все дело в диодных мостах. Свой трансформатор я перематывать не буду, но советую тем кто будет повторять данную конструкцию использовать трансформатор с нестандартным питанием 7-8В, выше не нужно в виду увеличения рассеиваемой мощность стабилизатором.

[fakel]

Проще использовать удвоитель

[Alexhase]

Проще использовать удвоитель

удвоитель чего, напряжения? В таком случае потребление тока будет в 2 раза больше, в 2 раза больше конденсаторов с увеличенным напряжением. В моем случае это неприемлемо по размеру. В таком случае проще использовать трансформатор с обмоткой на 9В.

[Glif]

В таком случае проще использовать трансформатор с обмоткой на 9В.

Точно. И лучше не брать трансики от современных сетевых адаптеров. У них первичка намотана впритык без допусков по напруге. При 230 уже начинают ощутимо греться и термофузы вылетают. Лучше советские взять на барахолке.

[Vla41]

В процесе эксплуатации был обнаружен лёгкий фон с частотой сети. Источником явилось пониженное напряжение сети 200в. Через латр поднял напряжение, фон исчез. Трансформатор перемотал до 7,5в. Заменил стабилизатор на LM317 . С ним можно несколько уменьшить до 4,7в не перематывая тр-р. и отрегулировать на прежний ток.

[dalidovich]

Всем привет.
Подскажите:
1. Как реализовать DC-Servo в данной разработке. К примеру реализация в ламповой части или в транзисторной части. (хочу хорошие низы, т.к. в использование в ламповой части увеличивает качество звучания).
2. Почему нет электронного фильтра питания в анодной части питания СРПП и в транзисторной части усилителя - примерно как в Зен?

---------- Добавлено в 19:31 ---------- Предыдущее сообщение в 19:07 ----------

"Батарейку" одну на два канала и электролиты (средняя точка) тоже на один канал или нужно и "батарейку и трансформатор и конденсаторы виртуальной точки отдельно для обоих?

[Glif]

Диапазон усилителя начинается в инфразвуковой области. Так что низов хватит.
Прикручивать фильтры (селекторы, компенсаторы проводов и т.п.) никто не запрещает.
На схеме один канал. Делайте выводы.

[darkman]

"Батарейку" одну на два канала и электролиты (средняя точка) тоже на один канал или нужно и "батарейку и трансформатор и конденсаторы виртуальной точки отдельно для обоих?

Для каждого канала отдельную батарейку надо, а чем не нравится виртуальная точка?
Каждому каналу нужна своя обмотка на трансформаторе.

[LANOV]

Для dalidovich!

Очень внимательно прочтите разделы пояснений Дмитрия Киреева по поводу соединения земляных точек каналов. Как уже было отмечено выше все должно быть раздельно по каналам (батарейки, накал ламп в канале, питание ВК от отдельных обмоток и даже питание ПУ на лампах предпочтительнее тоже разделить).
Для ослабления помех из сети желательно сетевой кабель изготовить самостоятельно из многожильного провода сечением 2,5 кв.мм. (провода свить в косичку, разница заметна).
Анодное питание я сформировал от отдельного транса, сделав первичную обмотку на 40 Вольт, а две вторичные на 160 Вольт. Первичную запитал от главного силового транса, обеспечивающего питание ВК, для этого сделал при изготовлении силового транса отдельную вторичную обмотку также на 40Вольт. Такое подключение существенно фильтрует помехи из сети в анодной части питания.
Кроме этого система "мягкого" старта, сформированная для силового транса автоматически обеспечивает такой же режим и для анодного транса т.е. "мягкий" режим нарастания анодного напряжения.

[dalidovich]

Спасибо за ответ.
Не ответили за фильтрацию, делал анодную фильтрацию по мотивам teady ready Юрия Новикова. Очень хороша, плюс стабилизация анодного.
Электронный фильтр по мотивам Зен есть смысл реализовать?
Так никто не реализовал DC-Servo? Там увеличивается соотношение сигнал\шум примерно на 20ДВ (в ламповой схеме) плюс усилениение стерео (от LINxа и Юрия Новикова информация).
Реализовывал серво на LM3886 с ламповым буфером. С серво очень звук порадовал.
Можно делать серво на высоковольтных операционных усилителях, но очень дорого. В инете нормальной схемы так и не нашёл, может кто подскажет.

[LANOV]

Здравствуйте, dalidovich!
На мой взгляд нужно исходить из разумной достаточности, чем больше элементов в схеме тем больше может возникать проблем в т.ч. и по надежности.
Ток потребления ПУ небольшой и просадок напряжения на кондерах фильтра вряд ли можно ожидать поскольку их емкости достаточно большие.
Если гуляет сетевое напряжение то видимо меры стабилизации стоит реализовывать на этой ступени питания.
Для фильтрации вч помех можно шунтировать электролиты пленочными кондерами примерно 0,22 мкф на 450-600Вольт (я полагаю эти методы Вам известны).
Можно конечно применять различные схемные добавки, но каждая добавка это все же нелинейный элемент, работающий со временной задержкой (пусть хоть и малой), что не может не сказаться на динамике звука.
Чем и хороша схемотехника Дмитрия Киреева, что в ней заложена разумная достаточность без потерь качества усиления звукового сигнала.
Стабилизация по анодному питанию ПУ видимо уместна когда выходной каскад (ВК) тоже ламповый и на мощных лампах, и там видимо могут быть перепады тока потребления поскольку источник питания общий ( для ПУ и ВК), как правило, в таких схемах.
Мои размышления отчасти основаны на приобретенном практическом опыте и отчасти на основе, так скажем, философских рассуждений, но критерием оценки истины всегда есть практика.
Ранее в посте выше я указывал свой эл.почтовый адрес. Будут мысли или вопросы можно будет поделиться по личной почте.

[dalidovich]

Дело в том что (могу точно в терминах ошибаться) во всех лампах при работе на НЧ наблюдаются неустранимые искажения (дребезг), связанные с природой самой лампы, уменьшить их можно только применяя интегратор (ветка про I/U на лампе, там Linx подробно описывал проблему, я не силён в терминологии и естественно ошибся в терминах). Там приведена схема с интегратором по схеме с общей сеткой.
Естественно там нет высокого напряжения как на выходе СРПП. Хочется очень переделать схему. Есть схема СРПП с интегратором на высоковольтном операционнике, цена его только как до небес. Хочется умудриться привязать К СРПП интегратор.
Я не изобретаю велосипед. Схема интегратора на усилителе Юрия Новикова проста, в реализации при доступности высококачественных деталей достаточно сильно повышает класс усилителя. Там реализация сделана в схеме LM3886. Придётся схему с интегратором Заратустры смоделировать в микрокапе, если некто не ответит.
А стабилизированное анодное питание обязательно при батарейном смещении.

Кстати есть схемка СРПП со схемой на транзисторе вместо анодного резистора нижней лампы фактически стоит электронный резистор с бесконечно большим сопротивлением. Моделирование в Микрокапе показало очень хорошие результаты по сравнению со схемой без электронного резистора. Я моделировал на 12ax7 аналогах триода 6н9с.
Эта схема уменьшает выходное сопротивление в десятки раз и значительно повышает линейность. Почти собрал осталось плату вытравить.
Это как модернизация схемы Заратустры. Переделка схемы очень простая.
В схеме фильтрации по анодному питанию Юрия Новикова очень хороша, в принципе как ни странно можно не добавлять ни резисторы ни конденсаторы в цепь накала, без них шикарно устраняет шум от переменного тока. (он ещё раньше писал, что для устранения шума переменного тока лучше заниматься фильтрацией анодного тока). А у меня усиление коэффициент усиления в СРПП на 6н9с свыше сорока (собрал на макетке сейчас разобрал для сборки).

[dalidovich]

есть возможность купить отобранные пары 2sc5200 и 2sa1943 как их лучше по паре Q2 -Q4 или Q2-Q1?

[LANOV]

Здравствуйте, dalidovich!
Предпочтительнее будет Q2-Q1, Q3-Q4 и далее Q3*-Q4*, если добавлять еще одну ступень. Я делал именно так.
Подбор проводил на стенде, изготовленному для этой цели (формат измерения был следющий: сначала устанавливал ток коллектора, а затем измерял ток базы при этом ток коллектора формировал в шести градациях 50ма,100ма,500ма,1а,1,5а, и 2а. Затем из значений измерений составил таблицу в Excel, из которой удобно было подбирать пары в любом формате. Форму таблицы могу прислать на почту Вашу, если пришлете на мой адрес сигнальное послание (мой адрес stopkadr47@mail.ru). При измерениях транзисторы крепил на радиатор чтобы избежать всяких неприятностей.
При создании нового УМЗЧ попробую в деле транзисторы MJL21193 в паре с MJL21194 (это мотороловские), а также лампы 6Э6П ДР-У и 6Ж43П.
Что касается Ваших творческих экспериментов то они, конечно же, имеют право на существование и когда схемы будут отработаны тогда можете их и публиковать, (как это сделал Д. Киреев и за это ему искренняя благодарность от меня и полагаю от других нормальных людей). Себя я не имею права позиционировать как "гуру", нет для этого никаких оснований, я делюсь только тем, что прошло через мои руки с практическим результатом.

[dalidovich]

Спасибо.
Но это не мои эксперименты, эта схема модификация СРПП и выложена в интернете. Если интересно могу дать ссылку или фото.