Гибридный усилитель ROSA-HB1

[Alex Ground]

Доброе время суток!
Хочу представить схему гибридного усилителя с обратной связью во 2-ю сетку и выходным каскадом с малыми коммутационными искажениями на транзисторах одной проводимости.


Особенностью входной части схемы является применение маломощного пентода с динамической нагрузкой для получения максимального разомкнутого "виртуального" усиления, и перевод его в триодное включение подачей сигнала обратной связи с выхода усилителя во 2-ю сетку. Таким образом происходит линеаризация не только лампы, как в случае входной части на триоде, но и выходного каскада, а так же межкаскадного конденсатора.
Смещение лампы фиксированное, это позволяет избавиться от искажений катодного конденсатора который необходимо было бы применить в случае автоматического смещения.
Лампа применена 6Ж1П как не требующая высокого напряжения питания, достаточно линейная и распространенная, однако в силу возможности гибкой настройки схемы благодаря фикс.смещению, есть большой простор для экспериментов с различными лампами во входном каскаде.
Выходной каскад является идеей пользователя IDDQD

Скрытый текст

Вот нарисовал интересный ВК:


ВК охвачен ООС по току, чем достигается термостабильность. Входное сопротивление сопоставимо с тройкой ЭП (а значит такой ВК подходит для сверхлинейника). Само-собой, полевики можно параллелить (с добавлением истоковых резисторов). Ток драйвера (предвыходных биполяров) легко выставить в диапазоне 20 - 200 мА, что достаточно для прокачки емкостей нескольких пар выходных мосфетов. Выходное сопротивление с одной парой ~0.09 Ом. В биполярном варианте с током покоя 300 - 400 мА наблюдается эффект экономичного А - транзисторы открываются/закрываются плавно, коммутационные искажения на уровне шумов.

[свернуть]

Версия ВК на биполярных транзисторах меня заинтересовала своими малыми коммутационными искажениями, и хорошей линейностью, что особенно важно для усилителя с малой глубиной ОС. Ещё одной особенностью ВК является стабилизация тока покоя по датчику тока (резистору R29), что исключает необходимость в контроле температуры выходных транзисторов.
Схема ВК была доработана добавлением ещё одной ступени повторителя на входе, с целью увеличения входного сопротивления для работы ВК напрямую от пентода. Так же был доработан узел стабилизации тока покоя для снижения зависимости ТП от напряжения питания и температуры силового транзистора ГСТ, как результат ток покоя практически независим от напряжения питания усилителя и температуры выходных транзисторов . С эмиттера входной двойки повторителей берется сигнал для введения вольтдобавки в нагрузку пентода.
Напряжение "раскачки" выходных двоек выделяется на резисторах R18, R20, благодаря вольтдобавке на конденсаторе С16 переменное напряжение на R18 приложено между Б-Э верхней двойки, таким образом управление выходными двойками симметричное.

На плате предусмотрено место для установки "антизвонных" резисторов R27, R28 в базах выходных транзисторов, их необходимо устанавливать только в случае использования транзисторов более высокочастотных чем указаны в схеме, например при установке популярных транзисторов 2SC5200. В случае установки ВЧ транзисторов с малой бэтой (h21э<20) целесообразно в параллель базовым резисторам включить индуктивность порядка 0.33..0.47мкГн для улучшения коэффициента использования напряжения питания (снижения падения напряжения на резисторах в базах выходных транзисторов в рабочем диапазоне частот). В исходном варианте схемы, при применении рекомендуемых автором транзисторов следует установить на место R27, R28 перемычки.

При установке отличных от указанных на схеме выходных и предвыходных транзисторов ( более высокочастотных) для сохранения устойчивости усилителя может потребоваться установка конденсатора 100пФ 100В между коллектором и базой транзистора VT2

Рекомендуемый ток покоя ВК порядка 220...250мА. При таком токе покоя происходит резкое снижение коммутационных искажений, дальнейшее повышение тока покоя не приносит значительных улучшений.
За поддержанием нуля на выходе следит интегратор на ТЛ071, с его отрицательного плеча питания берется напряжение для регулятора смещения лампы.
Выход интегратора подключен на вход ВК через делитель в который заведена ПОС, для повышения входного сопротивления выходного каскада.

Между усилителем и нагрузкой обязательно необходимо использовать модуль защиты и задержки подключения АС

Модель MicroCap
rosa hb1.cir

Была разработана и собрана односторонняя печатная плата под изготовление ЛУТ.
СМД компоненты типоразмера 1206, ламповая панелька типа ПЛК7-1п, или ПЛК7-4к, посадочное место универсальное. Выходные транзисторы в ТО-247.
Габарит платы 58*76мм.

Файл платы усилителя в SprintLayout (+GERBER)
ROSA HB1 FULL.rar
Перечень комплектующих (parts list)
ROSA HB1 partlist.pdf

Так же товарищем Лепёхин В. была разработана двухсторонняя печатная плата для заводского изготовления, габариты платы 89*79мм.

Транзистор VT4 установлен TIP42 (TO-220) вместо BD140 (TO-126), что бы не устанавливать радиатор в тесном пространстве между конденсаторов (для TO-220 радиатор не обязателен)

Файл платы усилителя от тов. Лепёхин В. в SprintLayout (+GERBER)
ROSA HB1 Lepekhin.rar

Замеры и осциллограммы:
Клип 1кГц:

Меандр 1кГц:

Искажения на нагрузке 5 Ом при выходной мощности 1 Вт:
THD (1кГц)= 0.009%

Искажения на нагрузке 5 Ом при выходной мощности 10 Вт:
THD (1кГц)= 0.015%

*измерения проведены при стабилизации всех питающих напряжений

Простой блок питания со стабилизацией анодного напряжения и тока накала

Предлагаю вариант простого блока питания для данного усилителя.
Вложение 451852
Печатная плата
Габариты: 80*86 мм
Вложение 451854
Файл платы БП в SprintLayout
Вложение 451875

[свернуть]

[msgkras]

Удачного первого запуска

Надо сперва с корпусом определиться, т.к. транзисторы ВК впаивать на радиаторе нужно.

---------- Сообщение добавлено 21:05 ---------- Предыдущее сообщение было 18:02 ----------

На трансе выводы 6,3В и 10В сделаны из моножилы в лаковой изоляции, насколько такие провода устойчивы к скручиванию, если их скручивать попарно ?

---------- Сообщение добавлено 21:28 ---------- Предыдущее сообщение было 21:05 ----------

Красота
Ждём запуск

Производился ли в авторском УМЗЧ подбор ламп в пары или нет ?

[Alex Ground]

На трансе выводы 6,3В и 10В сделаны из моножилы в лаковой изоляции, насколько такие провода устойчивы к скручиванию, если их скручивать попарно ?

---------- Сообщение добавлено 21:28 ---------- Предыдущее сообщение было 21:05 ----------

Производился ли в авторском УМЗЧ подбор ламп в пары или нет ?

Я бы не скручивал жилы.
Лампы не подбирал, но у меня лампы из одной партии.
Ку усилителя равен Ку лампы в триоде, потому если будут сильно отличаться, может быть разбалансировка громкости.

[msgkras]

Я бы не скручивал жилы.
Лампы не подбирал, но у меня лампы из одной партии.
Ку усилителя равен Ку лампы в триоде, потому если будут сильно отличаться, может быть разбалансировка громкости.

Радиатор какой ему нужен по габаритам ? Я понимаю, что считается по удельному тепловому сопротивлению, но все же - какой стоит в авторском корпусе и как он греется на максимальной мощности.

[Alex Ground]

Радиатор какой ему нужен по габаритам ? Я понимаю, что считается по удельному тепловому сопротивлению, но все же - какой стоит в авторском корпусе и как он греется на максимальной мощности.

От 600см^2 на каждый канал, температуру не замерял, в течение дня использования ощутимо тёплый, но не горячий.
По усилителю есть ещё статья на паяльнике, там расписаны такие вопросы ( размеры радиаторов, настройка и т.д. )
https://cxem.net/sound/amps/amp261.php

[frad]

Offтопик:

Почти готово, осталось предохранители вставить, светодиоды и 2 больших конденсатора впаять.

Если сохранился ВОМ было бы очень кстати.

[Alex Ground]

В виду активной дискуссии с тов. vovan2010r на счет недостаточного тока через стабилитроны, пересчитал делитель для работы строго в указанном в даташите диапазоне токов (более 0.5мА), перфекционисты могут более не нервничать.
Так же увеличено переменное напряжение для анодного стабилизатора (обратил внимание тов.Ион), что бы в случае просадок сети до допустимых -10% стабилизатор не становился электронным дросселем (сохранялась достаточная разница между входным и выходным напряжением стабилизатора).
Список изменений:
1. Входное напряжение с 64В увеличено до 70В (Минимальное напряжение с учетом падения напряжения в сети на 10% составляет те же изначальные 64В);
2. Резистор R2 с 33кОм заменен на 3.3кОм;
3. Конденсатор С3 установлен 100мкФ 35В.
Плата и посадочные места для компонентов на ней не изменяются.

[msgkras]

Offтопик:

Если сохранился ВОМ было бы очень кстати.

Нет, не делал его вообще, т.к. половина деталей из наличия.

---------- Сообщение добавлено 00:27 ---------- Предыдущее сообщение было 00:22 ----------

В виду активной дискуссии с тов. vovan2010r на счет недостаточного тока через стабилитроны, пересчитал делитель для работы строго в указанном в даташите диапазоне токов (более 0.5мА), перфекционисты могут более не нервничать.
Так же увеличено переменное напряжение для анодного стабилизатора (обратил внимание тов.Ион), что бы в случае просадок сети до допустимых -10% стабилизатор не становился электронным дросселем (сохранялась достаточная разница между входным и выходным напряжением стабилизатора).
Список изменений:
1. Входное напряжение с 64В увеличено до 70В (Минимальное напряжение с учетом падения напряжения в сети на 10% составляет те же изначальные 64В);
2. Резистор R2 с 33кОм заменен на 3.3кОм;
3. Конденсатор С3 установлен 100мкФ 35В.
Плата и посадочные места для компонентов на ней не изменяются.

А при исходном напряжении 64 В (транс уже есть) номиналы на такие же менять ?

[Alex Ground]

номиналы на такие же менять ?

Да, снижение сопротивления просто увеличивает ток через стабилитроны.
А увеличение конденсатора компенсирует снижение сопротивления для сохранения прежнего коэффициента подавления пульсаций.
Работоспособность от 64в сохраняется. Запас добавлен на случай ощутимых просадок в сети.

[msgkras]

Да, снижение сопротивления просто увеличивает ток через стабилитроны.
А увеличение конденсатора компенсирует снижение сопротивления для сохранения прежнего коэффициента подавления пульсаций.

Т.е. в теории этот конденсатор можно и 1000 мкФ установить ?

[Alex Ground]

Т.е. в теории этот конденсатор можно и 1000 мкФ установить ?

Можно, но не имеет смысла, при конденсаторе 100мкФ подавление на частоте 100Гц -68дБ, на частоте 20Гц -65дБ.
Дальнейшее увеличение конденсатора лишь расширит полосу подавления вниз по частоте, на 100Гц как было -68дБ так и останется.

[antonluba]

по поводу стабилитронов на малый ток вот, 250мкА
1N4099.PDF

[Serge_L]

по поводу стабилитронов на малый ток вот, 250мкА
1N4099.PDF

Я писал и еще раз напишу:
Минимальный даташитный ток для z55 - 0,5 мА.
Это значит, что при этом токе напряжение стабилизации будет сохранять свое значение в указанных даташитных значениях.
Тк ВАх - это не просто висящая в воздухе прямая, начинающаяся из этого значения тока, при 0,3 мА напряжение будет иметь меньшее значение и флуктацию, выходящую за рамки даташитных значений. Но для подавляющего числа стабилитронов, работать он будет, просто качество стабилизации будет ниже. Но в данном конкретном случае ничего страшного не произойдет.

[antonluba]

Я писал и еще раз напишу:
Минимальный даташитный ток для z55 - 0,5 мА.
Это значит, что при этом токе напряжение стабилизации будет сохранять свое значение в указанных даташитных значениях.
Тк ВАх - это не просто висящая в воздухе прямая, начинающаяся из этого значения тока, при 0,3 мА напряжение будет иметь меньшее значение и флуктацию, выходящую за рамки даташитных значений. Но для подавляющего числа стабилитронов, работать он будет, просто качество стабилизации будет ниже. Но в данном конкретном случае ничего страшного не произойдет.

Это

по поводу стабилитронов на малый ток вот, 250мкА
1N4099.PDF

для тех, кто хочет повысить коэффициент стабилизации за счет стабилитронов.

[Alex Ground]

Я писал и еще раз напишу:
Минимальный даташитный ток для z55 - 0,5 мА.
Это значит, что при этом токе напряжение стабилизации будет сохранять свое значение в указанных даташитных значениях.
Тк ВАх - это не просто висящая в воздухе прямая, начинающаяся из этого значения тока, при 0,3 мА напряжение будет иметь меньшее значение и флуктацию, выходящую за рамки даташитных значений. Но для подавляющего числа стабилитронов, работать он будет, просто качество стабилизации будет ниже. Но в данном конкретном случае ничего страшного не произойдет.

Абсолютно верно, уже не знаю сколько раз я говорил тоже самое.
В итоге что бы никого не смущал выход за рекомендованные в ДШ режимы поправил номиналы в схеме, поднял ток до 0.9мА, заменив номиналы одного резистора и конденсатора. Замена не требует изменений в плате, а уровень подавления пульсаций остался прежним.

[JuriyHD]

Печатная плата под DIP компоненты для ЛУТ, от тов. Андрей Сажин
Вложение 444160
Вложение 444159

Здравствуйте. Решил сделать платы под DIP Сажина. С6 и R8 на плате правильно к 5 ножке лампы или ошибка?

[Alex Ground]

Здравствуйте. Решил сделать платы под DIP Сажина. С6 и R8 на плате правильно к 5 ножке лампы или ошибка?

Это последовательно включенные компоненты, просто для удобства компоновки поменяны местами, ничего страшного, не является ошибкой

[mr.nikon]

Nick Raskin, раз начали переделывать печатку уже с применением смд, то напрашивается вопрос- почему не скомпоновать компоненты значительно ближе, почему не выровнять часть дорог, почему не сделать плату компактнее?

[LepekhinV]

Главный недостаток этой "печатки" - в корне неправильная трассировка силовых проводников, точки снятия выходного сигнала и земель. (А вы : "смд, дороги спрямлять, компактнее". Плату перекомпоновать надо и переразвести. И об этом уже упоминалось.)

[_Ру_]

И об этом уже упоминалось.

И всё как о стену горох )

Причем, непонятно, зачем автор запостил это чудовище, когда авторская же однослойка разведена значительно лучше.

[KIVIn]

Главный недостаток этой "печатки" - в корне неправильная трассировка силовых проводников, точки снятия выходного сигнала и земель.

Можно ли подробнее чуть?