Усилитель 16 Вт на трёх транзисторах

[теоретизирующий практик]

Класс А, 16 Вт, три транзистора.

Параметры усилителя при включении в качестве нагрузки резистора: Сопротивление нагрузки - 4 Ома; Выходная мощность до наступления ограничения сигнала — 16 Вт; Напряжение питания - 14 В; Потребляемый ток - 3А. Диапазон воспроизводимых частот не менее 20 Гц (-2дБ) — 20 кГц (0 дБ), реально АЧХ линейна при максимальной мощности до частоты не менее 70 кГц (граница имеющегося генератора НЧ). Входное сопротивление — 1 кОм. Входное напряжение — 0,85 В. КНИ не измерялся, но мне так представляется - очень маленький. Выходное сопротивление до разделительного выходного конденсатора — маленькое (расчётное ниже 0,001 Ом. С учётом замечания пост #191, корректнее написать ниже 0,004 Ома ). Глубина ООС — не менее 60 дБ в диапазоне частот 20 — 20000 Гц. Отношение сигнал/шум — 100 дБ (без взвешивающего фильтра).

На схеме приведены переменные напряжения в характерных точках при выходном напряжении усилителя 6,4 В. Ошибка в отношении сигнал/шум непредсказуема, т. к. в применённом милливольтметре В3-39 на диапазоне 1мВ значение 0,05мВ находится уже не в рабочей части шкалы.

Усилитель собран в макетном варианте из того что было под рукой. Выходной транзистор — из неисправной материнской платы ПК. Транзисторы Т1 и Т2 импульсные СВЧ. Работоспособность проверена на устойчивость при отключении и коротком замыкании на входе и выходе. Все манипуляции с включением — отключением нагрузки производились при выключенном питании (приберёг ограничительный стабилитрон). При КЗ на выходе и наличии входного сигнала потребляемый от источника питания ток увеличивался до перегорания 5А предохранителя в цепи питания между ИП и усилителем. После устранения КЗ и замены предохранителя работоспособность усилителя восстанавливается. Блок питания при испытаниях - стабилизированный, напряжение пульсаций 3 мВ эфф. Цепь R6 — C5 оставлена по инерции, на всякий случай, после того, как усилитель пришлось «усмирять» во время попыток «улучшения». ПО ВОЗМОЖНОСТИ, НИЧЕГО УЛУЧШАТЬ НЕ ТРЕБУЕТСЯ. При повторении можно по выбору убрать либо R6-C5, либо R9-C7. Ну а я на всякий пожарный оставил обе цепочки.

Дроссель намотан на витом сердечнике ШЛ 25х40 (окно 45х16). При сборке дросселя устанавливается немагнитный зазор толщиной 0,5 мм. Обмотка содержит 220 витков провода ПЭЛ Ф 1,18мм (виток к витку до заполнения каркаса). Индуктивность при токе подмагничивания 3А — 0,04 Г, активное сопротивление обмотки — 0,7 Ом. Конечно, для усилителя на 16 Вт размер дросселя может показаться великоватым (75х75х85), но и не больше, чем размеры теплоотвода под выходной транзистор на расчётные 36Вт.

Добавлено 03.09.2012г. В последнее время отношение к размеру индукивности чуть изменилось, сегодня я рекомендую индуктивность порядка 0,1 Г. Это снизит возможность появление нелинейности перемагничивания железа на НЧ, и сведёт нелинейностьть АЧХ почти к нулю.

С уважением, Анатолий Шувалов.

P.S. Стабилитрон, с требуемыми параметрами 24V, 3A в наличии отсутствовал, так что извините за обман с тремя транзисторами, пришлось ещё добавить в эквивалент мощного стабилитрона.

Добавлено 08.09.2012.г. В связи с имеющимися желаюшими повторить конструкцию, для начинающих привожу эквивалент мощного стабилитрона на 24В.

Добавлено 16.10.213г. Пост #257. Схема и печатка на 30 Вт от энтузиаста и сторонника экстремальных решений. .

[SAS-M]

Может проскользнул сарказм, это иногда у меня иногда появляется, потом сам жалею.

Offтопик:
Я совсем не Вас имел в виду, Анатолий...

---------- Добавлено в 21:07 ---------- Предыдущее сообщение в 21:04 ----------

Offтопик:

P.S. Кстати, а "оригинал тест-диска №4 Олега" - он что, на заводской штамповке был?

Offтопик:
Нет, тест-диск на болванке, а один из фрагментов, на него записанный, в оригинале.

[Alex]

Offтопик:
Нет, тест-диск на болванке, а один из фрагментов, на него записанный, в оригинале.

Под "оригиналом" конечно имеется ввиду тот диск, с которого Олег копировал этот сегмент?

Впрочем, к тогдашнему вопросу, и ответу на него, это отношения не имеет.

[PA-qa7]

Интересно, как это все использовать для правильного выбора Свх? Уже две страницы полемики на "нетоповые" темы.
Я-то думал что кто-то предложит допустим достаточный запас (в разАх) к стандартной формуле расчете по уровню -3дБ Свх=1/(2*пи*F*R).
Предложит обоснование этих расчетов на основе заметности человеческим ухом сдвига фазы по НЧ до определенного угла или/и заметности на слух спада НЧ на 1;2;3...дБ (нужное подставить).
Вопрос-то мой был НЕ праздный, так как данный усилитель позволяет "рассмотреть" разницу в звучании Свх=47 и Свх=180мкф, и хотелось бы получить физическое объяснение.
Да и вообще - кто-то пробовал увеличить расчетную Свх раз в десять и послушать или мы "тренируемся пока в бассейне без воды"?

[Ясен Пень]

Предложит обоснование этих расчетов на основе заметности человеческим ухом сдвига фазы по НЧ до определенного угла или/и заметности на слух спада НЧ на 1;2;3...дБ (нужное подставить).

На слух замечается звук, т.е. сигнал от УМ+АС. ГВЗ от УМ на НЧ, кмк, меркнет на фоне ГВЗ, которое "доставляет" АС. Кроме того, стандарт он на то и стандарт, чтобы служить стандартом. Исходя из него и записи мастерятся звукорежиссерами. Это я к тому, что не всякая запись подойдет для тестирования заметности ГВЗ на НЧ. И вот как тут оценивать ее заметность от (и только от) УМ?

[теоретизирующий практик]

Да и вообще - кто-то пробовал увеличить расчетную Свх раз в десять и послушать или мы "тренируемся пока в бассейне без воды"?

Расчётную? По какой формуле? По какой формуле ты поставил разделительную ёмкость на выходе уся? Для интереса подсчитал, спад сигнала на 20 Гц получился 0,00079%. Из каких соображений? Наверное по результатам прослушки. Вроде ты писал, но ветка так разрослась, что подзабылось со временем. Может кто и включал ёмкость в 10 раз больше расчётной по спаду 3 дБ. И он, прослушав пришел к выводу о целесообразности увеличения ёмкости. Но прослушка одним человеком, буть он 10 раз экспертом не принимается за истину (мной, по крайней мере). Надо провести слепое сравнительное прослушивание, проведённое по правилам математической статистики, и не с одним слухачём. А человек 50. Это тоже для удовлетворения запросов злобной статистики. Это будет истина. .

Если нужна истина для себя, любимого, прибавляй, пока не почувствуешь, что улучшения уже нет. .

PS. Но здесь поджидает коварный враг истины - эффект самовнушения. Даже если воткнуть электроды в мозг, и они покажут явное улучшение настроения, это возможен опять эффект самовнушения.

PS\PS В изначальной схеме мной принята ёмкость в 5 раз больше расчётной для - 3 дБ. Спад сигнала на НЧ значительно меньше 3дБ, - 0,35 дБ. А 1 дБ - граница возможностей ощущения различия качества музыки для уха. К стационарному сигналу, если не изменяет память, дифференциация громкости несколько точнее чем 1 дБ, но мало кто слушает, например, звук генератора себе в удовольствие.

[PA-qa7]

Анатолий, а потом будем высказывать недоверие к составу "присяжных"?
Зачем так гиперболизировать простой вопрос, достаточно проверить самому на практике в обычной с нормальным разрешением системе (источник+усь+АС)
Я бы предложил рассчитывать минимальный Свх=1/(2*пи*F*R) на F=20Гц (по нижней частоте источника= CD) и брать десятикратный запас, то есть для твоего усилителя это Свх=80мкф.
Для себя я заказал разумную для себя по деньгам емкость с запасом, вот она теперь и стоит (180мкф).

практикант

[теоретизирующий практик]

достаточно проверить самому на практике в обычной с нормальным разрешением системе (источник+усь+АС)

А я и не против:

Если нужна истина для себя, любимого, прибавляй, пока не почувствуешь, что улучшения уже нет

Не лишне помнить, что в этом усе 2 разделительных конденсатора, и спад на нижней частоте суммируется. Влияние индуктивности L1 на АЧХ практически устраняется ООС. Единственное, что может проявиться при заниженной индуктивности - спад максимальной выходной мощности на низах, что, опять же можно компенсировать пропорциональным увеличением тока через Т3. Уже обсуждалось, кажется.

[vova56]

"рассмотреть" разницу в звучании Свх=47 и Свх=180мкф, и хотелось бы получить физическое объяснение.

(вы все это знаете, но почему-то не говорите). Специфика выхода с т.з. НЧ в том, что там недостаточно "-1дб". Нужно еще уменьшенное Rвых для демпфирования собственных после-колебаний (амортизатор). Это достигается увеличением Свых. И спор надо свести к вопросу - какой коэф. увеличения (от "-1дб") лучше.

П,С, У слухачей есть такое понятие как "упругость" баса. Боюсь, что это пропорция-по-вкусу для неубитых (оставленных) после-колебаний. А противники разнузданной упругости соответственно твердят о "собранности" баса. Поэтому НЕ

Надо провести слепое сравнительное прослушивание, проведённое по правилам математической статистики

К чему приведет коллективное прослушивание зависит от того, сколько в зале большевиков и меньшевиков. И математика тут не поможет, всё будет диктоваться революционной целесообразностью. Где будет прослушивание? В большом зале. Где происходит повседневное слушание? В маленькой комнате (а 20гц это 17 метров), где мы прячемся от несправедливостей жизни и косности толпы.

[теоретизирующий практик]

Offтопик:
Всегда поражаюсь упорству простых граждан (ну рекламодателей и производителей можно понять)в нежелании объективно оценить даже свои изыскания в лучшем звучании объективными методами, исключающими эффект самовнушения. Даже для себя, любимого. А иного объективного метода сравнить два варианта конденсаторов, например, не существует, кроме как слепое сравнение двух вариантов. Вариант типа запаял- проверил, перепаял - проверил не "катит" совершенно. Ну понятно, здесь надо соорудить какой- то "перевтыкатель" пригласить помощника, чтобы он "первтыкал" незаметно от Вас случайным образом и записывал Ваши ощущения с вариантом тыка, да повторить эту процедуру не менее 50 раз. Тяжкий труд. .

коллективное прослушивание

Где упоминалось о коллективном прослушивании? Не предлагалось применять и метод открытого голосования с предварительными прениями. Имеются научные методы отбора слушателей с научно обоснованным количеством, где в группу входят как профессионалы музыканты, так и простые граждане и способы прослушивания, уж не знаю коллективные, или индивидуальные. Такая работа требует обычно заметных затрат, и вряд ли уместно обсуждать её здесь. В настоящее время применяется она, скорее всего, для профессионального изучения в фирмах занимающихся массовым выпуском аппаратуры. Полагаю, что результаты исследований они не разглашают, или разглашают выборочно. Почему? Догадайтесь сами. .

PS/ Похоже на упорство изобретателей перпетуум мобиле, называющими классическую физику и термодинамику одиозными вариантами науки, и провозглашающие свои теории строения мира. Ну там всё гораздо круче.

PS Короче, нужен усь с открытым входом, с коротким простым трактом, и высокими параметрами. Думаю это возможно только в классе "А" с ООС.

[PA-qa7]

vova56 прав

[vova56]

(я только сейчас заметил, что запостил про Свых, а вопрос-то был про Свх; но ничего, продолжим).
Хочется иметь хорошее начальное приближение для поисков оптимала. Наверное можно взять за начальную точку 30мф для АС "4ом" , т.е. Zc = 0,27 ом на 20гц. Какие реальные омы у АС на низах - это вопрос, но даже если 4ом, то это уже меньше, чем "-1дб". Кроме того, велика вероятность, что реальная емкость использованных там банок на четверть больше (такой допуск-припуск у производителей больших литов). Ещё хитрый момент - тут мы рассматриваем только Zc, а ведь есть ещё и Rвых самого уся, как постоянная составляющая, а если он к тому же и безосный, то там набегает порядочно, и тогда уменьшать Zc имеет смысл только до примерно 1/4 Rвых. Оглядывая всё это ещё раз, кажется что проще плюнуть и затариться банками для экспериментов над соседями.

А в то, что и для Свх идеология "-1дб" недостаточна, как-то не верится. Но надо признать, что уже второй раз вижу убежденность практически-делающего человека, что да, недостаточна. Какие причины? Кроме уже указанного отставания по фазе ничего не приходит. А фаза на басах - это очень заметные доли секунды. Видимо, исходно-собранный в источнике басовый пакет при этом расплывается. А словами этого не описать, потому что формально (энергетически) басов столько же. Но не те, не те.

[теоретизирующий практик]

Offтопик:

vova56 прав

Конечно в чём то прав. Но я и не предлагаю проводить коллективное прослушивание с целью установить какую то условную истину. Повнимательнее читайте, Товарищ . Но никак не могу принять открытое, не слепое сравнение, двух вариантов схемы, даже для одного слушателя, тем более для самого конструктора. Классический случай: с инъекциями дистиллированной воды для лечения язвы желудка: при этом пациентам контрольной группы сообщалось, что испытывается новое перспективное лекарство. И что же? Более чем половина больных наблюдала резкое улучшение своего самочувствия, и более того, анализы показывали действительное улучшение здоровья у этих людей. Сила внушения, однако. (И что это меня потянуло в медицину? Наверное от того что работал долго возле медицины.) После подключения к интернету, помню сильно обозлила обронённая на весь свет фраза Клячина в стиле: "Я не признаю методы слепого сравнения, эксперт должен знать, и видеть, что он слушает сейчас, и что он слушал минуту назад." Но теперь убеждаюсь, что большинство с ним согласны и это не повод для сильных эмоций. Сила тотальной пропаганды, однако .