Усилитель без общей обратной связи Филин
В 2012 году я придумал и изготовил этот усилитель с целью сравнить, насколько метод полного акустического диссонанса имеет связь с качеством звучания, оцениваемым на слух.
Этот усилитель имел не меньше восьми тщательно смоделированных итераций, с различными вариантами выходного каскада, различными системами управления током покоя и т.д. Однако, в конце концов, победила простота и изящество схемы с минимумом деталей. А это значит, что в цепи сигнала стоит минимум искажающих элементов.
Реперной точкой при проектировании усилителя являлся режим работы усилителя без общей отрицательной обратной связи. Я действительно знаю, что ступенчатые искажения выходного каскада, подаваемые в цепь обратной связи, вызывают деградацию звучания усилителя. Прошу вас поверить мне без длинного теоретического обоснования и сравнительного прослушивания. Именно поэтому выходной каскад усилителя многократно изменялся и тщательно моделировался в программе Micro Cap. На мой выбор, наиболее линейный выходной каскад получается на комплементарной паре транзисторов 2SK1058 и 2SJ162.
У этого выбора есть свои достоинства и недостатки. Слабая нагрузочная характеристика этих транзисторов заставила использовать их в параллельном включении двух транзисторов в плечо. Поэтому их нужно подбирать в пары. Причём оптимальной нагрузкой для этого усилителя всё равно является 8 Ом, хотя он неплохо работает и на нагрузку 4 Ом. Вторым недостатком этого выбора является недостаточный контроль баса, особенно на сложной низкоомной нагрузке.
Однако достоинства, на мой вкус, перевешивают недостатки сторицей. Это отличная макро- и микро- динамика, прекрасная передача ширины, глубины и высоты сцены, лёгкость подачи звукового материала и разборчивость отдельных инструментов при воспроизведении симфонического оркестра или большого хора.
Усилитель трёхкаскадный, построенный по классической схемотехнике. Входной дифференциальный каскад построен на JFET транзисторах VT1, VT4 типа 2SK246 с PN переходом, имеющих малую крутизну. Вдобавок, применена местная обратная связь на резисторах истоков R7, R11. Для симметричного режима работы транзисторов дифференциального каскада транзистор VT4 нагружен на повторитель тока на транзисторе VT2. Запитан дифференциальный каскад от генератора тока на таком же JFET транзисторе VT3. Транзисторы VT1 и VT4 обязательно нужно подбирать в пару с одинаковым напряжением отсечки. Раньше Toshiba выпускала согласованные пары этих транзисторов в одном корпусе, но теперь они доступны только в платах старых японских усилителей.
Каскад усиления напряжения на транзисторе VT5 также имеет цепь местной обратной связи – резистор R13. Этот каскад нагружен на генератор тока VT6. Конденсаторы C7 и C8 – небольшая частотная коррекция. Транзистор VT7 – источник напряжения смещения для выходного каскада. Ему не обязателен тепловой контакт с радиатором, так как выходные транзисторы не биполярные, а полевые.
Сигнал обратной связи может подключаться к выходу второго каскада, либо к выходу всего усилителя. Выбор точки подключения ООС с помощью перемычки на плате (FB->PreOut или FB->OUT). Штатный режим FB->PreOut. Величина обратной связи небольшая – около 10дб, поэтому усилитель может кратковременно работать даже при разомкнутой цепи ООС.
Усилитель имеет дифференциальный вход. Для подключения к несимметричному источнику можно использовать инвертирующий вход. Если нужно неинвертирующее включение усилителя, то инвертирующий вход закоротите.
Опытный экземпляр собран в корпусе промышленного усилителя Орбита УМ-002 стерео. Оставлен только корпус, трансформатор, и конденсаторы питания. Питание +-30В – основное, +-35В – питание предвыходного каскада. Для питания предвыходного каскада поверх изоляции трансформатора намотано 2 обмотки по 45 витков провода ПЭВ2-0,3мм (по 8 вольт) и эти обмотки подключены последовательно к основным.
Схема источника питания и блока защиты приведена на отдельном рисунке. Для улучшения качества звучания выход усилителя напрямую соединён с акустической системой, а защита отключает питание усилителя.
Настройка усилителя производится в три этапа. Перед первым включением нужно установить подстроечный резистор RP2 в положение минимального сопротивления. Сигнал обратной связи подключить к предвыходному каскаду (перемычка FB-PreOut).
После включения резистором RP3 установить напряжение в точке обратной связи FB, максимально близкое к нулю, не более 10-30мВ. После этого установить номинальный ток покоя резистором RP2, контролируя ток выходных транзисторов по напряжению на уравнивающих резисторах R20 – R25. Ток покоя каждого транзистора может быть выставлен в пределах 100-300мА. Лучше всего его настраивать по соотношению второй и третьей гармоники в выходном сигнале при уровне сигнала на выходе 3-4В и номинальной нагрузке 8 Ом. Третья гармоника должна быть на 3-6дБ меньше второй. В последнюю очередь балансируют выходной каскад – резистором RP1 добиваются минимальной разницы напряжений между точками PreOut и Out, не более 5-10мВ после полного прогрева усилителя.
Настроенный усилитель имеет коэффициент гармоник около 0,2% с присутствием в спектре практически только второй и третьей гармоник. Это очень хорошее значение для усилителя без общей обратной связи.
АЧХ усилителя:
Зависимость уровня гармоник от частоты:
Результаты прослушивания этого усилителя полностью оправдали теорию оценки качества звучания по уровню полного акустического диссонанса, а сам усилитель исправно трудится в составе домашнего аудио комплекса уже десятый год.
Сообщение от jpatay
Re: Усилитель без общей обратной связи Филин
Социальные закладки