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 .

[stan marsh]

сделать каскад на триодах, а не тетродах?

Верхняя лампа тут в триоде, да и нижняя - практически тоже. Хитрое включение, хитрая привязка накала к земле - просто для хитрости, ни для чего больше.

[Сергей Гапоненко]

Каждый раз запинаюсь на этом месте. Пожалуйста, поясните, кто может.
Если искажения каскада SRPP на тетродах приближается к триодным за счет хитрого решения, то почему их не приблизить тем, что сделать каскад на триодах, а не тетродах?
(Дело в выходном сопротивлении, которое на триодах будет выше? Или что еще?)

Если речь о лампах 6Э5(6)П, то ответ такой.
параллельный УТ имет не очень высокое входное сопротивление и требует приличного тока для раскачки. Нужен ламповый УН с Ку примерно 15 с вых сопротивлением порядка 1 ком
Поэтому выбор триодов ограничен.
Например 6Н8С не подходят.
Подходят из пальчиковых 6С3П (на пределе), один триод в баллоне), 6Н6П, 6Н30П (Ку на пределе, очень дорога), 6С45П.
6Э5(6)П в триодном режиме хорошо звучит и имеет низкое внутреннее сопротивление и мю около 30.
Ее открыл Анатолий Манаков.

Думаю, что хорошие рез-ты дадут пентод 6П9 (металлич корпус) и возможно 6Ж4 (по памяти, могу ошибиться в названии). Но на 6П9 собирают Унчи, нагруженные прямо на динамик, то есть это тоже серьезное устройство в смысле потребляемого тока.

Как видите, выбор приличный. Я поэтому и советовал Вам в дриугой ветке сделать макет и отработаь на свой слух 1 канал.

Напр.,Есть положит. отзывы о двухкаскадном УН с хорошей слаботочной лампой на входе и 6С19П на выходе. Но это очень энергоемкий вариант. Да и два каскада - не смотрится в такой задаче.

Я слушал в этой схеме разные лампы и разные схемы УН. 6С3П, 6Э6П и 6С45 слушал в резистивном каскаде.
6Н6П, 6Н30П -в СРПП. В итоге остановился на 6Н30П, но вынужден был использовать мю-повторитель для повышения Ку. 6Э6П и 6С45П в СРПП не делал. 4 баллона - приличный размер и энергопотребление - надо смотреть во имя чего. Учтите, что эти лампы требуют одновременно и приличного тока (25 мА) и приличного напряжения (Вольт 300, 150 на аноде), и тока накала. Маленькая печка... Зато большой Ку (20 легко получить).
У меня с мю повторителем на 6Н30П Ку что-то 12 примерно или 13, точно не вспомню, но на пределе для 20-25 Вт-ного УНЧа.

Все варианты звучат достойно.

Как я написал сегодня в другой ветке, в сравнении с лучшей версией УНЧа на LM3886 гибридный УНЧ без ОООС воспроизводит сцену по глубине. ЛМ3886 имеет сопоставимое хорошее звучание только со старинными плохо сведенными записями типа Битлс. То есть фактически в режиме моно. Там где фаза не так существенна, насколько я понимаю.
Гибридник без общей ООС дает объемную, слоистую звуковую картину в комнате. Звук динамичнее, напористеее, менее окрашенный, чем ламповый однотактник и при этом в несколько раз дешевле (нет вых трансов и дорогих мощных ламп). За это их и любят. Плюс малое число деталей, не нужны печатн платы, только аккуратный электротехнич монтаж и слесарные работы.

[deemon]

Верхняя лампа тут в триоде, да и нижняя - практически тоже. Хитрое включение, хитрая привязка накала к земле - просто для хитрости, ни для чего больше.

Если бы я тут что-то делал "для хитрости" - я бы уж такого накрутил , что "мама не горюй"

В этом усилителе , напротив , все решения принимались , исходя из двух целей - звук и надёжность . И если даже какое-то решение кажется "непонятным" - так это значит , что надо просто лучше подумать ... Вот например , насчёт "триодного" включения - тут же вполне ясный смысл . Обычный триодный каскад , это , как всем известно - просто каскад на одиночном триоде , с резистивной или индуктивной нагрузкой . Но выходное сопротивление такого каскада - примерно такое же , как внутреннее сопротивление лампы ( триода ) . У лампы 6Э5П ( 6Э6П ) в триодном включении - это примерно 1 ком . Выходной же каскад на транзисторах - требует для раскачки более низкоомного "драйвера" - и как тут лучше поступить ? Можно конечно поставить после триода катодный повторитель на другом триоде . Схемотехнически - это вполне корректно ... но вот опыты показывают , что звук от этого ухудшается . Применить каскад SRPP ? Но он тоже , в изначальном виде уступает по "звуковой сигнатуре" одноламповому каскаду на хорошем триоде .... ну а что мы видим тут ? Тут у нас SRPP на тетродах , притом верхний включён как триод , нижний же - остаётся тетродом , и экранная сетка включена на выход каскада . То есть , мы имеем тут местную ООС , но не классического вида , а на экранную сетку - то есть , каскад стремится , за счёт своего петлевого усиления , поддерживать на выходе такое напряжение , какое было бы на выходе одиночного триодного каскада с характеристиками 6Э5П , только более мощного . Ведь если мы сделаем триодный каскад из одиночного тетрода - то экранную сетку мы включим опять же на выход каскада , которым в этом случае является анод этой же лампы . Вот так я и рассуждал , когда придумал этот вариант схемы ... но тут же мало придумать , надо ещё и провести опыты - сравнить звук с другими вариантами . Я провёл опыты с несколькими независимыми экспертами , на разных музыкальных жанрах , в итоге этот вариант оказался по звуку предпочтительнее прочих - вот он и попал в финальный вариант УНЧ . Оказался бы он хуже - пришлось бы искать другой . А если просто "придумывать для хитрости" ... так можно слишком далеко зайти , знаете ли

P.S. Ну а что касается включения накалов с конденсаторами на землю - так это и есть самый нормальный вариант включения накальных цепей , это легко обосновать законами физики , тут и никакой "эзотерики" не надо Просто фон при таком включении получается наименьший , что и практика подтверждает - фон в правильно собранном усилителе действительно мизерный .

[stan marsh]

deemon, неубедительно. Для меня, во всяком случае. Ладно, дело хозяйское.

[deemon]

Я слушал в этой схеме разные лампы и разные схемы УН. 6С3П, 6Э6П и 6С45 слушал в резистивном каскаде.
6Н6П, 6Н30П -в СРПП. В итоге остановился на 6Н30П, но вынужден был использовать мю-повторитель для повышения Ку. 6Э6П и 6С45П в СРПП не делал. 4 баллона - приличный размер и энергопотребление - надо смотреть во имя чего.

А тут как раз есть , во имя чего ... очень даже есть
Так что советую всё же попробовать 6Э5(6)П именно в SRPP , и кстати именно в "хитром" варианте , да .

---------- Сообщение добавлено 16:37 ---------- Предыдущее сообщение было 16:29 ----------

deemon, неубедительно. Для меня, во всяком случае. Ладно, дело хозяйское.

Ну уж пардон , на всех не угодишь ...

[U.L.F.]

Если бы я тут что-то делал "для хитрости" - я бы уж такого накрутил , что "мама не горюй"

В этом усилителе , напротив , все решения принимались , исходя из двух целей - звук и надёжность . И если даже какое-то решение кажется "непонятным" - так это значит , что надо просто лучше подумать ... Вот например , насчёт "триодного" включения - тут же вполне ясный смысл . Обычный триодный каскад , это , как всем известно - просто каскад на одиночном триоде , с резистивной или индуктивной нагрузкой . Но выходное сопротивление такого каскада - примерно такое же , как внутреннее сопротивление лампы ( триода ) . У лампы 6Э5П ( 6Э6П ) в триодном включении - это примерно 1 ком . Выходной же каскад на транзисторах - требует для раскачки более низкоомного "драйвера" - и как тут лучше поступить ? Можно конечно поставить после триода катодный повторитель на другом триоде . Схемотехнически - это вполне корректно ... но вот опыты показывают , что звук от этого ухудшается . Применить каскад SRPP ? Но он тоже , в изначальном виде уступает по "звуковой сигнатуре" одноламповому каскаду на хорошем триоде .... ну а что мы видим тут ? Тут у нас SRPP на тетродах , притом верхний включён как триод , нижний же - остаётся тетродом , и экранная сетка включена на выход каскада . То есть , мы имеем тут местную ООС , но не классического вида , а на экранную сетку - то есть , каскад стремится , за счёт своего петлевого усиления , поддерживать на выходе такое напряжение , какое было бы на выходе одиночного триодного каскада с характеристиками 6Э5П , только более мощного . Ведь если мы сделаем триодный каскад из одиночного тетрода - то экранную сетку мы включим опять же на выход каскада , которым в этом случае является анод этой же лампы . Вот так я и рассуждал , когда придумал этот вариант схемы ... но тут же мало придумать , надо ещё и провести опыты - сравнить звук с другими вариантами . Я провёл опыты с несколькими независимыми экспертами , на разных музыкальных жанрах , в итоге этот вариант оказался по звуку предпочтительнее прочих - вот он и попал в финальный вариант УНЧ . Оказался бы он хуже - пришлось бы искать другой . А если просто "придумывать для хитрости" ... так можно слишком далеко зайти , знаете ли

P.S. Ну а что касается включения накалов с конденсаторами на землю - так это и есть самый нормальный вариант включения накальных цепей , это легко обосновать законами физики , тут и никакой "эзотерики" не надо Просто фон при таком включении получается наименьший , что и практика подтверждает - фон в правильно собранном усилителе действительно мизерный .

Точно такой же эффект, если не лучше, дадут два резистора 150-200ом включённые также, как и конденсаторы в Вашей схеме. Но с одним но, такое прокатит только для нижней лампы. Накал верхней лампы через среднюю точку из резисторов нельзя заземлять, а нужно подать на неё положительный потенциал примерно 80-100В от резистивного делителя с анодного питания. Тут просто правила безопасности. Допустимое паспортное напряжение между накалом и катодом у 6Э5П 100вольт. В Вашем варианте с конденсаторами этой проблемы нет, что возможно для кого-то просто проще.
Вместо 6Э5П можно много ламп применить. Субъективно слуховой результат, это уже дело другое. Не спорю, что 6Э5П могли показать тут лучший результат. Вполне могли. Интересно попробовать например СРПП на 6Ж43П. В результат на 6С45П,6С3П и им подобных в српп не очень верю, боюсь, что выйдет сухо и пресно до зубной боли. Да вообще много чего можно попробовать, лишь бы выходное сопротивление каскада было 200-500ом и усиление примерно 20-30раз. Может кому-то и что-то другое понравится.
Себе буду собирать именно на 6Э5П(лежит коробочка 79го года), а там может и ещё что попробую. Пока детальки для каменной части ещё не приехали.
Кстати, давно хотел спросить, а какая чувствительность получилась у Заратустры с српп на 6Э5П?
И ещё... Какие диоды в выпрямительном мосте вых. каскада? Переменка от транса вольт 50 примерно?

[Сергей Гапоненко]

.... Да вообще много чего можно попробовать, лишь бы выходное сопротивление каскада было 200-500ом и усиление примерно 20-30раз. Может кому-то и что-то другое понравится.
Себе буду собирать именно на 6Э5П(лежит коробочка 79го года), а там может и ещё что попробую. Пока детальки для каменной части ещё не приехали.

Наверное, до 1 ком вых сопрот приемлемо.

[U.L.F.]

Наверное, до 1 ком вых сопрот приемлемо.

Ну выходное сопротивление 1кОм выйдет и у каскада на 6Э5П в триодном включении с резистором в аноде. Но автор почему-то ведь сделал выбор в сторону српп. Не поверю, что он не пробовал.

[Сергей Гапоненко]

Сергей Гапоненко, в момент включения/выключения может генерить, и нужно посмотреть ПХ. И надо тут будет почистить .... тема не про ЛМку

Согласен. спасибо за беседу. Впечатления про LM написал утром в ветке про "ЛМ и не только" .Чищу!

[deemon]

Точно такой же эффект, если не лучше, дадут два резистора 150-200ом включённые также, как и конденсаторы в Вашей схеме. Но с одним но, такое прокатит только для нижней лампы. Накал верхней лампы через среднюю точку из резисторов нельзя заземлять, а нужно подать на неё положительный потенциал примерно 80-100В от резистивного делителя с анодного питания. Тут просто правила безопасности. Допустимое паспортное напряжение между накалом и катодом у 6Э5П 100вольт. В Вашем варианте с конденсаторами этой проблемы нет, что возможно для кого-то просто проще.

Не , такой эффект резисторы не дадут , притом по двум причинам . Во-первых , конденсаторы тут не только симметрируют напряжение накала относительно земли , но и в некоторой степени подавляют ВЧ помехи . А во-вторых , резисторы привязывают потенциал накала строго к земле , но катоды-то у нас не на земле сидят . Нижний чуть приподнят , а верхний - вообще на +200 вольт , примерно ... ну и вот что получается - после прогрева ламп напряжение на конденсаторах установится таким , что ток утечки между катодом и подогревателем данной лампы - в среднем за период станет равным нулю . Потому что если он не будет в среднем нулевой - то конденсаторы будут и дальше заряжаться этим током , пока он не обратится в ноль , так или иначе . Ну а когда средний ток нулевой , то и амплитуда токов утечки получится минимальной - отсюда и минимальный фон . А чтобы добиться того же с резисторами - надо поставить ещё один переменный резистор с анодного питания , с его ползунка подавать на среднюю точку тех двух резисторов ( ещё кондёр на землю туда ) , и притом ещё для каждой лампы желательно это напряжение отрегулировать по минимальному фону . А с двумя кондёрами - и деталей меньше , и работает лучше , и регулировать не надо - всё автоматически

---------- Сообщение добавлено 18:04 ---------- Предыдущее сообщение было 17:59 ----------

Ну выходное сопротивление 1кОм выйдет и у каскада на 6Э5П в триодном включении с резистором в аноде. Но автор почему-то ведь сделал выбор в сторону српп. Не поверю, что он не пробовал.

Ну да , 1 ком у выхода будет именно с одним триодом на 6Э5П . У SRPP гораздо меньше , около 300 ом . Но я конечно пробовал и вариант на одной лампе - в гибриде он по звуку проиграл . А вот например для ГМ-70 - у меня оказался оптимальный вариант именно с одним триодом , питание +400 вольт , в аноде резистор 15 ком . Ну так оно и понятно - у лампы же входное сопротивление побольше , чем у параллельного каскада на выходе , это конечно если лампа работает без сеточных токов ...

---------- Сообщение добавлено 18:09 ---------- Предыдущее сообщение было 18:04 ----------

Кстати, давно хотел спросить, а какая чувствительность получилась у Заратустры с српп на 6Э5П?
И ещё... Какие диоды в выпрямительном мосте вых. каскада? Переменка от транса вольт 50 примерно?

Усиление лампового каскада в Заратустре - примерно 30 раз . Диоды выпрямителя - там можно разные ставить ... одно время у меня работали советские КД213 , потом заменил на какие-то мощные Шоттки . Переменка на выходе транса для выходного каскада - в идеале 50 вольт ( при выпрямленном напряжении 70 вольт ( +-35 , как на схеме ) , но в реальности надо чуть добавить на потери в диодах и на "завал" верхушек синусоиды в сети .

[kekss]

мой Zarathustra работает от 27в, это не критично? купил радиатор 10мм а греется только до примерно 35гр

[bondar100]

Еще небольшой вопрос о питании. Тут на схеме питания QUAD есть конденсаторы по 470 нФ, между обмотками силового трансформатора и средней точкой. Стоит ли в Заратустре добавить таковые? (Они для подавления помех?)

[U.L.F.]

Не , такой эффект резисторы не дадут , притом по двум причинам . Во-первых , конденсаторы тут не только симметрируют напряжение накала относительно земли , но и в некоторой степени подавляют ВЧ помехи .

Резисторы тоже симметрируют. А ВЧ помехи... ну и какой вред от них косвенному накалу, да и откуда им там взяться то?

А во-вторых , резисторы привязывают потенциал накала строго к земле , но катоды-то у нас не на земле сидят . Нижний чуть приподнят , а верхний - вообще на +200 вольт , примерно ... ну и вот что получается - после прогрева ламп напряжение на конденсаторах установится таким , что ток утечки между катодом и подогревателем данной лампы - в среднем за период станет равным нулю . Потому что если он не будет в среднем нулевой - то конденсаторы будут и дальше заряжаться этим током , пока он не обратится в ноль , так или иначе . Ну а когда средний ток нулевой , то и амплитуда токов утечки получится минимальной - отсюда и минимальный фон . А чтобы добиться того же с резисторами - надо поставить ещё один переменный резистор с анодного питания , с его ползунка подавать на среднюю точку тех двух резисторов ( ещё кондёр на землю туда ) , и притом ещё для каждой лампы желательно это напряжение отрегулировать по минимальному фону . А с двумя кондёрами - и деталей меньше , и работает лучше , и регулировать не надо - всё автоматически

Два резистора с средней точкой, это классика, и всё там замечательно работает. Никакой переменник не нужен, просто делитель, чтоб получить от анодного питания вольт 80-100 потенциал на накале. Четыре конденсатора в любом случае наверное дороже симметрирующих резисторов млт. Как заядлый ламповик сделаю себе на резисторах с подёмом накала верхней лампы и заземлением накала нижней лампы, мне так привычней. Но... в принципе можно и конденсаторы попробовать, я этот вариант не отвергаю.
Спасибо за ответы.

---------- Сообщение добавлено 19:41 ---------- Предыдущее сообщение было 19:40 ----------

мой Zarathustra работает от 27в

27В на оба плеча?

[kekss]

27В на оба плеча?

трансформатор 20в, одно обмотка на канал

[U.L.F.]

трансформатор 20в, одно обмотка на канал

А не маловато? После выпрямления то выйдет всего вольт по 13-14 на каждое плечо вых. каскада, т.е. общее вольт 26-28?

[mellowman]

трансформатор 20в, одно обмотка на канал

Может поэтому там всё трещит?

[U.L.F.]

У меня тут ещё возникает вопрос к автору или к тем, кто собирал усилитель, а не нужна ли заземлённая средняя точка на вторичной обмотке силового трансформатора, питающей транзисторный вых. каскад?

[mellowman]

Нужна 1 обмотка. С неплавающей землёй будет постоянка на выходе

[U.L.F.]

Ух... и правда.

[fakel]

Тут у нас SRPP на тетродах , притом верхний включён как триод , нижний же - остаётся тетродом , и экранная сетка включена на выход каскада .

Без ООС на экр сетку выходное сопро каскада равно Ri верхней лампы, т.к. тетрод внизу не дает замкнуться местной ООС, превращающей верхний этаж в подобие катодного повторителя. С ООС на экр сетку это сопро уменьшается пропорционально глубине ООС, т.е. пропорционально усилению экр сетки