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 .

[deemon]

lansib,
Отправил Вам сообщение в личку .

[lansib]

Здравствуйте уважаемый "DEEMON"!
Вы написали :"отправил Вам сообщение в личку".
Сейчас 15ч53м по Москве (проживаю в Москве), но сообщения на почте нет.
Прошло примерно часа полтора или два с момента Вашего сообщения.
Возможно был набран некорректно мой эл. адрес и я повторю его - stopkadr47@mail.ru
Спасибо за первую реакцию на мое сообщение.
Л.А.

[deemon]

Здравствуйте уважаемый "DEEMON"!
Вы написали :"отправил Вам сообщение в личку".
Сейчас 15ч53м по Москве (проживаю в Москве), но сообщения на почте нет.
Прошло примерно часа полтора или два с момента Вашего сообщения.
Возможно был набран некорректно мой эл. адрес и я повторю его - stopkadr47@mail.ru
Спасибо за первую реакцию на мое сообщение.
Л.А.

Так я отправил не на почту , а в приват на форум - у Вас должно быть уведомление . Сейчас ещё и на email продублирую ....

[viktor123]

Здравствуйте " DEEMON", подскажите С4 нужен в другом канале и чем можно ещё заменить Q6 кроме КТ502?. Конденсатор вместо КБГ , МБГО или МБГЧ , что вы скажете.

[2Ears]

viktor123
По схеме же понятно-нужен, а С5-общий
Q6-КТ814

[zvuk2496]

Уважаемый deemon спасибо за Ваши рекомендации по настройке схемы . Лампы подбирал по методике : Л1+10к , отобрал несколько одинаковых по напряжению катод-анод. При установке в пары разброс напряжения сократился до 13в. причем тенденция увеличения напряж. на Л1 по сравнению с Л2 сохраняется(т.е +193в и +180в ) видимо такие лампы и еще чтобы получить анодное +400в пришлось ~ U на обмотке поднять до 160 в. просадка составила порядка 20 в. Провод у меня 0,3мм. и транс.-80вт. ( такой подвернулся) , а емкости правда в удвоителе чуть побольше , но результат уже радует! Звук при +400в. лучше.
Почитав ветку и Ваши ответы для себя для себя решил , что в ВК нужно двигаться на увеличение пар вых.тр-ров ( для того чтобы до мощности ватт ~ 15 УС сидел в классе А) и действительно когда я поставил вторую пару - уши сразу это одобрили , не удержался - захватило , поставил третью - результат очень порадовал , так и слушал часа 1,5 - смаковал. Акустику при наладке ипользовал дешевую американскую 4ом. Впечатление такое - как будто динамики поменяли на более качественные ( особенно по низам ) - пошел напор. Видимо согласование с нагрузкой получатся более оптимальным при таком варианте. Вообще для меня , повторение Вашей схемы , напомнило мне далекий 1972г., когда в журнале Радио (номер 6 кажется) - Бать и Середа опубликовали схему хай-фая со средней точкой питания - это был тогда прорыв для меня мальчишки-радиолюбителя ( а может и не только для меня ) - ново и неожиданно и какой был звук для того времени ( на транзисторах). И вот теперь такая удачная схема и с такими решениями ( и опять сужу по конечному результату - звуку ). СПАСИБО !!! И что примечательно - проверено практикой (ИХМО) ,что все номиналы деталей выверены с большой точностью и не любят других вариаций ( ставь и не мудри -речь о ключевых элементах - это для повторяющих) , тоже относится и к описанию конструктива.Видно что ВЫ попотели.
При трех парах чувствуется , что дальнейшее увеличение их вызовет нехватку напряжения на раскачке ( или я ошибаюсь?) В эмиттерах
ставил 0,22 ом и 0,1ом ( по согласованию токов пред. и вых.тр-ов лучше 0,1 а вот по звучанию вроде 0,22 ?) Кстати о токах - картина такая.
При общем токе покоя - допустим 0,8А :пред.- 0,36А вых.-0,44А. т.е на предвыходной тр-р 0,36А , а на тройку("резвых") выходных - грубо по
0,15А. При подаче сигнала : предвых. - стабилен 0,36А , а выходные до 0,3-0,4А на тр-р на пике.Больше не получается - напряжение питания + - 32в., если поднять его - думаю и токи выходых тоже поднимутся , хотя громкости и так хватает. Хотел умощнять блок напряжения смещения - померял ток после LM - в моем варинте 0,4А и эта пропорция 1/2 сохраняется при разных тока покоя УС.
А где то выше расчитывали что он должен быть не меньше общего тока покоя ? Так если общий ток УС - наприм.-2А то ток блока напр.смещения - 1А и при музыкальном сигнале не изменяется , а держится стабильно . Вот такие пироги . А если увеличивать дальше - что порекомендуете вместо LM 7805? По поводу емкостей С8,С9 -зто примерный минимум или можно увеличить до 33-44т.мкф для более полной отдачи по НЧ и так ли необходимы параллельные им 2,2мкф.

[LepekhinV]

zvuk2496, не могли бы Вы рассказать поподробнее о своей конструкции ВК? Как выполнен входной каскад?

[zvuk2496]

LepekhinV , если коротко то так . Собран в макете на длинном радиаторе ( удобно варьировать парами тр-ов) фото на 17 или 18 стр.под
тр-ми подкладки из слюды. Кстати мерял температуру зл.термометром на выводе коллектора и рядом на массиве радиатора разница не превышает1-2 градуса , а так как ток предвых тр-ров постоянный , а вых-х именяется в небольших пределах ( в моем случае) , то постоянный коструктив буду выполнять также , только радиатор будет другой . Транзисторы будут расположены в два ряда - лапами к
друг другу через слюду , но на медные пластины , которые будут уже крепится к алюм.радиатору на каждый канал отдельно. Если интересно
фото выложу завтра .

[deemon]

Что касается блока смещения - его ток всегда равен току покоя предварительной ступени , причём независимо от количества выходных пар . Таким образом , если ток покоя преда 0,4 А , то LM7805 ещё вполне хватит - эта микросхема и 1 А легко даёт , лишь бы хватило запаса напряжения на выходе выпрямителя смещения . Кстати , интересны Ваши наблюдения насчёт 4-омной акустики .... например , у меня все колонки были на 8 ом , и потому я слушаю усилитель с 2 парами транзисторов на выходе и с током покоя по 120 ма на транзистор - у меня это оптимально . Впрочем , как и с другой акустикой на 8 ом , которую я пробовал на этом усилтеле . Ну а для 4 ом можно поставить и побольше

Далее , увеличение количества транзисторов на выходе приводит лишь к большему потреблению тока в покое , но токовая нагрузка на драйвер растёт при этом мало , так что раскачки должно хватать .... единственный ограничивающий фактор - это ёмкость КБ выходных транзисторов , которая нагружает предвыход , а через него - и ламповый каскад . Именно поэтому я в усилителе с 6 парами на выходе и применил промежуточный драйверный каскад . Но с тремя парами всё должно быть хорошо и без него , как я думаю - у схемы есть запас .

Насчёт увеличения ёмкости электролитов при большем токе потребления - вреда от этого не будет . Сильно ударяться в "макаровщину" (с) я бы не стал , но раза в 2-3 увеличить можно . Другое дело , что гораздо лучшим выходом стало бы не увеличение тех кондёров , что показаны на схеме , а включение параллельно к ним одного , но между +35 и -35 . При этом , если мы поставим туда , например , кондёр на 10000 мкф*80 вольт , то это будет эквивалентно подключению параллельно каждому по 20000 мкф , то есть удвоению их ёмкостей . Почему это лучше ? Потому , что нам для качества звука уже не надо увеличивать электролиты С8 и С9 , их и так хватает для низкого баса , а вот для безопасности басового динамика при разных "авариях" слишким большая их ёмкость может быть уже вредной .... в то же время , один конденсатор между + и - питания будет фильтровать пульсации сети так же хорошо , как и 2 последовательных . Более того , эту идею можно ещё развить , включив к выпрямителю только этот дополнительный кондёр , а на С8 и С9 подать питание от него через 2 небольших проволочных резистора ( например , по 0,2 ома ) - так мы создадим в цепи питания RC фильтр , который ещё больше задавит помехи из сети . Хотя , и то что есть - вполне достаточно ( у меня и на акустике с чутьём 98 дБ помех и фона нет ) , это просто может быть темой для экспериментов ....

Конденсаторы на 2,2 мкф в этой схеме не очень критичны , но я всё же советую их ставить , только желательно поближе именно к транзисторам ВК , прямо рядом с ними - это помогает пропустить ВЧ токи питания по короткой цепи , без захода в электролиты питания . Это улчшает работу каскада на ультразвуковых частотах , которые могут просочиться на вход УНЧ .

Ещё один момент - ток покоя ВК зависит только от напряжения источника смещения , а стабильность его - от качества тепловой связи на диоды стабилизации , а от напряжения питания ВК - он зависит мало . Это свойство будет полезно , если мы поставим переключатель на отвод обмотки питания ВК , и тогда мы сможем легко переводить каскад в экономичный режим с уменьшенной мощностью выхода ( с питанием , скажем , +- 20 вольт ) . Это хорошо , когда мы случаем музыку вечером и не надо большой громкости - чтобы зря не греть помещение . Летом это бывает особенно полезно

---------- Добавлено в 23:16 ---------- Предыдущее сообщение в 22:59 ----------

zvuk2496, Кстати , вот что интересно - какие у Вас применены типы электролитов С1 , в катодах ламп , и межкаскадных кондёров С2 ? Как я не раз говорил в этой теме - они , особенно С2 , очень сильно влияют на звук .

И ещё один момент - если Вы будете ставить дополнительные электролиты параллельно С8 и С9 - то применение схемы мягкого запуска становится уже необходимым , про это забывать не надо . Тем более , что это практически ничего не стоит - одно реле с резистором в цепи обмотки и один мощный проволочный резистор на 10-20 ом - это в общем мелочь .... но мелочь полезная Кстати , если в усилителе будет применён вентилятор для охлаждения радиатора , то питать его лучше всего от небольшого отдельного трансформатора с выпрямителем , я в таких случаях подавал на 12-вольтовый вентилятор питание 8-9 вольт , чтобы он не шумел .... и вот , к этому же питанию можно подключить и обмотку реле схемы софт-старта , так получается удобнее всего - не нужно гасить большой избыток напряжения для реле на ещё одном резисторе в цепи обмотки . А если взять реле на 5 или 6 вольт , то его можно подключить к +9 через небольшой маломощный резик , и никаких проблем ....

---------- Добавлено в 23:33 ---------- Предыдущее сообщение в 23:16 ----------

еще чтобы получить анодное +400в пришлось ~ U на обмотке поднять до 160 в. просадка составила порядка 20 в. Провод у меня 0,3мм. и транс.-80вт. ( такой подвернулся) , а емкости правда в удвоителе чуть побольше , но результат уже радует! Звук при +400в. лучше.

Всё верно , у меня тоже в усилителе 160 вольт на обмотке транса при нормальном напряжении сети - ошибку на схеме исправил , картинку перезагрузил .

[zvuk2496]

Уважаемый deemon , а вот на Вашем фото , где две пары вых.тр-ров нет ограничивающих резисторов в эмиттерных цепях ? Они очень близки по току коллектора ? И как по Вашему при трех парах для звука что предпочтительнее 0,22ом или 0,1ом ?
По поводу элек-тов С8 иС9 меня это как раз и интересовало хватает ли емкости для воспроизведения низших частот при нагрузке в 4ом.
Тем более какое у нее на сомом деле будет сопротивление на зтой частоте это вопрос . А оно наверняка ниже.
А фильтрация напряжения здесь очень хорошая. Другое дело что доп.конденсатор между + и - будет более стабилизировать напряжение и
фильтровать конечно ,а С8,С9 будут более работать на НЧ диапазон так ?

[deemon]

важаемый deemon , а вот на Вашем фото , где две пары вых.тр-ров нет ограничивающих резисторов в эмиттерных цепях ? Они очень близки по току коллектора ? И как по Вашему при трех парах для звука что предпочтительнее 0,22ом или 0,1ом ?

Нет , я в базовом варианте никогда не применял резисторы в цепях эмиттеров , это изначально и было задумано - достичь необходимой стабильности каскада в классе АВ без резисторов , это уменьшает искажения каскада при увеличении выходного тока - транзисторы переключаются более "гладко". И кстати , при минимальном подборе транзисторов равномерность токов достаточна , и никаких проблем с этим не было не было . В классе А - другое дело , там их применение оправдано из-за более напряжённого режима транзисторов , при токе 0,4 А я бы применил по 0,2 ома в каждый эмиттер .

---------- Добавлено в 00:32 ---------- Предыдущее сообщение в 00:27 ----------

По поводу элек-тов С8 иС9 меня это как раз и интересовало хватает ли емкости для воспроизведения низших частот при нагрузке в 4ом.
Тем более какое у нее на сомом деле будет сопротивление на зтой частоте это вопрос . А оно наверняка ниже.
А фильтрация напряжения здесь очень хорошая. Другое дело что доп.конденсатор между + и - будет более стабилизировать напряжение и
фильтровать конечно ,а С8,С9 будут более работать на НЧ диапазон так ?

Да , ёмкостей на 22000 должно хватать и на 4 ома нагрузки , а дополнительный кондёр может заниматься только фильтрацией . Тут ещё надо заметить , что сами кондёры С8 и С9 тут как бы исключены из звуковой цепи , то есть они не образуют ФВЧ с нагрузкой , а при сильной нагрузке НЧ составляющими просто перезаряжаются , немного сдвигая питание повторителя .

[zvuk2496]

deemon , по поводу С1 взял с компьюторной платы , С2 -перебрал советские старые всякие остановился пока на МБГО 4*300в 68г.в.
Заказал мундорфы на той неделе должны приехать , но вот емкость 1,8 мкф - что скажите ?
И еще я хочу с акцентировать свой вопрос - ток потребляемый ВК на пике у меня сейчас достигает макс.- 1,5А - больше не получается ?

[deemon]

deemon , по поводу С1 взял с компьюторной платы , С2 -перебрал советские старые всякие остановился пока на МБГО 4*300в 68г.в.

Вообще , электролиты с компьютерной платы - не лучшее решение .... попробуйте электролиты Nichicon или Elna , даже обычные - по идее , это должно быть получше .. также стоит испытать Elna Silmic или Cerafine . Самые лучшие из тех что я пробовал - Nichicon Muse , немного уступали им Rubycon Black Gate , также очень хорошо показали себя старые электролиты Siemens и ERO , снятые со старых плат . Ещё стоит испытать старые Tesla и Ducati - некоторые из них тоже играют хорошо . Из советских , как ни странно , относительно неплохо играли старые "бочонки" на 200 мкф завода ВЗР , из старых радиоприёмников , а прочие были намного хуже . Все же танталовые электролиты , которые я пробовал , играли очень плохо .

Насчёт же С2 - из советских практически нет равных старым бумажным КБГ-МН , и чем древнее они - тем лучше , выше я про это уже писал . МБГО - весьма средненькие , скажем так , хотя гораздо лучше любых К-73 . Мундорфы я пробовал , они хорошо играют , даже самые простые - белые с красной надписью . Ещё лучше - черные с золотистой надписью ( точное название не помню ) . 1,8 мкф подойдут , конечно . Винтажные Sprague Vitamin Q дают очень неплохой звук , но пожалуй чересчур "мягкий" . В общем , кондёры - это большая и длинная тема , скажем так

---------- Добавлено в 01:11 ---------- Предыдущее сообщение в 01:01 ----------

Кстати , хорошие результаты с КБГ объясняются , как я думаю , тем фактом , что они фольговые , в отличие от большинства других бумажных и плёночных типов , которые сделаны методом напыления . Так что КБГ вполне могут превзойти даже многие фирменные кондёры , я про них ничего плохого сказать не могу , пожалуй . НО , надо искать кондёры , сделанные до примерно 1960 года - после там у них , как видно , что-то случилось с технологией - или пить стали больше , или рационализаторы "постарались"

[SGAl]

deemon, Я уже задавал вопрос в другой ветке как организовать выход на наушники. Еще несколько вопросов. Какое напряжение сигнала (номинальное) на катоде V2?
Как подключить выходной трансформатор, можно ли использовать стандартный транс. от лампового приемника с однотактным выходом на 6П14П а если лучше автотрансформатор, то каковы моточные данные?
ТВК 110 ЛМ можно использовать?

[deemon]

Наушники к ламповому каскаду надо подключать через трансформатор или автотрансформатор . Конденсатор , через который идёт сигнал , в этом случае надо увеличить , примерно до 10 мкф - в этом варианте можно использовать автотрансформатор , включив нижний вывод обмотки к земле . Для наушников на 600 ом оптимальным будет , как я думаю , понижающий автотрансформатор 3:1 , для других нагрузок надо соответственно пересчитать . Ещё вариант , для трансформатора с изолированными обмотками - включить два электролита по 10 мкф последовательно между +400 ( + кондёра С4 ) и землёй , а к их средней точке включить один вывод первички транса , второй же вывод - к выходу лампового каскада . Сигнал же снимать со вторички , подключённой уже к земле . Тогда получится как бы мостовое включение - выглядит симпатично .

Далее , трансформатор можно , действительно , попробовать готовый - типа ТВЗ или ТВК от телевизора или выходной от какого-нибудь лампового приёмника . Намоточных данных у меня нет , так как сам я транс для наушников не мотал ... но можно поэкспериментировать . Что я пробовал делать - подключал колонки через транс ТВЗ 1-9 , подавая на него сигнал через электролит на 10 мкф*400 вольт . Звук был приятный , но всё же тихий Хотя , поздно вечером или ночью - в принципе достаточно ...

Насчёт напряжения сигнала на катоде V2 - оно пропорционально входному сигналу , усилительный каскад тут усиливает входное напряжение примерно в 30 раз - точное значение зависит от экземпляров ламп 6Э5П ( разброс от 27 до 32 раз ) . Так что , если мы подаём на вход 0,5 вольт , то на выходе будет примерно 15 вольт . Ещё надо заметить , что если амплитудное значение сигнала на катоде V2 будет больше , чем напряжение питания выходного каскада ( +- 35 вольт ), то эти пики будут ограничены выходным каскадом . Никакой опасности для схемы это не представляет .

[SGAl]

Спасибо. В основном интересовало не вызовет ли рост искажений такая нагрузка для каскада, как первичная обмотка ТВЗ и как лучше подключить. Насколько очевидны преимущества при включении нагрузки в среднюю точку конденсаторов? В этом случае можно, наверное, С2 исключить, но не изменится ли режим работы лампы? Надеюсь постоянный ток в этой цепи будет отсутствовать, тогда (есть у меня готовый вариант) можно ли использовать трансформатор без зазора в сердечнике ?

[deemon]

В этом случае можно, наверное, С2 исключить, но не изменится ли режим работы лампы?

Ну конечно , если так включать , то С2 не нужен - его функцию возьмут на себя те два конденсатора , между питанием и землёй . Мне такое мостовое включение вообще очень нравится , я люблю симметричные схемы К тому же , при таком включении транса будет ослаблен переходной процесс при включении схемы , что тоже хорошо . Также будут ослаблены помехи по питанию .

Надеюсь постоянный ток в этой цепи будет отсутствовать, тогда (есть у меня готовый вариант) можно ли использовать трансформатор без зазора в сердечнике ?

Конечно , там же в цепи тока будут конденсаторы , а через них постоянка не идёт Так что можно использовать любой подходящий транс без зазора .... более того , если есть транс с зазором - имеет смысл зазор убрать , чтобы увеличить его индуктивность .

[LepekhinV]

deemon, можно ли применить в качестве С1 Rubicon ZL 2200мкФ*16В? Или не стОит увеличивать емкость и менять тип конденсатора?

[deemon]

deemon, можно ли применить в качестве С1 Rubicon ZL 2200мкФ*16В? Или не стОит увеличивать емкость и менять тип конденсатора?

В принципе можно , только надо проверить - не вызовет ли это проблем из-за долгого его заряда при включении ? Ну и конечно звук послушать .... Вообще , я пробовал на это место ставить конденсаторы от 220 до 1000 мкф .

[LepekhinV]

Спасибо. Сильно ли меняет звук не емкость, а тип (производитель, серия) конденсатора? (... если это так, то не буду заморачиваться. а поставлю проверенный автором вариант)