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 .

[Serg59]

1 , 2 в аноде-ген тока

[giv94]

cornet2 - я бы сказал каскады с динамической нагрузкой - в нагрузке анодной обычные генераторы тока на 2-х p-n-p транзисторах в каждом каскаде.

---------- Добавлено в 10:39 ---------- Предыдущее сообщение в 10:30 ----------

ешё такой вопросик - кто-нибудь ставил заместо Q1;Q2 (первый каскад выходной секции) транзисторы менее мощные, например КТ851/КТ852, у них площать кристала меньше и соответственно ток этой секции должен установиться в несколько раз меньше, чем у выходной. У меня их есть некий запас, всё думаю куда пристроить.

[Serg59]

Агеев в прототипе ставил!Можно.

[Ромик]

Агеев в прототипе ставил!

Что-то не встречал в литературе упоминаний об этом. Встречал КТ814, 815. А вот С. Лачинян в гибридник свой ставил (там тоже параллельник), но у него генераторы тока в предвыходе были.

---------- Добавлено в 10:11 ---------- Предыдущее сообщение в 10:11 ----------

Я ставил 850, 851 в классический ПП, на выходе были SC3281 и SA1302, ток покоя последних вышел около 2 А, при токе предвыхода 120 мА, так что пришлось резисторы в эмиттеры выходников ставить, что вроде как не очень. Здесь наверняка похожая картина будет, только если не нужен класс А.

[DECEMBER]

Здесь наверняка похожая картина будет

Я так понял, что здесь ток выходных можно выставить "батарейкой". При этом ток предвыхода автоматически уменьшится... Или не правильно понял?

[Ромик]

Я так понял, что здесь ток выходных можно выставить "батарейкой". При этом ток предвыхода автоматически уменьшится...

Так и будет, но если транзисторы разные (как пример в предвыходе будут 850/851), то выставив ток выходников, скажем, 200 мА, то ток предвыхода скорее всего будет слишком мал для нормальной работы.

[deemon]

Всем привет !
Отвечу сразу на все вопросы . Что касается усложнения лампового каскада , применения источников тока , бета-фолловеров , итд - я делал такие опыты ( и я писал про это в теме ) , и вот - усложнение не дало полезного эффекта . Звук от этого не улучшался , так что я оставил тот вариант , который нарисован на схеме . Я уже долгое время сам его слушаю , и менять на другой , как видно , не буду . Так что я всем советую сначала собрать каскад так , как он нарисован , а уже потом , если есть желание - попробовать другие схемы , чтобы была возможность сравнить .

Насчёт питания накала постоянным током - в этом нет никакого смысла , так как и сейчас фон пренебрежимо мал . Фон может увеличиться только при использовании некачественной лампы со слабой изоляцией катод-подогреватель - но тогда лучше всего заменить лампу . Кстати , в теме есть ответы практически на все вопросы по этому усилителю , так что - читайте тему . Вообще , единственное изменение , которое я собираюсь попробовать ( когда будет время - сейчас я занимаюсь другим проектом ) - это испробовать новую схему "батарейки" в выходном каскаде . Если получатся интересные результаты - я обязательно тут напишу об этом .

---------- Добавлено в 19:11 ---------- Предыдущее сообщение в 18:54 ----------

Я так понял, что здесь ток выходных можно выставить "батарейкой". При этом ток предвыхода автоматически уменьшится... Или не правильно понял?

Нет , это не так . На самом деле , напряжение "батарейки" определяет ток как выхода , так и предвыхода , и оба эти тока изменяются при регулировании "батарейки" одновременно и в одну сторону . Причём , при использовании одинаковых транзисторов на выходе и предвыходе - ток их будет РАВНЫЙ . Это следует из самого принципа действия каскада - так как напряжение "батарейки" приложено к переходам "база-эмиттер" как входных , так и предвыходных транзисторов , причём батарейка работает на их открывание . Понятно , что если мы к двум одинаковым транзисторам при одинаковой температуре приложим одинаковое напряжение - то и ток их будет одинаковый . Ну а различия - тут могут объясняться только несовершенством технологии транзисторов , и при использовании указанных в схеме транзисторов - обычно небольшие .

Насчёт использования на предвыходе менее мощных транзисторов - я так не делал , так как при достаточно большом токе покоя предвыхода ( таком же , как и у выходного ) - предвыход будет работать в классе А практически во всех случаях . Что очевидно полезно , и особенно для усилителя без общей ООС . Попробовать это можно , работать будет .... но лучше тоже сделать это после прослушивания основного варианта , чтобы можно было сравнить звук .

[viktor123]

Здравствуйте, **deemon**. Этот усилитель у меня работает так же по первой схеме, звуком доволен. Есть лампы 6э5п , хотелось бы попробовать этот SRPP с полевиками на выходе. Вот такой вариант, как Вы думаете?. Предлагают вторую лампу перевести в тетродное включение, что то изменится в лучшую сторону?.

[deemon]

Здравствуйте, **deemon**. Этот усилитель у меня работает так же по первой схеме, звуком доволен. Есть лампы 6э5п , хотелось бы попробовать этот SRPP с полевиками на выходе. Вот такой вариант, как Вы думаете?. Предлагают вторую лампу перевести в тетродное включение, что то изменится в лучшую сторону?.

Я в теме про тетродное включение про это как раз и написал - в смысле , что не советую Там возникнут проблемы с режимом ламп , притом зависимые от раскачки каскада , и простого способа их решить - я не нашёл . А если учесть , что в моих опытах это вообще не дало улучшения звука - то зачем ? Каскад и так нормально работает , ИМХО дальше менять схему смысла нет .

Что же касается полевиков на выходе - такой вариант я не пробовал , так что ничего тут сказать не могу .....

[DECEMBER]

Нет , это не так

Мой пост был относительно менее мощных в предвыходе... Минусы понятны, но в принципе для небольших мощностей приемлимо? (Скажем, выход - в компактном варианте с небольшими радиаторами... )

[deemon]

Для небольших мощностей - думаю , что приемлемо ... особенно , если радиатор маловат . Но в любом случае , надо будет обязательно после сборки послушать усилитель при разных токах покоя ( регулируя его "батарейкой" ) , и заметить , при каком токе покоя звук достигает хорошего уровня . Для тех транзисторов , что у меня - это примерно по 100-110 ма на транзистор , ну а при других - возможно получится другое значение тока .

---------- Добавлено в 09:16 ---------- Предыдущее сообщение в 08:58 ----------

Кстати , о "батарейке" .... мне ещё некоторое время назад пришла в голову забавная мысль , что можно ввести в "батарейку" положительную обратную связь по току и сделать её выходное сопротивление - нулевым и даже отрицательным . Теоретически , это помогло бы более точно удерживать смещение выходных транзисторов и сделать более мягким переход из класса А в класс АВ при возрастании тока нагрузки , а возможно , помогло бы уменьшить и другие искажения каскада . Сделать это можно проще всего , немного изменив второй вариант "батарейки" ( по схеме Шиклаи ) , добавив туда один транзистор ... но пока , к сожалению , нет времени этим заниматься . Тут же надо всё тщательно проверить , понятное дело - так что надо будет провести некоторые опыты и измерения .

[giv94]

deemon, спасибо за советы, выхлоп я повторю Ваш, только на радиаторах от процов с обдувом, а вот лампу за неимением такх ламп свой по такой схеме, собрал лампу по такой схеме, попробовал на нагрузку 15к, вроде получилось, буду выход делать. Собираю модулями в корпусе от старого 486 компа, любю часть можно будет менять.

[giv94]

deemon насче тэлектронной батарейки с отрицательным сопротвлениеми - это думаю перебор, максимум нулевое, потому что отрицательное сопротивление, это уже ввод обратной связи в транзисторную часть и значит вылезут спектры транзисторов, а наша цель максимально их ослабить

[Дмитрий С]

Здравствуйте.
В отпуске доделал усилитель по схеме deemon. Присоединяюсь к положительным отзывам усилителя Zarathustra. Спасибо автору за интересный проект.
Постарался сделать как можно короткий звуковой тракт. Ламповый и выходной каскад, сделан навесным монтажом, питание каналов полностью раздельно.
Конструкция усилителя модульная, которые крепятся на каркас, состоящий из четырёх планок закреплёнными между передней и задней панелей.

Если кому интересно выкладываю схему задержки питания:

За основу, схема задержки взята от сюда:http://klausmobile.narod.ru/projects/pr_01_mamont_r.htm
Алгоритм срабатывания реле: К1 включает накальный транс, через 3.5 минуты К2 включает анодный транс, через 10 сек К3 включает транс выходного каскада через резисторы R4 R5, через 3 сек К4 замыкает R4 R5.
На плате Е2 сделан электронный выключатель, аналог кнопки с фиксацией.
В дальнейшем добавил плату Е3 на ней реализована индикация работы усилителя на двух светодиодах.
В режиме "stanby" горит красный; при нажатии S1 "power" К1 срабатывает, подается накал, красный мегает; после срабатывания К2 подаётся анодное напряжение,красный мигает с удвоенной частотой; далее срабатывает К3 включается ВК, красный перестаёт мигать, плавно зажигаеться синий; К4 срабатывает, горит синий.
Светодиоды находятся в ручке громкости.

[jett]

Вот такой вариант, как Вы думаете?.

viktor123, а из каких соображений выбраны проходные ёмкости 6,8+6,8 мкф? Там ведь входное каскада на ПТ на НЧ около 50 ком... Т. е. хватило бы и 0,5+0,5 мкф без потерь на НЧ.
Кстати, вместо каскада на Т1 у меня стояли два диода 4148 и без проблем. Тогда нет надобности в С6. У этих транзисторов уход тока покоя при нагреве очень небольшой, так что там можно даже просто резистором обойтись, что я тоже пробовал.
Правда, в конечном итоге перешёл на пару 2sk1530/j201, имхо, дающую более сбалансированный звук, особенно по части баса, не требующую, к тому запараллеливания.

[LANOV]

Здравствуйте, Дмитрий! (приятное совпадение Вашего имени с именем автора схемы Заратустра).
Конструктив и исполнение выше всяческих похвал, практически профессионально-промышленная разработка.
Практически готовый образец для массового выпуска этого изделия (в таком конструктиве).
К сожалению в нашем отечестве запустить в производстово что-либо стоящее практически невозможно (проще качать газ и нефть и продавать за бугор и оттуда завозить китайское творчество).
Судя по информации Вы проживаете в Москве и я в Москве (в районе метро Кунцево).
Если для Вас возможно, то можно было бы познакомиться и послушать наши изделия (я сейчас строю второе изделие, первое работает уже год и никаких проблем).
На странице 58 пост 1145 есть мой адрес почты, тел. 89031206539.
С уважением, Леонид Новиков.

[Дмитрий С]

Конструктив и исполнение выше всяческих похвал

Спасибо.
В этом проекте главным упором, было сделано на все требования автора, конструкцию корпуса и применяемых радиоэлементов.

[giv94]

Дмитрий С - Добрый день! - Круто! Какие у вас напряжения в выходной секции и какую вы получили максимальную амплитуду напряжения и на какой нагрузке, то есть какую пиковую мощность можно снять с такой секции, радиаторы то я смотрю а вас от теристоров ватт на 250 без обдува. Что за емкости белые под болты установлены?

---------- Добавлено в 15:46 ---------- Предыдущее сообщение в 15:23 ----------

Дмитрий С. ещё в догоночку по схеме включения - у вас там схема Е2 избыточна. Или как резерв ?

[Дмитрий С]

Круто!

Спасибо.
Напряжение на ВК 58,2V относительно минусовой клеммы С9 , пульсация 0,25V амплитудное, переменка на трансе 45V без нагрузки, ток на смещении 0,21А. При нагрузке 8 Ом на выходе, без видимых искажений 53,5V амплитудное, на ВК 55,5V,пульсация 0,6V амплитудное, на трансе переменка 44,4V.
Конденсаторы RIFA PEH 169 15000x63V.
Плата Е2 используется на половину, второй триггер не используется, сначала хотел сделать коммутатор на два входа, потом отказался от коммутатора. Можно вместо Е2 применить кнопку с фиксацией, подключив к 1и3 контакту разъёма XR1 на плате E1.

[giv94]

И Вам Дмитрий С спасибо, кондеры видать отменные, у меня на сдвоенных кондерах CaPXoN 10000/63V на нагрузке 5А пульсации в амплитуде получились чуть больше 1.5В, пришлось ладить электрнный фильтр. А как электронная кнопка , у ней нет защиты от дребезга, я бы связь с инверсного выхода триггера на D-вход пустил через интегрирующую RC - цепочку, чтоб исключить дребезг контактов, который неизбежно появится, когда контакты окислятся, токи то мизерные и очистки контактов нет.

---------- Добавлено в 22:29 ---------- Предыдущее сообщение в 22:26 ----------

p.s. - да и триггер питание выдерживает до 18в - можнои от 12в безболезно запитать.

---------- Добавлено в 22:36 ---------- Предыдущее сообщение в 22:29 ----------

p.s. Вот как здесь - http://www.radioland.net.ua/sxemaid-24.html

---------- Добавлено в 22:52 ---------- Предыдущее сообщение в 22:36 ----------

p.s. То есть у Вас разница между выходной амплитудой и источника питания около 2 В. А какой уровень 100 герцовых пульсаций наложенных на выходной сигнал максимальной амплитуды и на половинной мощности - несмотрели ?