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 .

[deemon]

Так что его (разделительный) скорее надо увеличить и сильно.

Не , скорее надо уменьшить - до 2 мкф , как собственно изначально на схеме показано ... ну или оставить 4 мкф , но уменьшить резисторы на входе ВК , с 30 до 15 ком .

[variator]

Offтопик:
киса, Юрий! Есть разговор!
Я почти никогда не делаю как надо, а все по своему. Достал макет оконечника, но он не по теме ветки, но все равно "про наших баранов", поэтому здесь, только мелким шрифтом.
Есть на макетке параллельный повторитель, только с классическим, токовым смещением. Без обратной связи выходное сопротивление не измерял, понятно, что "видимое", нагрузку подкидываем = напряжение на осцилле падает...
Припаял опер, повторителем. Цель такая, ВК с ООС, 100%, с выхода на инверт-вход. Питание ВК два конденсатора 4700мкФ, ср. точка висит. Нагрузка = 2 Ом.
1. Расчетная частота среза ("по выходу")=8.5 Гц (если не ошибаюсь, считается два по 4700 по переменному току параллельно).
2. На входе 2.2 мкФ. На входе же опер 5534. Запитан не инвертирующий вход его от резистивного делителя по 3.3 к (зашунтированных кондерами) через резистор 10 к. Потому что это близко к среднестатистическому входному сопротивления параллельника и потому, что для ne5534 больше 20 кОм нельзя. То есть входное сопротивление повторителя=10 кОм.
Расчетная частота среза "по входу" = 7.2 Гц.
1+2 = Измеряю напряжение на выходе ВК на "ха-ха" и с нагрузкой 2 ома. Выходное сопротивление на 160 Гц = 0.01 Ом,
на 20 Гц= -0.24 Ом (минус, отрицательное). Измерение В3-38, от звуковой карты 1500 мВ амплитуды, на пределе (1В) измерял в конце шкалы, очень трудно глазом между делениями шкалы дроби намечать, так что 0.01 - это не интересно, а отрицательное весьма заметно, ну пусть с погрешностью.
3. Меняю входной конденсатор на 1 мкФ, Фср=16 Гц => Rвых=-0.36 Ом (20 Гц) и =-0.25 Ом (10 гц)
Генератор WG 1.50 может до 10-и герц, стрелка дрожит.
4. Поскольку с уменьшением входной емкости выходное сопротивление увеличилось (отрицательное увеличилось!) подпаиваю к 2.2 еще 4.7 (фактически, измерено 5 мкф, в сумме 7.27, к73-16) Фср=2.2 Гц. (Фср "выхода"=8.5 Гц, не изменить).
Выходное сопротивление =-0.08(3) Ом (20 Гц) и -0.35 (10 Гц)
5. Свх=11.87 мкФ (изм.) Фср=1.34 Гц ==> Rвых=-0.026 Ом (20 Гц) и -0.22 Ом (10Гц).
Где то до 200 герц отклонение стрелки трудно заметить, далее вверх конечно же под нагрузкой падает, все по классике, доли Ома.
.......
Вы думаете это все?!
Средняя точка стабилитронов опера была на "земле". Перепаиваю на выход ВК, цель такая, плавающее питание опера для увеличения выходного напряжения и т.д. Ниче не возбудилось, не изменилось....
Припаял резисторы для усиления... и получаю снова минус 0.33 ом на 20 Герц.

Я, , ниче не утверждаю, правдуматкой не рублю, просто поделился измерениями. И измерения нужно делать тщательно и аккуратно. На "диком" монтаже легко с проводами на косячить, с разводкой.

[киса]

Всем добрый вечер. Сегодня решил, что нужно закрыть вопрос с величиной ёмкости разделительного конденсатора. А заодно и измерить полосу воспроизводимых частот моей Заратустры без входного фильтра.
Для чистоты эксперимента я решил повторить измерения в том же ключе, что и прошлый раз. Напомню как я это проводил. В режиме авто смещения (274 Ома + 560 мкФ полимерный конденсатор) в цепи катода. С генератора Г3-118, с 600 Ом-ного выхода на вход правого канала, где удалён входной фильтр, подаётся сигнал частотой 1 кГц, Urms=1,0 В. Вращая ручку громкости устанавливается на нагрузке 6,2 Ома выходное напряжение 10,0 В. Потом переключается генератор на другую частоту или диапазон с контролем уровня входного сигнала, а на выходе измеряется полученное значение. Измерение проводилось в значениях RMS. Верхняя часть таблицы отображает, что увеличение ёмкости разделительного конденсатора с 3,8 мкФ до 5,3 мкФ даёт ещё больший коэффициент усиления на низких частотах.

Потом я отсоединил ёмкость 3,8 мкФ, оставив только 1,5 мкФ и решил изменить условия эксперимента. Ручку громкости выкрутил на максимальное значение, дабы исключить из цепи сигнала регулятор громкости, а на вход подал сигнал 0,5 В (RMS) частотой 1 кГц. По полученному значению выходного напряжения можно вычислить коэффициент усиления УН. Вот тут хорошо видно, что на частоте 100 кГц уменьшение Ку совсем незначительное, а на низких частотах амплитудно-частотная характеристика не растёт с уменьшением частоты, а стала линейной.

Кстати Ку лампы 6Э6П оказался в районе 22-25. Не маловато ли для данной лампы? Если кто найдёт ошибку в моих измерениях прошу сообщить. Буду признателен.

В таблице указано, что задымился резистор 10 Ом, это который обычно устанавливается на выходе ВК последовательно с конденсатором 0,1 мкФ.


variator Большое Вам спасибо. Вы выполнили большую работу. Не буду утверждать, но мне кажется, что отрицательное выходное сопротивление и есть положительная обратная связь. Это можно использовать как корректор Линквица для подъёма НЧ при применении закрытого ящика или для открытого акустического оформления. Нужно слушать с ней и без неё. Кому как больше понравится.

Решил себя проверить и подал на вход Заратустры 10 Гц.
Сразд.=1,5 мкФ, Uвх=0,5 В, Uвых_хх=13,6 В, Uвых_{6,2 Ом}=12,5 В.
Сразд.=3,8 мкФ+1,5 мкФ, Uвх=0,5 В, Uвых_хх=16,5 В, Uвых_{6,2 Ом}=15,7 В.
Вроде отрицательного выходного сопротивления у меня не наблюдается. Наверно не там я его ищу.

[NikolayG]

увеличение ёмкости разделительного конденсатора с 3,8 мкФ до 5,3 мкФ даёт ещё больший коэффициент усиления на низких частотах.

Потом я отсоединил ёмкость 3,8 мкФ, оставив только 1,5 мкФ

А R2,R3(на входе ВК) какого номинала у вас стоят при ёмкости 3,8 мкФ и меняли их значение при увеличении\уменьшении ёмкости?

[киса]

А R2,R3(на входе ВК) какого номинала у вас стоят при ёмкости 3,8 мкФ и меняли их значение при увеличении\уменьшении ёмкости?

Резисторы R2 и R3 по 20кОм плюс подстроечные резисторы по 10 кОм. Их значения не изменял.

[NikolayG]

Их значения не изменял.

Для чистоты эксперимента надо их тоже изменять.Не зря же Дмитрий(deemon) рекомендует это делать.

[deemon]

Потом я отсоединил ёмкость 3,8 мкФ, оставив только 1,5 мкФ и решил изменить условия эксперимента. Ручку громкости выкрутил на максимальное значение, дабы исключить из цепи сигнала регулятор громкости, а на вход подал сигнал 0,5 В (RMS) частотой 1 кГц. По полученному значению выходного напряжения можно вычислить коэффициент усиления УН. Вот тут хорошо видно, что на частоте 100 кГц уменьшение Ку совсем незначительное, а на низких частотах амплитудно-частотная характеристика не растёт с уменьшением частоты, а стала линейной.

Ну так я потому и советовал выше - поставить ёмкость 2 мкф , как указано на схеме ... и также верно то , что если по каким-то причинам убирать ёмкость 4 мкф нежелательно ( например , нет меньших кондёров такого же качества ) - тогда лучше заменить резисторы 30 ком на входе ВК на 15 ком , чтобы постоянная времени была оптимальной . Важна же не сама ёмкость , а постоянная времени , понятное дело ...

[variator]

киса, у Вас все правильно. "Выходная" постоянная (частота среза) около 1 герца, так как конденсаторы нужной емкости, а входная частота среза выше. Там, если не ошибаюсь, должно быть T(out)=T(in)*Ku.

[frad]

Закрыл.

[киса]

frad, Поздравляю с окончанием проекта, а я вот всё ищу свой звук. Самое интересное, что теперь когда почти достиг вершины понял, что мириться с подзуживанием силовых трансформаторов нельзя. Раньше это и не замечалось, а теперь это отвлекает от восприятия музыки.
Какой окончательный вариант схемы УН реализовал в данном проекте?

[frad]

frad, Поздравляю с окончанием проекта, а я вот всё ищу свой звук. Самое интересное, что теперь когда почти достиг вершины понял, что мириться с подзуживанием силовых трансформаторов нельзя. Раньше это и не замечалось, а теперь это отвлекает от восприятия музыки.
Какой окончательный вариант схемы УН реализовал в данном проекте?

Спасибо.
Все практически по авторской схеме на двух 6Э5П без транзистора.
В катоде Элна Церафайн 1000мкФ 10В и 270 Ом. и 2мкФ 400В КЗК белые.
Собрана так же плата на одной лампе и бсп. На ее основе планирую собрать двухблочный вариант Заратустры. ТАН 16 уже у меня есть.
Всем спасибо кто участвовал в проекте, Дмитрию, Владимиру низкий поклон.

[NikolayG]

если по каким-то причинам убирать ёмкость 4 мкф нежелательно ( например , нет меньших кондёров такого же качества ) - тогда лучше заменить резисторы 30 ком на входе ВК на 15 ком , чтобы постоянная времени была оптимальной . Важна же не сама ёмкость , а постоянная времени , понятное дело ...

Приведу ещё один довод в пользу соблюдения указанных соотношений.Поставил разделительный конденсатор 2,7 мкФ.Перед настройкой симметрии напряжений в плечах УМ,выставил суммарное сопротивление(подстроечными сопротивлениями) R2 и R3 по 33 ком.При настройке уменьшал одно из них,для достижения симметрии.Разброс между значениями R2 и R3 в итоге оказался больше 10%.При прослушивании в динамиках наблюдался шум на расстоянии уха 5-7см от них.После установки сопротивления подстроечников в ноль(R2,R3 по 20 ком) и увеличения одного из них для настройки симметрии,шума не стало слышно совсем.Для наглядности приведу схему.

[Serge_L]

frad, а что у Вас за акустика?
Если не секрет, конечно!
Спасибо!

[frad]

frad, а что у Вас за акустика?
Если не секрет, конечно!
Спасибо!

АС А. Александрова Opti327.

[киса]

Все практически по авторской схеме на двух 6Э5П без транзистора.
В катоде Элна Церафайн 1000мкФ 10В и 270 Ом. и 2мкФ 400В КЗК белые.
Собрана так же плата на одной лампе и бсп. На ее основе планирую собрать двухблочный вариант Заратустры. ТАН 16 уже у меня есть.
Всем спасибо кто участвовал в проекте, Дмитрию, Владимиру низкий поклон.

И я присоединяюсь к низкому поклону.
Спасибо большое, что всё так подробно описали. Я слушал различные жанры музыки с лампами 6Э6П-ДР(они при прогреве под звяки вали колокольчиками), менял на 6Э5П но сильной разницы в качестве звуковоспроизведения не заметил. Поскольку у меня не было Элна Церафайн 1000мкФ 10В, то остановился на смещении батарейкой. Сегодня поставил между лампами полевой транзистор BSP129 и услышал другой звук УН. Поставлю тумблер для переключения вариантов с полевиком и без. Будем слушать и делать выводы.
Всем спасибо.

[SAPR]

Теме 12 лет, а все никак с постоянными времени не разобрались
Все нижеописанные напряжения - относительно земли.
Uвх - напряжение на входе (перед разделительным конденсатором), Ux - напряжение после конденсатора, оно же и на выходе повторителя (для простоты).
U1 - переменное напряжение на + шине питания, U2 - переменное напряжение на - шине питания.
Имеем два простеньких уравнения для переменки:
s*C1*(Uвх-Ux) + (U1-Ux)/R1 +(U2-Ux)/R1 = 0 и
Ux/R + U1*s*C2 +U2*s*C2 = 0, здесь s - комплексная частота. Обозначим постоянные времени как t1 = C1*R1, t2 = C2*R
После несложных преобразований :
K=Ux/Uвх=s²/(s²+2s/t1+1/(t1*t2)) - это передаточная функция ФВЧ 2 -го порядка.
Причем резонансная частота (круговая) фильтра равна корню квадратному из 1/(t1*t2), а добротность равна 0.5*(корень квадратный из (t1/t2))

[Serge_L]

О, какие люди!)))

SAPR,

[mellowman]

ФВЧ 2 -го порядка.

Ну это и без всяких формул видно

Причем резонансная частота (круговая) фильтра равна корню квадратному из 1/(t1*t2), а добротность равна 0.5*(корень квадратный из (t1/t2))

А это полезно

[киса]

Добрый всем вечер.
Предлагаю всем счастливым обладателям плат двухлампового УН разводки LepekhinV опробовать звучание с транзистором BSP129.
Тем более, что установка данного транзистора не изменяет топологии платы. Нужно просто снять перемычку с R2 и установить на это место резистор 62 Ома, а перемычку соединяющую затвор и сток полевого транзистора удалить. Надеюсь, что у всех с затвора полевого транзистора на анод нижней лампы установлен резистор R6=270 Ом. Вот его трогать не надо. Да не забудьте впаять транзистор BSP129.
Какое у вас будет смещение не знаю, выбирайте сами.
Повторяю, что в истоке полевого транзистора впаян резистор 62 Ома. Напряжение на нём при включенном усилителе 1,09 В, т.е. ток через анод нижней лампы 17,58 мА. При напряжении смещении литиевой батарейкой 3,68 В, напряжении питания у меня получилось 386 В на аноде нижней лампы оказалось 187 В.
Вроде все задаваемые автором параметры соблюдены. Желаю всем приятного прослушивания.

[Dinosaurus]

1).Не знаю, здесь было или нет - мощный буфер от Д.Броски (36вт\8ом Кг=0,1%) : https://www.tubecad.com/2022/06/blog0558.htm


2). Новости "из-за занавески" : А.Чуффолли сваял гибрид https://www.diyaudio.com/community/t...lifier.393039/