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 .

[ISIT_14]

OTROKHOV,

и действительно таже хрень что у меня после 10кгц.

з.ы. при работе на ВК картинка будет гораздо печальнее..

[giv94]

OTROKHOV, удивляет пик на 50 Гц и его гармоники. Это наводки по накалу или транс рядом, или что-то с кабелями, лампы сами такого не дают. Спектр 1 кГц и её 2 и 3 гармоники для СРПП близки к норме. Гряда пиков в кайоне 15-20 кГц у меня тоже появлялась на ненагруженном длинном кабеле. Вы смотрели одни кабели связи без усилителя, то есть сами на сябя замкнутые - какие гармоники и шумы. Я обычно снимаю сигнал генератора с входа усилителя и подаю на левый вход ЗК, а с выхода усилителя через делитель на правый вход ЗК и в спектролабе включаю режим вычитания каналов и смотрю разностный спектр. Так получается правильней спектр, особенно если внешний ЗГ.

[OTROKHOV]

giv94,пик на 50 гц и его гармоники это не проблема,это макет,всё лежит на столе без корпуса,у транса сердечник пока не склеен.Мерял ЗК,она же источник сигнала(может земляная петля быть),провода простые китайские,хотя этим же комплектом я недавно мерял другой усилитель,так там самый большой пик на 50гц равен -120дб,т.е. должен измерять нормально.Но ещё раз говорю что фон это не проблема,его можно снизить.Хотя на последнем замере(его я не выкладывал). самый большой пик находится на уровне -100дб,а это не так уж плохо.Вы говорите ГАРМОНИКИ ДЛЯ СРПП БЛИЗКИЕ К НОРМЕ но,цитирую автора- (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).

[Ales']

можно ли как-то придавить третью гармонику.

Почитайте здесь.

так всё просто
http://www.einfo.ru/store/6%D1%8D6%D0%BF-%D0%B5/
http://www.chipfind.ru/search/?part=6%D0%AD6%D0%9F
вот здесь брал
http://ww2.rektorg.com/?folio=7POYGN0G2
http://www.radio-komplekt.ru/find.php?name=6%FD6%EF

ни карточкой, ни пайпалом не расчитатся.
Какието способы оплаты экзотические - чисто российские.

[deemon]

Вообще , судя по графикам - спектры вполне нормальные для подобного лампового каскада , так что дополнительно снижать гармоники ИМХО нет смысла .... всё равно ведь , величина например 3-й гармоники , сама по себе - ничего о звуке нам не говорит , играет всё равно всё "в целом" , и так к этому и надо подходить , чтобы не тратить зря время . Что же касается подбора ламп - я не делаю это так придирчиво , а просто собираю пары по режиму на постоянном токе ( чтобы у каскада SRPP на данной паре напряжение на выходе было близко к половине питания ) , а потом из этих пар - комплектую четвёрки для усилителя , так чтобы не было большого различия в усилении каналов , вот собственно и всё . И конечно , звенящие экземпляры ламп при этом приходится отбраковывать , а если ламп недостаточно для полной отбраковки - то самые "звонкие" лучше ставить в верхнее плечо SRPP .

---------- Сообщение добавлено 00.29 ---------- Предыдущее сообщение было 00.25 ----------

А зачем такое большое напряжение питания?
И вообще, я бы лучше попробовал что-то типа гибрида СРПП и сломанного каскода.

P.S. Но думаю, что транзисторы по-любому лампу не переиграют

Ну да , такой каскад в принципе должен играть неплохо ( и я разные подобные варианты пробовал ) .... но вообще , в моих опытах , действительно - победить лампы по звуку пока не удалось

---------- Сообщение добавлено 00.37 ---------- Предыдущее сообщение было 00.29 ----------

Можно запитать от напряжения ВК. Не нужен разделительный конденсатор между УН и ВК.

А я бы не стал питать от ВК . Питание там более "шумное" , больше фон , разные "скачки" от выходной мощности .... да и потом , если питание УН будет такое же , как ВК - то мы не сможем полностью использовать размах напряжения , который ВК способен дать - а ведь этот каскад ( ПКПС ) может работать rail-to-rail , про это ведь тоже забывать не надо

Что касается кондёра между каскадами - так тут ведь убирать его нельзя , из-за "подвешенного" питания . А если его всё же убрать - то придётся серво делать , иначе выход перекосит ..... в общем , я бы для опытов с полупроводниковыми УН общую структуру усила оставил бы такой , как есть - только при необходимости погасил бы резисторами избыток питания ( 400 вольт для ПП многовато ) , ну или как вариант - перевёл бы выпрямитель из режима удвоения в обычный мостовой выпрямитель , снизив питание в 2 раза . Так можно было бы использовать не очень высоковольтные транзисторы от видеоусилителей мониторов ( они там обычно порядка 100-200 вольт держат , не больше ) .... хотя , опять же надо заметить - превзойти по звуку 6Э5П это очень , очень трудное дело

[IDDQD]

почему не в тему? хочу транзисторный аналог УН...

А может всё-таки лампы? Могу предложить УН на 6Ф4П (триод-пентод), лампа дешевая (на истоке по 33 р., можно дешевле найти). По питанию как раз под Заратустру подходит...

можно ли как-то придавить третью гармонику...

Если заменить резистор 270 Ом (который между анодом нижней и катодом верхней лампы) на источник тока, то судя по симулятору, искажения снижаются в разы (особенно третья гармоника). Как это сделать - на картинке. У вас же есть макет - попробуйте...

[ISIT_14]

УН общую структуру усила оставил бы такой , как есть - только при необходимости погасил бы резисторами избыток питания ( 400 вольт для ПП многовато ) , ну или как вариант - перевёл бы выпрямитель из режима удвоения в обычный мостовой выпрямитель , снизив питание в 2 раза . Так можно было бы использовать не очень высоковольтные транзисторы от видеоусилителей мониторов ( они там обычно порядка 100-200 вольт держат , не больше ) ....

Именно в этом направлении я и мыслю 2sc3955 от видеомониторов питание резистором и транзистором снизить.

[Semigor]

А я бы не стал питать от ВК . Питание там более "шумное" , больше фон , разные "скачки" от выходной мощности .... да и потом , если питание УН будет такое же , как ВК - то мы не сможем полностью использовать размах напряжения , который ВК способен дать - а ведь этот каскад ( ПКПС ) может работать rail-to-rail , про это ведь тоже забывать не надо

Согласен.

Что касается кондёра между каскадами - так тут ведь убирать его нельзя , из-за "подвешенного" питания . А если его всё же убрать - то придётся серво делать , иначе выход перекосит ...

А если УН питать от своего гальванически развязанного двухполярного классического питания, то мне думается можно обойтись и без разделительного конденсатора и без серво. Но, я совсем не уверен, что лишний транзистор лучше лишнего конденсатора .

[deemon]

А если УН питать от своего гальванически развязанного двухполярного классического питания, то мне думается можно обойтись и без разделительного конденсатора и без серво. Но, я совсем не уверен, что лишний транзистор лучше лишнего конденсатора .

Ну так наверняка транзистор этот как раз и будет выполнять функцию серво .... а не захотим его - какой-нибудь лишний трансформатор вылезет .

[OTROKHOV]

deemon, в начале я и подбирал лампы по вашей методике,из 12 ламп одна четвёрка 191-192 и 191-193,во второй разброс не более 8 вольт и третья более 20.Микрофонный эффект-тут немного непонятно,каковы критерии отбраковки,ведь если стукнуть по лампе то звенеть будет любая,главное как и чем стукнуть.Например,слушаю музыку на комфортной громкости 2-4вт ас 92дб,нажимаю паузу- в ас тишина,с расстояния 3-4 см стукаю карандашом по лампе,в ас раздаётся негромкий звон который тут же исчезает-это нормально или нет?Теперь закорачиваю вход ун,а на усилителе через который слушаю(к.ус.36)выкручиваю громкость на полную(т.е.общий к.ус больше 1000)и тут сразу стаёт слышна жизнь ламп,как будто что то шуршит шевелится и иногда слабо появляющийся и исчезающий писк(правда ас на расстоянии пол метра от ламп).Как должна вести себя исправная лампа при таком усилении,что должно быть слышно.Я уже писал,что это мой первый взгляд в сторону лампы и у меня нет опыта их отбраковки.Насчёт гармоник согласен,у меня был ус с к.г.2% и звучал вполне прилично,но тем не менее по спектрам вопрос остался.Ниже прикреплённые спектры сделаны при размещении транса,платы макета и кондёров на мягких тряпках,при этом хорошо видно,что при измерении шума и к.г.выбросы на 12-20кгц стали меньше,(по сравнению с ранее выкладываемыми где транс стоял на столе),что говорит о механической природе происхождения,но при измерении интермодуляции выбросы вновь стают большие (значит и электрической тоже),что там будет при сложном (музыкальном) сигнале легко представить,Так же после 30тыс.тоже какой то хлам и с ростом частоты только увеличивается,причём он не зависит не от сигнала не от механического воздействия.Может ли вся эта чушь быть следствием возбуда и если да,то как с ней бороться?Дмитрий,извините за назойливость но вопросы не потому-что мне спектры не нравятся,а потому-что при включении в тракт описываемого здесь у.н.музыку стаёт слушать неинтересно,всё время хочется сделать по тише,значит где то есть косяк но где?Так же выкладываю фото макета, может кто то увидит то что я не вижу.
IDDQD,спасибо за предложение но времени уже нет,начинается лето,да и такие эксперименты лучше делать после настройки авторского варианта,чтобы было с чем сравнивать.

[FEDGEN]

Сейчас слушаю через наушники SE300В в котором УН собран по схеме заратустры только с батарейным смещением. В одном ушнике тишина полнейшая ,в другом есть мизерный фон. Да стучание по корпусу унч предаётся а ушники. Пошёл дальше. Ушники вынес с собой в соседнюю комнату. К ламповому каскаду поднёс радиоприёмник включённый на полную громкость.
В ушниках слышно еле уловимый звук. В ас Вы ничего не услышите. лампы 6э5п проработали (а фиг его знает)вроде больше года . Вывод первый- микрофонный дефект есть но им можно пренебречь.Это на какой мощности нужно слушать что лампы замикрофонили?На такой мощности пофик микрофония.Второе мной замечено что с батарейныйм смещением схема более устойчива к вредным примесям(монтаж,регулятор громкости).

---------- Сообщение добавлено 23.02 ---------- Предыдущее сообщение было 22.46 ----------

OTROKHOV- у Вас в монтаже есть "косяки".
Сеточные резисторы припаиваются вплотную к выводу панельки.
расстояние между лампами большое
общий провод должен стремиться к одной точке а не линии
уберите РГ(из-за него возможен возбуд)
почему нет плёночных конденсаторов в питании
поменяйте на более качественный конденсаторы в катоде
уберите по дальше электролиты по питанию от ламп и транс тоже
разделительные "гробы" тоже подальше
лампы в кожух
убрать нафик плату
сделать в металле навесным монтажом ламповую часть с землёй в одной точке

---------- Сообщение добавлено 23.05 ---------- Предыдущее сообщение было 23.02 ----------

да ещё
схема чувствительна к типу резисторов

[giv94]

OTROKHOV. Замечаеия по поводу монтажа:
-гирлянду кондеров в накале надо отделным проводов распаять в точку распайки на землю катодных резисторов;
- провода на межкаскадные кондеры развел бы отдельными витыми парами;
- между межкаскадныеми кондерами положил прокладку 5-10 мм ( у них на корпус обычно пара сотен пик емкость);
- с входных сеток на землю запаял бы резисторы 220-470 к (защита от потери контакта у движка потенциометра);
- я обычно все ножки 1,3,6,8 саединяю вместе;
- растояние между лампами взял бы поменьше, чтоб хватало ножек деталей для уверенной распайки;
- катодные электролиты взял бы около 2000- 4000 мкФ и зашунтировал пленкой 1,5-4 мкФ
- анодные электролиты зашунтировал бы пленкой 2-10 мкФ;
Но это такие мелочи, которые не должны были бы вносить такую грязь на спектрах. Гребенка после 3 гармоника нехорошая. Да и присутствии пика на 50 Гц и в
довесок к ней гребенка не радует. Хотя у тебя звуковуха хорошая и разваливает диапазон аж до -140 дб, может и у меня так 50 Гц и 1 кГц вылезли бы с такой же
картой. Не знаю, но выключать мне свой усилок не хочется и звук радует.

[OTROKHOV]

OTROKHOV- у Вас в монтаже есть "косяки".
Сеточные резисторы припаиваются вплотную к выводу панельки.
расстояние между лампами большое
общий провод должен стремиться к одной точке а не линии
уберите РГ(из-за него возможен возбуд)
почему нет плёночных конденсаторов в питании
поменяйте на более качественный конденсаторы в катоде
уберите по дальше электролиты по питанию от ламп и транс тоже
разделительные "гробы" тоже подальше
лампы в кожух
убрать нафик плату
сделать в металле навесным монтажом ламповую часть с землёй в одной точке

1-длина вывода сеточного резистора не более 1 см,неужели это критично-хотя придвинуть можно,был бы смысл.
2-в одну точку всё не припаяеш,всё равно займёт 2-3см,у меня максимальное расстояние 6см,можно конечно переместить выводы С4 и землю с транса ближе к С1,но врятли удлинение этих проводов на 3см принесёт пользу,хотя опять же для очистки совести можно и перепаять.Там идёт медная жила 4 квадрата.
3-расстояние между баллонами лампам 27мм, выбирал из условия лучшего охлаждения и уменьшения взаимного влияния.
4-вариант без рг не рассматривается.На мой взгляд аппаратная регулировка хуже:ухудшается динамика,повышается уровень помех в виду ослабленного уровня сигнала в кабеле на маленькой громкости,придётся ставить доп резистор с R2 на массу(вдруг кабель будет отключен) и это просто не удобно.Если дело пойдёт дальше макета,то поставлю от ус бриг.
5-синенькие к73-17 0,1мк на 630вольт стоят,но хочу заменить на к40-у2 0,1на500 заодно они длиннее и припаяются ближе к С1
4-в катоде,в качестве С1 проходили кастинг рубикон 1000на6,3 ,панасоник 470на16 и те которые стоят сейчас-разницы не заметил.
5-С4 должны стоять ближе к аноду верхней лампы(не в макете будут стоять внизу ближе к панельки)
6-насчёт разделительных,попробую
7-кожух-это наверное слишком,это же не микрофонный усилитель да и лампам жарко будет
8-без платы макет делать не удобно,а в металле хлопотно.В металле наверное буду делать уже не макет,если до этого дойдёт


giv94
1-гирлянда кондёров у автора заземлена на трансформаторе(о чём он писал),у меня они соединённые с меж обмоточным экраном,корпусом транса и всё пошло в точку соединения(хотя по феншую нужно вести отдельными проводами),но нужно ли,хотелось бы конечно найти компромис между необходимым и достаточным.
2-провода на межкаскадные кондёры разделять нельзя,т.к.на кондёрах они вновь соединяются(кабель на ус и на наушники трёхпроводный).Корпуса кондёров соединены с общим проводом.
3-у используемого потенциометра контакт хороший,не пропадает.
4-1,3,6 ножки физически соединены внутри лампы
5-насчёт расстояния между лампами подожду что скажет Дмитрий,потом приму решение.
6-катодные электролиты автор не рекомендует ставить больше 1000,анодная плёнка по схеме 0,1
7-при подключении наушников akg k 271 studio сопротивлением 50 ом через резистор 620 ом фона не слышно,т.е. в наушниках не определишь включен ус или нет,если не стучать по лампам

Спасибо за быстрые ответы,при таких разборах бывает вылазят очень интересные мелочи.Естественно что я это писал так как видно с моей колокольни и конечно интересно было бы почитать коментарии автора.

p.s. резисторы mfr-0.25 1%,других нет,думаю заменить на 1вт,есть ли смысл?

[giv94]

OTROKHOV, вы заземлили корпуса межкаскадных кондеров. Я когда заземлил корпуса кондеров МБГЧ-1 на 2 мкФ получил завал фронтов в пиле больше на 1,5-2 мкс при полном размахе пилы от пилы без кондеров и в итоге отказался от использования таких боьших кондеров в железе, а перешел на пропиленовые в пластике. Такие большие кондеры надо отрывать от корпуса и иметь хорошо экранированный корпус усилка. Экстремалы вскрывают кондеры от железной оболочки и заливют в эпоксид или термоусадку с последующей заливкой торцов.
Катодные резисторы я ещё ставил китайские проволочные прямоугольные на 5 ват и SMD на 1 ватт с напаянными выводами.
У меня расстояние между центрами ламп в СРПП 48 мм, а между лампами каналов 75 мм.
Поиск компромисов и оттачивается на макете с компоновкой приближенной к намеченной, потом будет поздно.

[OTROKHOV]

giv94, 48мм между центрами ламп-это тоже самое что 27мм между баллонами ламп,т.е. у нас лампы стоят на одинаковом расстоянии.

[Achyuta]

deemon, такой вопрос (может кто-то тоже сможет ответить), есть ли смысл ставить резисторы в базы выходных транзисторов? У Агеева стоят по 5,1 Ом. Я ставил в данном ВК 10 Ом. Насколько они нужны здесь?
Если ставить резисторы, то где лучше тогда подсоединять батарейку (точки А и Б), перед резисторами или после, непосредственно к базам выходных транзисторов?
.

[ISIT_14]

Оно и без резисторов не звенит, а если не звенит то и ставить не надо!

[giv94]

Я обычно ставлю в базы дроссели ( самостраховка, да и на плате базы всё равно приходится разводить с перемычками и они выполняют их роль) - мотаю на резике МЛТ 0,5 Вт проводом д. 0, 2-0,3 мм до заполнения.

[slonek]

Achyuta, по второму вопросу: эмитер - точка А(В) - резистор - база

[giv94]

[QUOTE=Achyuta;2043801
Если ставить резисторы, то где лучше тогда подсоединять батарейку (точки А и Б), перед резисторами или после, непосредственно к базам выходных транзисторов?
.[/QUOTE
Конечно перед резистором