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 .

[slonek]

slonek, Естественно!
НО!!!
Вы ж писали разницу для класса ВК, а не для разных типов напряжения.
Безусловно, амплитудное и действующее - дадут эту разницу. Но не класс работы транзистора.
Там и было написано: +/- 10 дадут действующее 7В. Те мощность будет 49/R

Да. Согласен. Ошибся!

[киса]

Да. Согласен. Ошибся!

Уважаю людей, которые могут признавать свои ошибки. Вы сильный человек!

[Serge_L]

Да. Согласен. Ошибся!

[LepekhinV]

Платы совместного заказа изготовлены и отгружены на склад. Через неделю планирую начать рассылку. (Если какому-нибудь молодому и активному инженеру снова не придёт в голову "оптимизировать" производство.)

[киса]

Доброго всем дня. На странице 373 данного проекта я описывал и давал осциллограммы как может защёлкиваться батарейка в ВК при наличии в точках "А"-"В" электролитического конденсатора. Но вот вчера мучая выходной каскад обнаружил, что в данном случае и ток потребления по питанию резко вырастает.
Опишу как это происходило. Включил выходной каскад, при этом питание батарейки и силовой части снимаются с одного трансформатора.
Ток питания батарейки был выставлен 350 мА на три пары транзисторов (35 мВ на резисторе 0,1 Ома). Убедился что параметры за год экспериментов не изменились. Замерил напряжение в точках "А"-"В"(1,185 В). Решил измерить ток потребления силовой частью от трансформатора ТА196-220-50. При напряжении 55 В ток был около 1,45 А. Странно, а раньше ток потребления был 1,0 после прогрева. Отсоединение силовой части для измерения тока происходило при подключенном питании батарейки, выполненной на микросхеме AD823. Оставил на некоторое время мультиметр в цепи питания для измерения изменений тока потребления. Через 20 минут обнаружил, что ток потребления вырос до 2,0 А.
Бросился измерять напряжение в точках "А"-"В" и оно было 1,34 В, а ток батарейки оказался 600 мА.
Выключаю питание и выдерживаю 5 минут для остывания радиаторов. Включаю питание и всё опять нормально, как и при первом включении. Ток потребления теперь 1,05 А. Оставляю на 30 минут под нагрузкой. Ток потребления снижается до 1,0 А. Ну в принципе так было и раньше. Немного пере компенсации было заложено для исключения термо разгона при летней жаре в +34 гр.ц.
Выключил и включил ещё раз всё стабильно 1,0 А при прогретом радиаторе. И тут я вернулся на два шага назад.
Прервал силовую цепь питания ВК при подключенной батарейке(отсоединив амперметр)и снова подключил. Ток теперь в районе 1,65 А. Отключил общее питание ВК и снова включаю. Ток потребления около 1,05 А.
Выводы:
1. В прошлый раз, (смотри странице 373) я обнаружил, что присутствие в точках "А"-"В" электролитического конденсатора давало при не одновременном включении на выходе ступеньку. Но тогда напряжение в точках "А"-"В" уменьшалось в 2,5 раза. Проверить ток потребления я не догадался, но скорее всего он упал до нуля, так как транзисторы закрыты полностью.
2. В данном случае входного сигнала не было и включение ВК при включенном питании батарейки приводило к росту напряжения в точках "А"-"В" и току потребления. В точках "А"-"В" сейчас имеется электролит в 1500 мкФ.
Дальнейшие испытания не проводились, по причине позднего времени суток.

Всем спасибо.

[deemon]

Доброго всем дня. На странице 373 данного проекта я описывал и давал осциллограммы как может защёлкиваться батарейка в ВК при наличии в точках "А"-"В" электролитического конденсатора. Но вот вчера мучая выходной каскад обнаружил, что в данном случае и ток потребления по питанию резко вырастает.
Опишу как это происходило. Включил выходной каскад, при этом питание батарейки и силовой части снимаются с одного трансформатора.
Ток питания батарейки был выставлен 350 мА на три пары транзисторов (35 мВ на резисторе 0,1 Ома). Убедился что параметры за год экспериментов не изменились. Замерил напряжение в точках "А"-"В"(1,185 В). Решил измерить ток потребления силовой частью от трансформатора ТА196-220-50. При напряжении 55 В ток был около 1,45 А. Странно, а раньше ток потребления был 1,0 после прогрева. Отсоединение силовой части для измерения тока происходило при подключенном питании батарейки, выполненной на микросхеме AD823. Оставил на некоторое время мультиметр в цепи питания для измерения изменений тока потребления. Через 20 минут обнаружил, что ток потребления вырос до 2,0 А.
Бросился измерять напряжение в точках "А"-"В" и оно было 1,34 В, а ток батарейки оказался 600 мА.
Выключаю питание и выдерживаю 5 минут для остывания радиаторов. Включаю питание и всё опять нормально, как и при первом включении. Ток потребления теперь 1,05 А. Оставляю на 30 минут под нагрузкой. Ток потребления снижается до 1,0 А. Ну в принципе так было и раньше. Немного пере компенсации было заложено для исключения термо разгона при летней жаре в +34 гр.ц.
Выключил и включил ещё раз всё стабильно 1,0 А при прогретом радиаторе. И тут я вернулся на два шага назад.
Прервал силовую цепь питания ВК при подключенной батарейке(отсоединив амперметр)и снова подключил. Ток теперь в районе 1,65 А. Отключил общее питание ВК и снова включаю. Ток потребления около 1,05 А.
Выводы:
1. В прошлый раз, (смотри странице 373) я обнаружил, что присутствие в точках "А"-"В" электролитического конденсатора давало при не одновременном включении на выходе ступеньку. Но тогда напряжение в точках "А"-"В" уменьшалось в 2,5 раза. Проверить ток потребления я не догадался, но скорее всего он упал до нуля, так как транзисторы закрыты полностью.
2. В данном случае входного сигнала не было и включение ВК при включенном питании батарейки приводило к росту напряжения в точках "А"-"В" и току потребления. В точках "А"-"В" сейчас имеется электролит в 1500 мкФ.

Не , тут явно разные моменты ... мы где-то в теме про это говорили , что если включать выход при наличии сигнала на входе - батарейка может просто не стартовать , и тогда будет ступенька на выходе - это как раз понятно . Но при этом ток покоя каскада не растёт , конечно же , а наоборот падает до нуля .

А вот если ток растёт - надо проверить , нет ли там какого-то возбуда ? Я как раз недавно , собирая очередной усилитель , делал опыты с этой схемой батарейки ( на LM358 ) , и у меня ничего подобного не было - всё работало очень стабильно . На выходе каждой батарейки при этом стоял кондёр 820 мкф на 2,5 вольт , снятый с какой-то материнской платы . То есть , наличие электролита хорошего качества на выходе , с ёмкостью хотя бы 1000 мкф ( я ещё параллельно ставил керамику в несколько мкф , с той же материнки ) - гарантирует отсутствие возбуда . Но если он всё же возникает - можно посоветовать включить резистор порядка 50 ом между выходом ОУ и минусовым проводом батарейки ( в изначальном варианте выход ОУ соединён с минусом напрямую ) ... вообще , за всё время существования этой схемы только один человек описывал симптомы , похожие на возбуд - я подозревал там неудачный монтаж - и после установки резистора , который я ему посоветовал - симптомы эти пропали . Ну а так как у меня такого вообще никогда не было - то о причинах такого поведения я не могу достоверно судить ... Тут неплохо бы посмотреть осциллограммы .

---------- Сообщение добавлено 13:28 ---------- Предыдущее сообщение было 13:19 ----------

Кстати , я вот не сразу заметил в тексте камента , что батарейка-то собрана на AD823 ... тут уже вероятность возбуда конечно значительно повышается - просто из-за более высокочастотного ОУ . А по какой схеме собрана у вас батарейка ? Она была в теме ? Тут надо внимательно всё исследовать - поведение ВЧ ОУ иногда ( при игнорировании некоторых нюансов монтажа ) может быть довольно "загадочным" и "причудливым" ....

[киса]

Кстати , я вот не сразу заметил в тексте камента , что батарейка-то собрана на AD823 ... тут уже вероятность возбуда конечно значительно повышается - просто из-за более высокочастотного ОУ . А по какой схеме собрана у вас батарейка ? Она была в теме ? Тут надо внимательно всё исследовать - поведение ВЧ ОУ иногда ( при игнорировании некоторых нюансов монтажа ) может быть довольно "загадочным" и "причудливым"

Вот у меня такая же мысль, что нужно посмотреть, что на выходе. Схема батарейки выполнена по финальной схеме на плате А1 Выходного каскада (УТ), правда нет VD11 BUS10-45, резисторы R8 и R9 по 82 Ома (подбирались заново при смене микросхемы LM358 на AD823), резистора RP* нет. Резистор R13 100 Ом. Может его на диод заменить?
Забыл сказать, что микросхему RV1 (7805) исключил, замкнув выводы 1 и 3. Пульсация на выводе 3 данной микросхемы относительно вывода 2 около 62,5 мВ, т.е. от пика до пика 215 мВ. Напряжение 6,2 В. Для стабилизации до 1,2 В вполне достаточно. Пойду искать возбуждение.

---------- Сообщение добавлено 21:59 ---------- Предыдущее сообщение было 19:34 ----------

Ещё раз здрасьте. Подключил на выход ВК динамик 4 Ома. Включаю ВК- слышу фон. Запускаю на повышенное потребление тока от трансформатора, фон ещё больше. Перепробовал все варианты запитки батарейки, вернул в схему стабилизатор на 7805 с питанием моста от 8 Вольт- фон. Измеряю спектр фона: 50 Гц- 3,8 мВ; 100 Гц- 8 мВ; 200 Гц- 2,8 мВ; 490 Гц- 3,8 мВ; 51,5 кГц- 4 мВ; 70 кГц- 0.8 мВ; 2,08 МГц- 0.8 мВ. Вот интересно, с каскадом УН не включал, но может он его успокаивает? Прошу прощения, что исследования не закончил. Как смогу поэкспериментировать, то обязательно всё проверю.
Спасибо всем.

[deemon]

Ещё раз здрасьте. Подключил на выход ВК динамик 4 Ома. Включаю ВК- слышу фон. Запускаю на повышенное потребление тока от трансформатора, фон ещё больше. Перепробовал все варианты запитки батарейки, вернул в схему стабилизатор на 7805 с питанием моста от 8 Вольт- фон. Измеряю спектр фона: 50 Гц- 3,8 мВ; 100 Гц- 8 мВ; 200 Гц- 2,8 мВ; 490 Гц- 3,8 мВ; 51,5 кГц- 4 мВ; 70 кГц- 0.8 мВ; 2,08 МГц- 0.8 мВ. Вот интересно, с каскадом УН не включал, но может он его успокаивает? Прошу прощения, что исследования не закончил. Как смогу поэкспериментировать, то обязательно всё проверю.
Спасибо всем.

Ну вообще-то , без УН фон запросто может быть больше - просто потому , что хоть выходной каскад есть сбалансированный мост , но идеального баланса же не бывает - в природе вообще ничего идеального не бывает Ну и вот , если например кондёры выпрямителя не совсем одинаковы , то полной компенсации фона выпрямителя не происходит , разность попадает на вход ВК через резисторы 30 ком - отсюда и фон , в этом нет никакой неисправности . А вот когда включается на вход УН - то его низкое выходное сопротивление ( последовательно с кондёром 2 мкф ) шунтирует вход ВК , поэтому фон резко уменьшается . Так что это нормальное поведение в данном УНЧ ... другое дело , что при каком-нибудь возбуде тоже может "вылезать" фон ( по разным причинам ) - но это уже другая история . Но , чисто-практически , если вход ВК ни к чему не подключен - то возбуд ВК крайне маловероятен . Разве что в батарейке - из-за довольно-таки высокочастотного ОУ AD823 ... но опять же , это надо проверять осциллографом - тут "философия" мало помогает , да .

[chapai]

Платы совместного заказа изготовлены и отгружены на склад. Через неделю планирую начать рассылку. (Если какому-нибудь молодому и активному инженеру снова не придёт в голову "оптимизировать" производство.)

А где можно глянуть на печатку? было бы любопытно. Ну и оно денежное или просто можно разводку и гербер попросить?

[LepekhinV]

chapai, денежное

---------- Сообщение добавлено 13:26 ---------- Предыдущее сообщение было 13:21 ----------

Все фотовиды плат публиковались. При начальных навыках, можно было загрузить файлы и сделать плату самому.

[Elms]

при смене микросхемы LM358 на AD823

Вот же круто! А зачем? (с)

[сергей дроздов]

Действительно не понятна цель замены в батарейки ОУ ЛМ358 на AD823. С ЛМ все же нормально работает.

[киса]

Действительно не понятна цель замены в батарейки ОУ ЛМ358 на AD823. С ЛМ все же нормально работает.

Хотел, что бы побыстрее батарейка отрабатывала ВЧ. Но пока больше не понятно, что происходит. Сегодня включаю одноламповый вариант УН к ВК и измеряю переменный ток потребления у правого канала. Имею 1,15 А, но с прогревом становится 1,01 А. В нагрузке при минимальном положении регулятора громкости прослушивается небольшой фон. Пускай немного ещё погреется думаю я и измеряю напряжение относительно средней точки на силовых конденсаторах. +36,6 В и -31,95 В пытаюсь сбалансировать подстроечным резистором R3, но реакции нет. Измеряю в левом канале +35,6 В и 32,4 В пытаюсь получить симметрию напряжений в левом канале резистором R2 реакции нет. Возвращаюсь к правому каналу и вижу, что ток потребления под прыгнул до 2,14 А, при этом на конденсаторах стал ещё больше перекос +37,0 В и -24,5 В. Фон в динамике увеличился. Температуры радиаторов, левого канала 47 гр.ц. правого 57 гр.ц. Выяснять причину буду позже.

[Elms]

что бы побыстрее батарейка отрабатывала ВЧ

У ней нет такой задачи в принципе. Там же емкость висит.

[киса]

У ней нет такой задачи в принципе. Там же емкость висит.

Добрый всем денёк. Электролитические конденсаторы установленные между точками "А" и "В" на 1500 мкФ (как у меня) и более, на частотах 20 кГц и выше имеют большое значение тангенса угла диэлектрических потерь и высокую собственную паразитную индуктивность, т.е. их значение ёмкости резко падает, и что бы быстро отрабатывать изменения звукового сигнала нужен быстрый операционный усилитель типа AD823.
Теперь мне стало понятно почему бывал разный звук, то выключать не хочется, то наверно устал после работы и не нравится звучание.
Но поиски хорошего звука пока продолжаются.
Всем спасибо.

[Elms]

Электролитические конденсаторы установленные между точками "А" и "В" на 1500 мкФ...

Да ктож заставляет-то? Плёночкой зашунтировать можно. Керамикой... Всяко лучше оперционника быстрого. И наиграться с характером звука куда проще и безопаснее.

Но поиски хорошего звука пока продолжаются.

А ещё вы ни разу на комбайнах не играли в бадминтон! (с)

[сергей дроздов]

Добрый всем денёк. Электролитические конденсаторы установленные между точками "А" и "В" на 1500 мкФ (как у меня) и более, на частотах 20 кГц и выше имеют большое значение тангенса угла диэлектрических потерь и высокую собственную паразитную индуктивность, т.е. их значение ёмкости резко падает, и что бы быстро отрабатывать изменения звукового сигнала нужен быстрый операционныйусилитель

Юрий с другими емкостями не пробовал? Увеличив номинал от 2200 до 10000мкф? Не меняя ОУ ЛМ 358?

[киса]

Юрий с другими емкостями не пробовал? Увеличив номинал от 2200 до 10000мкф? Не меняя ОУ ЛМ 358?

Сергей добрый вечер. Спасибо, что следишь за моими творческими муками. Мне иногда кажется, что я уже всем надоел. Хожу всё время по кругу и ищу свой звук. Наверно нужно остановится на каком-то результате или продолжать и не высовываться до конечного результата. Сегодня поменял AD823 на LM358 в выходном каскаде. Сейчас пытаюсь его подружить с одноламповым вариантом УН на лампе 6Э6П-ДР. Пока не всё так кучеряво, как хотелось бы. С большими ёмкостями в точках и "А" и "В" пока не пробовал.

[Asuper]

Сднлай батарейку по frezer`у и не парься.

[киса]

Сделай батарейку по frezer`у и не парься.

Спасибо, может это и вариант, но как оказалось не всё определяется схемотехникой смещения лампы. Делал авто, с батарейкой, по варианту предложенным Russ3000 на TLP3902. Который очень понравился. Но тут пришлось перейти с двух лампового варианта УН на одно ламповый в связи с отсутствием места для установки дополнительного трансформатора. И тут выяснилось, что даже с хорошим вариантом смещения звук может не радовать. Ну так скажем нравится, но есть некоторая неудовлетворённость в звучании. Другие лампы, другая схемотехника и все преимущества варианта смещения на с марку.
Хотя предложенный frezer вариант очень даже интересен.
Спасибо.