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 .

[киса]

StoneCo, Я вижу на аноде лампы 302 В, т.е. лампа закрыта. Какое напряжение на резисторе R9? Можешь отпаять R9 и измерить сопротивление? Какое напряжение на накале? Нить накала светится?

[StoneCo]

киса, вроде разобрался . помер полевик, слишком уж ему было жарко Можно ли слегка убавить +300в?

[V_V_V]

Можно ли слегка убавить +300в

Можно на 30-40, но на аноде все равно должно быть 185-190 в

[Mrtunets]

Всем привет!
Запустил зверя с нормальной разводкой земли. Сразу перестал заводиться в варианте с источником тока

Сегодня наконец-то нормально померил КНИ, получилось неплохо особенно в варианте с источником тока









Частотка после 5кГц на 1дБ. В обоих каналах, обоих режимах.



Куда копать? Менять проходной конденсатор? Вроде-бы стоит неплохая пленка Epcos.

[V_V_V]

Mrtunets, 0.439% на 13.5 Вт - это много.

проходной конденсатор

их нет в этом усилителе.
Качество разделительного конденсатора между УН и ВК, мало влияет на АЧХ, только его величина.
С указанными в схеме номиналами АЧХ не более 0.2 дБ в звуковом диапазоне.

[Mrtunets]

Mrtunets, 0.439% на 13.5 Вт - это много.

их нет в этом усилителе.

В смысле разделительный

Качество разделительного конденсатора между УН и ВК, мало влияет на АЧХ, только его величина.
С указанными в схеме номиналами АЧХ не более 0.2 дБ в звуковом диапазоне.

Вот и чешу репу Чудеса.

[deemon]

Вот и чешу репу Чудеса.

Так тут вопрос - чем производятся измерения ? Может быть , этот завал возникает в генераторе , или в спектроанализаторе , или как-то подключение влияет ... тут конечно на расстоянии трудно судить . Но кстати , можно же проверить , если подать сигнал с генератора прямо на измеритель , точно в той же конфигурации , но без УНЧ ...

[Mrtunets]

Так тут вопрос - чем производятся измерения ? Может быть , этот завал возникает в генераторе , или в спектроанализаторе , или как-то подключение влияет ... тут конечно на расстоянии трудно судить . Но кстати , можно же проверить , если подать сигнал с генератора прямо на измеритель , точно в той же конфигурации , но без УНЧ ...

Измерения делал профессиональной картой Scarlett Focusrite. Ессно, перед измерениями замерял АЧХ самой карты и сделал файлик коррекции.

Но в итоге похоже, нашел виновника.

Сначала ткнулся через делитель на выход УН после кондея и там завала нет. НЧ завалились, но скорее всего из-за сопротивления делителя.

Думал-думал и решил попробовать укоротить провод подключения АС и кривулька приподнялась.

В итоге повесил нагрузку так близко как мог без перепайки и завал стал -0.2Дб.




Никогда не являлся адептом "чуда" проводов, но мальца в шоке. Вроде бы акустический кабель, сечение квадрата 3 и в итоге такая КА-КА.



-Синяя - АЧХ на выходе преампа
-Та которая покраснее - АХЧ на нагрузке с проводом в 1 м
-Та которая порыжее - АХЧ на нагрузке с проводом в 15 см


Думаю как, перепаяю провод на новый, все встанет на свои места. Одного не пойму почему ВЧ завалило а не НЧ?

---------- Сообщение добавлено 05:49 ---------- Предыдущее сообщение было 05:33 ----------

deemon,
НЧ тоже немного завалены (-0.3Дб). Как думаете есть смысл попробовать увеличить емкость С2 или дело не в этом? На входе выходного каскада стоят резисторы на 33к.

[slonek]

профессиональной картой Scarlett Focusrite

Offтопик:
Как софт называется?

[install]

Никогда не являлся адептом "чуда" проводов, но мальца в шоке. Вроде бы акустический кабель, сечение квадрата 3 и в итоге такая КА-КА.



-Синяя - АЧХ на выходе преампа
-Та которая покраснее - АХЧ на нагрузке с проводом в 1 м
-Та которая порыжее - АХЧ на нагрузке с проводом в 15 см


Думаю как, перепаяю провод на новый, все встанет на свои места. Одного не пойму почему ВЧ завалило а не НЧ?

При использовании разных карт MAudio Transit, Steinberg 12 и простейших программ SpectraLab, Spectra Plus даже при использовании самодельных делителей ( примерно 1:100, Fн <1 Гц ) такой бредятины не наблюдалось. Полоса просто проверяется генератором с осциллографом.
И как влияют на "кривульку" сантиметры провода к клеммам АС, когда от этих клемм до колонок 2-3 м соединительного кабеля ?
Ищите ошибку в измерениях. Даже на простейших макетах Заратустры полоса под 150 кГц , -3 дБ.

---------- Сообщение добавлено 22:45 ---------- Предыдущее сообщение было 22:36 ----------

P.S. С нижней границей у Вас тоже ошибка. Считается на вскидку просто Fн=160/RC, где R кОм а С мкФ. В нашем случае входное R ВК можно принять 16 кОм.

[dortonyan]

Думаю как, перепаяю провод на новый, все встанет на свои места. Одного не пойму почему ВЧ завалило а не НЧ?

Ну НЧ точно "валить" не должно, кабель же добавляет индуктивность.
А что используется в роли нагрузки?

[Mrtunets]

Offтопик:
Как софт называется?

REW

---------- Сообщение добавлено 04:17 ---------- Предыдущее сообщение было 02:42 ----------

В качестве нагрузки использовался проволочный резистор 4 Ома, 50 Ватт.
Кстати, если нагрузку отключить, то по ВЧ проблем нет, все ровно, только маленький спад на 20Гц остается.
Поэтому мало вероятно, что с измерительным стендом что-то не так. Проблема вылазит именно под нагрузкой.

[киса]

Всем доброе утро. Хочу рассказать о моём опыте создания Заратустры.
Начинал я изготавливать УН на двух лампах 6Э6П-ДР с цепью авто смещения в цепи катода 270 Ом+470 мкФ Панасоник FM. Звучание мне нравилось, но при включении в течении минуты, а то и более в акустике слышались колокольчики.
Включал между лампами полевой транзистор BSP129, который снижал гармоники на выходе УН на 10-15 дБ. Но всё равно звук меня не устраивал.
Решил опробовать УН на одной лампе 6Э5П+BSP129+биполярный транзистор. Потом вместо BSP129 применял разные другие полевые транзисторы, но мне всё время казалось, что-то не то.

В оконечном варианте применил УН на двух лампах 6Э5П, смещение на батарейке 3,68 В, катод нижней лампы 6Э5П на земле. Возможно это не самый лучший вариант по гармоникам. Подбирал лампы в пары, выставлял режимы по постоянному току, сравнивал спектры ламп. От лампы к лампе меняется не только коэффициент усиления, но и спектр гармоник. При входном напряжении с генератора Г3-118 в 30 В от пика до пика, с 600 Ом-ного выхода, на холостом ходу на ВК те же 30 В. Подключаем на выходной каскад нагрузку 6,2 Ома, просадка 0,4 В.
Но даже после всех этих телодвижений меня звук не устраивал.

Начал грешить на свою акустику Yamaha NS-777. Возил усилитель к другим любителям хорошего звука и Заратустра показала себя на высшем уровне. Даже один товарищ предложил мне хорошие деньги за неё, но я отказался, сославшись, что я два года экспериментировал и вот я останусь без усилителя.

Поза вчера сделал на входном регуляторе громкости 10 кОм тон компенсацию, прибавилось немного басов и верхов, но главное отключил свой 32 битный ЦАП (не пишу какой, дабы не делать анти рекламу, может просто мне такой попался) и подал сигнал с проигрывателя CD.

Ребята, такого звука на своей акустике Yamaha NS-777 я не слышал. Это лишний раз подтвердило, что всё имеет значение для получения хорошего звука.

Спасибо Дмитрию за разработанную схему усилителя Заратустра.

Здоровья всем.

[frad]

Всем доброе утро. Хочу рассказать о моём опыте создания Заратустры.
Начинал я изготавливать УН на двух лампах 6Э6П-ДР с цепью авто смещения в цепи катода 270 Ом+470 мкФ Панасоник FM. Звучание мне нравилось, но при включении в течении минуты, а то и более в акустике слышались колокольчики.
Включал между лампами полевой транзистор BSP129, который снижал гармоники на выходе УН на 10-15 дБ. Но всё равно звук меня не устраивал.
Решил опробовать УН на одной лампе 6Э5П+BSP129+биполярный транзистор. Потом вместо BSP129 применял разные другие полевые транзисторы, но мне всё время казалось, что-то не то.

В оконечном варианте применил УН на двух лампах 6Э5П, смещение на батарейке 3,68 В, катод нижней лампы 6Э5П на земле. Возможно это не самый лучший вариант по гармоникам. Подбирал лампы в пары, выставлял режимы по постоянному току, сравнивал спектры ламп. От лампы к лампе меняется не только коэффициент усиления, но и спектр гармоник. При входном напряжении с генератора Г3-118 в 30 В от пика до пика, с 600 Ом-ного выхода, на холостом ходу на ВК те же 30 В. Подключаем на выходной каскад нагрузку 6,2 Ома, просадка 0,4 В.
Но даже после всех этих телодвижений меня звук не устраивал.

Начал грешить на свою акустику Yamaha NS-777. Возил усилитель к другим любителям хорошего звука и Заратустра показала себя на высшем уровне. Даже один товарищ предложил мне хорошие деньги за неё, но я отказался, сославшись, что я два года экспериментировал и вот я останусь без усилителя.

Поза вчера сделал на входном регуляторе громкости 10 кОм тон компенсацию, прибавилось немного басов и верхов, но главное отключил свой 32 битный ЦАП (не пишу какой, дабы не делать анти рекламу, может просто мне такой попался) и подал сигнал с проигрывателя CD.

Ребята, такого звука на своей акустике Yamaha NS-777 я не слышал. Это лишний раз подтвердило, что всё имеет значение для получения хорошего звука.

Спасибо Дмитрию за разработанную схему усилителя Заратустра.

Здоровья всем.

Так в итоге на чем остановились?
Две лампы + BSP129 и батарейка ? Или без БСП?
Нарисуйте/подкорректируйте схему пожалуйста, с указанием всех номиналов.
И про тонкомпенсацию поподробнее пожалуйста.
Я может еще соберу )))
Спасибо.

[deemon]

REW

---------- Сообщение добавлено 04:17 ---------- Предыдущее сообщение было 02:42 ----------

В качестве нагрузки использовался проволочный резистор 4 Ома, 50 Ватт.
Кстати, если нагрузку отключить, то по ВЧ проблем нет, все ровно, только маленький спад на 20Гц остается.
Поэтому мало вероятно, что с измерительным стендом что-то не так. Проблема вылазит именно под нагрузкой.

Ну как , удалось понять , в чём проблема при измерениях ? Честно говоря , я про это несколько раз думал - но на расстоянии понять сложно У меня при моих опытах такого поведения схемы никогда не было , так что возможно тут какая-то ошибка в монтаже . Похоже на взаимное влияние каскадов , какая-то паразитная обратная связь .... что-то вроде того . Например может быть , что неправильно разведена земля , и ток сигнала , протекающий по земляному проводу , как-то складывается с сигналом на входе - это может объяснить тот факт , что проблема возникает при нагрузке , а на холостом ходу всё ОК . Или может быть , какая-то индуктивная связь ... ну просто иначе невозможно представить себе , откуда может взяться такой завал на ВЧ , при том , что изначальная схема тут имеет большой запас по полосе пропускания - частота среза выше 100 кгц . В общем , тут надо монтаж проверять ...

[киса]

Так в итоге на чем остановились?
Две лампы + BSP129 и батарейка ? Или без БСП?
Нарисуйте/подкорректируйте схему пожалуйста, с указанием всех номиналов.
И про тон компенсацию поподробнее пожалуйста.
Я может еще соберу )))
Спасибо.

Нет только две лампы и батарейка. Ну это просто с первого рисунка взять нижнюю лампу с обвязкой и перенести во второй рисунок. Скажу сразу для желающих повторить мой опыт, что ток ламп не оптимальный для получения низкого уровня гармоник. При смещении на нижней лампе 3,68 В ток катода верхней лампы в районе 15 мА, при питающем напряжении схемы 371 В.

Тон компенсация это на любителя, да она ту и не обязательна. Может потом её сделаю отключаемой для сравнения звучания. Повторяю, что регулятор громкости у меня 10 кОм, при всех указанных выше номиналах тон коррекции.

Необходимо добавить, что перед регулятором громкости установлен фильтр нижних частот (около 156 кГц). Это сразу на входном разъёме резистор 1 кОм и тут же на входе конденсатор 1000 пкФ. Раньше конденсатор был керамический К10-43а, но сейчас слюдяной. Может это так же сыграло на улучшение качества звучания.

[Mrtunets]

deemon, День добрый,

Да, как раз сегодня нашел петлю. Только не в самом усилителе. Петля образовалась через делитель и входы/выходы аудиокарты.

Самое смешное, что я этот вариант изначально проверил. Подключил землю выхода аудиокарты через резистор в 10 Ом, ничего не поменялось и решил, что дело не в этом.
А сегодня решил наоборот, подключить землю выхода усилителя ко входу Аудиокарты через резистор и проблема ушла Дело было не в бабине, подумал какая разница с какой стороны землю не разрывать



Самая верхняя линия на графике это АЧХ карты подключенной самой к себе
Красная линия АЧХ усилителя при 20W и нагрузке 4 Ома

Осталось только победить спад НЧ на 0.3Дб и немного смущает эта микроступенька на 3,5кГц. Причем она на обоих каналах, в обоих режимах в она точно в одном и том же месте, даже на выходе преампа. Есть подозрение, что это тоже какая-то наведеная помеха на вход аудиокарты.

[киса]

Осталось только победить спад НЧ на 0.3Дб

Не смущайся, это такие мелочи. Проверь усиление по каналам, оно может отличаться и на большую величину.
А по звуковому давлению в точке прослушивания в реальной комнате такое можно намерить!

[install]

Поэтому звуковую карту я применяю только для ОТНОСИТЕЛЬНОГО анализа спектра. Для полосы, мощности и т.д. - классические приборы. Без барабашек и глюков.
Нагрузка просто классически подключается между средней точкой БП и выходом. От туда можно и измерять. Как впрочем, и на выходе длинного кабеля на клеммах АС.
( Естественно, земли генератора и осциллографа/анализатора спектра между собою соединяться не должны ).
По НЧ полосу рекомендуют, если память не изменяет, не выше 3-5 Гц по -3 Дб.

---------- Сообщение добавлено 22:36 ---------- Предыдущее сообщение было 22:34 ----------

Проверь усиление по каналам, оно может отличаться и на большую величину.

Юрий, таки да. Приходится подбирать 6Э.. по усилению. Разбег присутствует. Да и по гармоникам не помешает. ( про колокольчики при прогреве вообще молчу ).

[Mrtunets]

Поэтому видеокарту я применяю только для ОТНОСИТЕЛЬНОГО анализа спектра. Для полосы, мощности и т.д. классические приборы. Без барабашек и глюков.
Нагрузка просто классически подключается между средней точкой БП и выходом. От туда можно и измерять. Как впрочем, и на выходе длинного кабеля на клеммах АС.
( Естественно, земли генератора и осциллографа/анализатора спектра между собою соединяться не должны ).
По НЧ полосу рекомендуют, если память не изменяет, не выше 3-5 Гц по -3 Дб.

---------- Сообщение добавлено 22:36 ---------- Предыдущее сообщение было 22:34 ----------


Юрий, таки да. Приходится подбирать 6Э.. по усилению. Разбег присутствует. Да и по гармоникам не помешает. ( про колокольчики при прогреве вообще молчу ).

Да, такое тоже присутствует, если без задержки включать оконечник



Сегодня через делитель на 33к измерил АЧХ после преама и после оконечника. В итоге где-то в оконечнике они съедаются. Так как там всего 3 делали и крутить то особо нечего решил оставить как есть