Усилитель на N-канальных полевиках

[Alex Nikitin]

Схема усилителя здесь:

http://www.ant-audio.co.uk/circuits/MOSFET1.gif

Извините за не очень изящный рисунок от руки, но это всё, что я мог сделать в спешке. Потом как-нибудь сделаю в редакторе - или если у кого есть время, то помогите и перерисуйте. Надеюсь, что тем не менее всё понятно и читаемо.

Это переработанный вариант на основе схемы разработанного мной и уже давно снятого с производства усилителя Creek 4330 (выпуска примерно 1997 года) . Почти в точности такая схема у усилителя, который я и сейчас использую дома.

Как видите, схема довольно простая с небольшим количеством деталей.

Выходная мощность при питании +/- 35 Вольт примерно 40 Вт на 8 Омах, 65-70 Вт на 4 Ом.

Не показаны на схеме цепи питания, в том числе питания ОУ ( +/-15В) . Основной блок питания может быть от +/-25 до +/-35 Вольт с ёмкостью сглаживающих конденсаторов от 6800 до 10000 мкФ на два канала, защищённый плавкими предохранителями на 3-4 А ("медленными", с буквой Т) на ВХОДЕ выпрямительного моста, то есть последовательно с каждой половиной вторичной обмотки трансформатора. Выходные транзисторы помещены на теплоотвод с тепловым сопротивлением не больше 1-1,5 градусов на Ватт, закреплены прижимом сверху алюминиевым блоком 10х10х45мм, изоляция ОБЯЗАТЕЛЬНО слюдяная с теплопроводящей смазкой с обеих сторон. Q9 должен иметь хороший тепловой контакт (со смазкой) с теплоотводом выходных транзисторов и лучше всего прямо между ними. Величина R15 определяет крутизну температурной компенсации и может быть слегка изменена для другого типа выходных транзисторов. Теплоотвод желательно заземлить.

В целом рекомендую на выход поставить ещё последовательно цепь из резистора 3Вт 1 Ом параллельно с намотанными на него 10 витками эмалированного провода диаметром 1 мм. Это в целом обеспечит хорошую стабильность на реактивной нагрузке даже при не слишком удачной разводке.

Вот пока и всё.

Алексей

[PSV]

Но иногда ведь и мощность нужна , и цена ограничена.

Алексей,как бы ты изменил схему если бы не было ограничений по цене.Конкуренция на рынке аудиоаппаратуры и соотношение цена-качество для изготовления в единичном экземляре для дома по-барабану. Большая мощность не нужна,30-40 вт на 8ом достаточно.Какие видишь резервы улучшения в этой схеме?

[Alex Nikitin]

Алексей,как бы ты изменил схему если бы не было ограничений по цене.Конкуренция на рынке аудиоаппаратуры и соотношение цена-качество для изготовления в единичном экземляре для дома по-барабану. Большая мощность не нужна,30-40 вт на 8ом достаточно.Какие видишь резервы улучшения в этой схеме?

Эта схема хорошо сбалансирована, и в известной степени её лучше делать "как есть" . Как ни странно, при всей её простоте она заняла почти год времени на разработку и доводку. Есть несколько мест, которые можно "улучшить", начиная с улучшения УН и кончая раздельным питанием для УН и подъёмом напряжения на ИТ и установка на него каскода из IRF9610, уменьшая температурную модуляцию ИТ . Но тогда это всё надо будет "настраивать" заново, и результат, безусловно, будет утешителен для приборов, но не обязательно приятнее для ушей (хотя может, разумеется, быть и приятнее...) .

Про звучание 4330 один из известных комментаторов в "Stereophile" как-то сказал примерно так: - если бы мне этот усилитель попался в то время, когда я только стал интересоваться аппаратурой, я бы сказал себе - звучит вроде как надо, какую бы ещё музыку послушать... и никогда не стал бы аудиофилом .

Я, как ни странно, следую именно этому - у меня дома стоит 4330 и я им вполне удовлетворён.

Вот, кстати, немало людей примерно так же на это смотрят:

http://www.audioreview.com/Integrate...8_2717crx.aspx

Особенно вот это :

http://www.audioreview.com/Integrate...x.aspx#reviews



Алексей

[PSV]

Вот, кстати, немало людей примерно так же на это смотрят:

http://www.audioreview.com/Integrat...38_2717crx.aspx

Особенно вот это :

http://www.audioreview.com/Integrat...rx.aspx#reviews

Замечательные отзывы.Приятно,что переигрывает более дорогие компоненты.Жаль что не довелось послушать этот усил...У нас они практически не попадаются.

Параметры трансформатора, величина ёмкости конденсаторов фильтра.

С конденсаторами понятно,тип величина ёмкости,место установки очень сильно влияют на звук.Я в своём усиле примерно месяц подбирал это.
Алексей,а что значит параметры трансформатора?Ты считаешь,что запас по мощности, индукции не обязателен?

[Alex Nikitin]

Алексей,а что значит параметры трансформатора?Ты считаешь,что запас по мощности, индукции не обязателен?

Запас - это понятие относительное . Запас по индукции - дело хорошее, а вот запас по мощности - не обязательно. Скажем, для этой схемы, 120-Ваттный тороид на оба канала хорошо работает. Если увеличить размер трансформатора, то изменится динамика блока питания и это приведёт к изменению реакции усилителя на сигнал. Мы выпускали два варианта 4330 - "просто" и 50-Ваттный "4330SE"? c 160-Ваттным трансформатором. Так вот "SE" , несмотря на все усилия, слегка терял в музыкальности и не был столь универсален, как 40-Ваттный 4330. И связано это было именно с изменением параметров трансформатора - 160-ваттник был существенно "жёстче" и изменял динамику усилителя не в лучшую сторону. Даже вроде одинаковые трансформаторы от разных производителей, бывало, работали по-разному, в зависимости от того, например, был ли пропитан сердечник - с непропитанным усилитель звучал лучше, именно из-за более "мягкой" реакции на большие импульсные токи зарядки конденсаторов.

Короче, сетевой трансформатор влияет на динамику и есть оптимальные его параметры для конкретных условий (схемы, напряжения обмоток и мощности). К сожалению, мне так и не удалось провести какие-либо разумные исследования по поводу этих параметров, в основном выбор производился методом слегка научного тыка, со сравнением разных конфигураций блока питания и последовательным приближением к оптимальной.

Алексей

[PSV]

Скажем, для этой схемы, 120-Ваттный тороид на оба канала хорошо работает.

Алексей ,не совсем понятен этот момент.Изготовление трансформатора с запасом по индукции само по себе требует запаса по габаритной мощности сердечника.А у тебя всего 120 вт на 80 выходной. .

Короче, сетевой трансформатор влияет на динамику и есть оптимальные его параметры для конкретных условий (схемы, напряжения обмоток и мощности).

К сожалению это так для схем где БП находится в сигнальной цепи.Алексей,а как ты тносишся к идее исключения БП из сигнальной цепи.Например вот так:
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=720

[Ромыч]

усилитель звучал лучше, именно из-за более "мягкой" реакции на большие импульсные токи зарядки конденсаторов.
Алексей

Я конечно не спец, но немного непонятно. По идее, чем больше мощность, тем спокойней транс будет переносить большие зарядные импульсы. Или здесь как раз играет роль его внутреннее сопротивление: чем оно больше, тем более эти импульсы будут "размазаны". Но в таком случае есть известный совет ставить дроссель между диодами выпрямителя и кандерами.

[PSV]

Но в таком случае есть известный совет ставить дроссель между диодами выпрямителя и кандерами.

Или резистор.С дросселем свои проблемы.

[Ромыч]

Или резистор.С дросселем свои проблемы.

Ну это уже кому как нравится. Но вместо резистора, ИМХО, тогда уж может просто толщину провода обмотки транса уменьшить?

[PSV]

Резистор можно подобрать.А дроссель на такие токи выйдет не маленький.

[Ромыч]

Да я и не спорю. Но и резюк здесь тоже нужен хороший, в плане шумов.

[Maniac]

Ну, дык кусок нихромовой проволоки покатит

Почитал про выходные каскады на полевиках...так и не решил для себя, что-же лучше делать:
1.комплиментарный каскад с ОСт;
2.компл. с ОИ;
3. на 2-х N-канальных (имно, довольно редкое решение).
И еще вопросики (возможно глупые, не пинайте ).
1.Выходное сопротивление каскада на Q8 достаточно мало, чтобы перезаряжать входные емкости мосфетов?
2.Стоит ли Q8 ставить на радиатор вместе с выходниками?
3. Для чего нужны D1,D4,D5,D6? Последние два ведь не добявят качества звука ;)
4. R7 на землю не лучше ли перебросить к точке соединения ZD2 и R12?
5. Чем лучше такое подключение Q3 к диф.каскаду?(вроде Ку будет поменьше чем у классической схемы)

[PSV]

3. на 2-х N-канальных (имно, довольно редкое решение).

Если на полевиках,то этот вариант.

[Alex Nikitin]

1.Выходное сопротивление каскада на Q8 достаточно мало, чтобы перезаряжать входные емкости мосфетов?

Естественно, не на мегагерцах, но для звуковых частот скорости тут вполне хватает.

2.Стоит ли Q8 ставить на радиатор вместе с выходниками?

Если использовать IRF9610 в корпусе ТО220, вполне можно, но для этой схемы не обязательно, так как рассеиваемая мощность относительно невелика. Вот если увеличивать ток ИТ, тогда другое дело.

3. Для чего нужны D1,D4,D5,D6? Последние два ведь не добявят качества звука ;)

Здесь это уже обсуждалось. "Последние два" необходимы для защиты выходного каскада и практически не влияют на звучание.

4. R7 на землю не лучше ли перебросить к точке соединения ZD2 и R12?

Нет, это приведёт к нежелательной модуляции тока через Q5 (и, соответственно, хотя и в меньшей степени, через Q4) напряжением питания.

5. Чем лучше такое подключение Q3 к диф.каскаду?(вроде Ку будет поменьше чем у классической схемы)

Усиление уменьшается, а скорость и линейность увеличиваются.

Алексей

[ADDED=Alex Nikitin]1105711102[/ADDED]

Алексей,а как ты тносишся к идее исключения БП из сигнальной цепи.

Положительно, но это дорогое удовольствие, неприменимое в классе АВ. Я использовал подобный подход развязки по питанию неоднократно в малосигнальных цепях, и ещё при питании сервомеханизма CD-проигрывателя (в последнем случае с обратными целями - не допустить проникновения сервопомехи в трансформатор)

Алексей

[yan]

Почему УН работает практически без нагрузки (активной)?
Дополнительная нагрузка для УН должна уменьшить его выходное сопротивление, это вроде должно быть хорошо.

Кроме того, ограничение амплитуды сигнала будет происходить до выходного каскада, что опять же лучше.

[Alex Nikitin]

Наконец-то мой сайт заработал снова!

Почему УН работает практически без нагрузки (активной)?
Дополнительная нагрузка для УН должна уменьшить его выходное сопротивление, это вроде должно быть хорошо.

В данном случае лучше не будет . Это хорошо только для биполярного выходного каскада, поскольку там от этого зависит выходное сопротивление усилителя при разорванной петле ОООС. Здесь же нагрузка у УН практически чисто ёмкостная, то есть падающая на высоких частотах, а выходное сопротивление УН падает на ВЧ в любом случае за счёт ООС через С5 и проходную ёмкость Q3. Так что, я думаю, единственное, чего можно здесь добиться дополнительной активной нагрузкой на выходе УН - это уменьшения усиления и увеличения искажений на НЧ.

Кроме того, ограничение амплитуды сигнала будет происходить до выходного каскада, что опять же лучше.

Это лучше только в теории. Практически же это означает только падение выходной мощности и более "жёсткое" и неприятное на слух ограничение. В результате усилитель будет субъективно казаться существенно менее мощным.

Алексей

[Эx, залужу...]

Alex Nikitin, как то Вы говорили, что электролиты работают лучше при повышенной (в отличие от окружающей среды) температуре. Я тут смотрел даташитики всякие, при увеличении температуры у всех без исключения электролитов уменьшается максимальный импульсный ток. Это ж вроде не есть карашо? Не поясните?

[Костя Мусатов]

Нагружать электролит при повышенной температуре надо менше, это правда. А вот физика электролита говорит, что при повышении температуры ускоряются хим процессы и возрастает электрическая скорость электролита, что положительно сказывается на звуке.

[Alex Nikitin]

при увеличении температуры у всех без исключения электролитов уменьшается максимальный импульсный ток.

Но это же не единственный параметр. Зато при повышении температуры уменьшаются потери и растёт линейность. Уменьшается максимальный ток и срок жизни, но надо помнить, что и то, и другое нормируется для максимальной рабочей температуры. Срок жизни, если я правильно помню, примерно удваивается при каждом понижении температуры на 10 градусов. То есть конденсатор со спецификацией 5000 часов при 105С должен проработать как минимум 80000 часов при 65С .

Алексей

[yan]

Это хорошо только для биполярного выходного каскада, поскольку там от этого зависит выходное сопротивление усилителя при разорванной петле ОООС

Я не имел в виду биполярный выход. В данном случае от выходного сопротивления зависит верхняя граница линейной АЧХ без ооос.
Тут спад начинается в звуковом диапазоне, и частота его зависит от самого сигнала.
Получается нелинейность АЧХ, промодулированная сигналом
вытягивается при помощи глубокой ооос
Это, наверное, даже смелее, чем вытягивать ею
выходное сопротивление биполярного выхода.

единственное, чего можно здесь добиться дополнительной активной нагрузкой на выходе УН - это уменьшения усиления и увеличения искажений на НЧ.

Скорее приведение их в соответствие с искажениями на СЧ/ВЧ


Смакетировал данный выходной каскад на irf540 и irf9610. Раскачивал другим усилком, обратной связью не охватывал.
Питалово +/-27.
При токе покоя 700mA искажения практически не прослушивались, звучание порадовало (колонки 4 Ом).
Остановился на Rgs=200 Ом.
От выходного сопротивления УН звук зависит очень сильно,
оптимум получился в районе 15..20 кОм.

[Alex Nikitin]

Тут спад начинается в звуковом диапазоне, и частота его зависит от самого сигнала.
Получается нелинейность АЧХ, промодулированная сигналом
вытягивается при помощи глубокой ооос

Я думаю, что зависимость частоты среза без ООС от сигнала здесь будет реально заметна только при больших амплитудах.

Скорее приведение их в соответствие с искажениями на СЧ/ВЧ

Первые варианты 4240 и А42 имели дополнительную петлю ООС с выхода УН, ограничивая глубину ОООС с выхода глубиной примерно в 20дБ практически во всём диапазоне ЗЧ. Но позже выяснилось, что в такой простой схеме это приносит звучанию скорее вред, чем пользу .

Остановился на Rgs=200 Ом.

Да, я думаю для 540-х это более-менее ОК. Я с 240-ми делал 100-110 Ом.

От выходного сопротивления УН звук зависит очень сильно, оптимум получился в районе 15..20 кОм.

А как именно менял выходное сопротивление? Последовательным резистором? Здесь могут быть свои подводные камни, так как в таком случае искажения могут зависеть от поведения входной ёмкости Р-канального транзистора. Как я уже сказал, выходное сопротивление УН в рассматриваемой схеме уменьшается с частотой, и это неплохо работает.

Алексей