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

[Alex Nikitin]

Надо пересмотреть свое отношение к такому типу каскадов.А то все J201 и K1530 и никакой симметрии.

Дык об этом и речь. Самое замечательное в этом каскаде не просто то, что оба транзистора одинакового типа, а то, что они и в реальности очень одинаковые - разброс между транзисторами в одной партии редко превышает 1 % (!) по большинству параметров, так что и симуляция не слишком сильно будет отличаться от реальности

Алексей

[anli]

разброс между транзисторами в одной партии редко превышает 1 % (!) по большинству параметров
Алексей, я правильно понимаю, что сей факт также льёт воду
на мельницу балансных схем?

[Alex Nikitin]

Алексей, я правильно понимаю, что сей факт также льёт воду на мельницу балансных схем?

Ну не знаю - это всё-таки касается мощных полевиков. Вот мостовые схемы я на них делал и весьма успешно. При нагрузке 8 Ом два таких канала включённые в мост дадут около 150 Вт при питании +/- 35 В. Здесь хорошо то, что этот каскад при правильном расчёте мощности и отводе тепла прекрасно работает на низкоомную нагрузку - 2 Ома и меньше. Например на графиках измерений для 5350SE

http://stereophile.com/amplification...27/index8.html

видно, что искажения растут пропорционально уменьшению нагрузки вплоть до 1 Ома. Я пробовал мост из двух 5350SE, и на 8-омной нагрузке получал примерно 250-270 Вт выходной мощности на синусе, а на 4 Омах - 350 Вт , поскольку проседал блок питания.

Алексей

[anli]

Ну не знаю - это всё-таки касается мощных полевиков
Я как раз про них.
Вот мостовые схемы я на них делал и весьма успешно
Я как раз и имелл ввиду - балансная схема c мостом на выходе.

[Black_Panther]

Alex Nikitin, а можно узнать параметры источника питания или глянуть схему?просто интересуюсь кто как реализует питание в усях.узкоглазый ширпотреб и так все видели-интересно как в Европе делают (Cairn и Micromega не в счет,особенно последняя)
Когда то приносили мне усилок Creek в ремонт-апгрейд(замена РГ и запихивание BlackGate FK и замена выходных клемм на Cardas) так вот что порадовало так это его звучание и компактность.Модель как сейчас помню 4330 без пульта.Из всего европейского что попадало в мои руки запомнился своим звучанием лишь усилок 4330 да старый сидюк Revox.

[Lynx]

и замена выходных клемм на Cardas

Это был ключевой момент апгрейда, без оных - ну никак не звучит

[Alex Nikitin]

а можно узнать параметры источника питания или глянуть схему?просто интересуюсь кто как реализует питание в усях.узкоглазый ширпотреб и так все видели-интересно как в Европе делают

Там нет ничего сверхъестественного - тороидальный трансформатор на 120 Вт габаритных, 2 вторички по 25В, затем предохранители на 3 А (Т) , мост, с диодами шунтированными 10нФ (или Шоттки без шунтирования - это лучше) , и примерно 10000 мкФ сглаживающих конденсаторов (ставили 3 по 3300х35В в параллель в каждом плече). Питание общее для двух каналов.

Алексей

[Alex Nikitin]

Alex Nikitin, ИМХО,маловато будет (с)

ИМХО, в самый раз. Поставить больше и можно звук испортить (для такого сетевого трансформатора) .

Алексей

[Black_Panther]

но ведь два моста на быстрых диодах или Шоттки лучше!две обмотки транса лучше чем одна с отводом от середины!
и емкостей в 10тысяч на плечо недостаточно для передачи сигнала с большим динамическим диапазоном без потерь!особенно на больших уровнях громкости и низкоомной нагрузке! или в данном случае маркетологи прижали идею?я например прихожу в бешенство и негодование при виде вскрытых усилителей Sony ES и Arcam-там БП на уровне БП из радиолюбительской книжки :twisted:

[Alex Nikitin]

но ведь два моста на быстрых диодах или Шоттки лучше!две обмотки транса лучше чем одна с отводом от середины!
и емкостей в 10тысяч на плечо недостаточно для передачи сигнала с большим динамическим диапазоном без потерь!особенно на больших уровнях громкости и низкоомной нагрузке! или в данном случае маркетологи прижали идею?я например прихожу в бешенство и негодование при виде вскрытых усилителей Sony ES и Arcam-там БП на уровне БП из радиолюбительской книжки

Придётся сделать лирическое отступление

Понятия "лучше" и "хуже" в применению к звуку и в применении к измерительной аппаратуре не всегда совпадают. Хорошо звучащий усилитель и хорошо измеряющийся усилитель - это не одно и то же. Ничего плохого в хороших измеренных параметрах нет, но они не равнозначны хорошему звуку. Скажем так - если просто взять и построить усилитель руководствуясь параметрами, типа - поставим побольше ёмкость - будет лучше, то результат может сильно разочаровать .

Усилитель - это средство воспроизведения музыки, и его в известной степени надо сделать таким, чтобы он гармонично реагировал на эту самую музыку. Что я понимаю под "гармонично" в данном контексте? Так как практически невозможно сделать усилитель, совсем не реагирующий на воспроизводимый сигнал (особенно при работе на реальную акустику), а человеческое ухо способно распознать самые минимальные отклонения, то, на мой взгляд, единственный реалистичный способ сделать усилитель, не коверкающий музыку - это "настроить" реакцию усилителя на музыкальный сигнал таким образом, чтобы внесённые отклонения были бы "естественными" и не заслоняли бы собой ту эмоциональную информацию, ради которой мы слушаем музыку, не мешали бы нам воспринимать её. Вот это я здесь имею в виду под "гармоничной реакцией" . Это совершенно не значит, что не надо добиваться минимальных искажений и т.п. Просто если нет этой самой "гармоничности реакции", то всё остальное становится по сути не важно. И как раз блок питания является одним из самых важных элементов такой настройки. Если сделать блок питания "от фонаря", то может и повезти, но скорее всего не повезёт . Разные схемы по-разному реагируют на такую настройку, и если схема от рождения не обладает способностью достаточно аккуратно воспроизводить музыку (а не просто электрический сигнал), то её настраивай - не настраивай, разницу не услышишь. Впрочем, как и музыку . Тогда можно успокаивать себя техническими параметрами и словами типа

передачи сигнала с большим динамическим диапазоном без потерь!

Та схема, которую мы рассматриваем, может быть очень "музыкальной" при правильной настройке. И тут существует взаимосвязь между многими вещами - размером и параметрами трансформатора, ёмкостью конденсаторов фильтра, типом диодов и размером шунтирующих конденсаторов, частотой настройки сервопетли, точным значением тока покоя и т.д. Если бы мне сказали об этих вещах лет пятнадцать назад, я бы посмеялся. Но теперь у меня есть собственный опыт в постройке неплохих усилителей, и это привело меня вот к такой философии. Просто "больше", "мощнее", "линейнее" и т.д. не имеют никакого смысла, если при этом нет гармонии.

Алексей

[anli]

Если сделать блок питания "от фонаря", то может и повезти, но скорее всего не повезёт

Алексей, а в случае мостового класса A "настроить" питание,
вероятно, гораздо проще? Звуковая составляющая тока потребления
в этом случае в сотни раз меньше самого тока. Как считаете?

[Basil]

Я конечно извеняюсь, но зачем интегратор в схеме, если она и так охвачена общей обратной связью? Это на случай использования без оной? Неужели без интегратора сильно плавает ноль на выходе?

[anli]

но зачем интегратор в схеме, если она и так охвачена общей обратной связью?

Сори, что я не Алексей По постоянному току усилитель усиливает
также в 44 раза. Значит, усиливает и несимметричность работы,
дрейфа входной дифпары.

[Alex Nikitin]

Алексей, а в случае мостового класса A "настроить" питание, вероятно, гораздо проще? Звуковая составляющая тока потребления в этом случае в сотни раз меньше самого тока. Как считаете?

Да, мостовой класс А можно сделать с источниками тока в нагрузке и вообще практически исключить изменение тока потребления. Это, разумеется, сделает роль источника питания вторичной. Кроме этого, в любом случае надо схемотехнически стремиться к хорошему подавлению изменений питающего напряжения в самом усилителе. Но для класса АВ, даже мостового, блок питания - это неотъемлемая часть цепи сигнала, да ещё с нелинейными элементами и импульсными токами заряда конденсаторов, промодулированными сигналом. Изменив, например, ёмкость сглаживающих конденсаторов, мы изменим картину этой модуляции, изменим время реакции напряжения питания на изменение динамики сигнала и т.д.

Алексей

[ADDED=Alex Nikitin]1105265157[/ADDED]

Неужели без интегратора сильно плавает ноль на выходе?

Значит, усиливает и несимметричность работы,
дрейфа входной дифпары.

Не только это - УПТ усилит и любую постоянку на входе, что крайне нежелательно. То есть надо ставить разделительный конденсатор на входе. Тогда зачем УПТ? Серво "отрабатывает" изменения постоянного напряжения на входе в известных пределах, фактически работая как эквивалент проходного конденсатора, а если выходит за эти пределы, в идеале должна срабатывать защита. В более старших моделях так и было сделано - с выхода каждого из ОУ интегратора по диоду, на общий 7.5 вольтовый стабилитрон и на базу транзистора, разряжающего времязадающий конденсатор в цепях защиты.

Алексей

[AS79]

УПТ усилит и любую постоянку на входе, что крайне нежелательно

Интересна фраза "любая постоянка на входе" . А откуда она в сигнале ограниченном 20 Гц ? Нет не зря Алешин носится со своей ВПС и асимметрией музыкального сигнала. Что-то в этом виртуальном нуле есть. Конечно у каждого свое понятие и восприятие гармонии, я к примеру все УМы , 4-полосного усилителя , перевел в УПТ( СЧ и ВЧ каналы тоже УПТ , хотя на входе ФВЧ), а Саб УПТ от ЦАПа. Мне нравится.

[Alex Nikitin]

Интересна фраза "любая постоянка на входе" . А откуда она в сигнале ограниченном 20 Гц ?

Не в сигнале, а на входе - это разные вещи . Например с выхода предусилителя или CD-проигрывателя. Если там нет разделительного конденсатора на выходе, или он потёк. Даже 5 мВ на входе при Ку=44 превратятся в 220 мВ на выходе, а это уже нехорошо для акустики. При сравнительно простой схеме входного каскада, кроме этого, будет постоянка из-за тока базы входных транзисторов. Даже если сбалансировать сопротивления на входах, при изменении сопротивления источника (повороте регулятора громкости, например), изменится баланс и появится постоянная составляющая.

Алексей

[Basil]

Хм... Слона то я и не заметил. Я как-то привык ставить проходной конденсатор, отсюда и сомнения. Спасибо за ответ.
Можно в качестве выходной пары применить IRFP150N? Напряжение открытия у них 2-4В.

[AS79]

Алексей , у нас немного разный подход к проблеме. Вы свои изделия рассчитываете на широкий круг потребителей , как и при самостоятельном изготовлении их, нужна определенная гарантия на надежность. Повторюсь , для себя любимого можно и напрячься. УПТ Ку=5000 реально , проверено,но конечно страшно,уже 2 года работает.

[Alex Nikitin]

Можно в качестве выходной пары применить IRFP150N? Напряжение открытия у них 2-4В.

Можно, но они потребуют существенного повышения тока через Р-канальный полевик и источник тока. Кроме этого, сильно увеличится падение напряжения на "верхнем" выходном транзисторе и для симметричного ограничения надо увеличивать напряжение питания источника тока. Я делал в 1993 году вариант этой схемы на IRFP240 (если память мне не изменяет). В качестве Р-канального транзистора и в источнике тока я применил IRF9610 на радиаторах, с током источника порядка 60 мА. Кроме этого, у "нормальных" полевиков с отсечкой в районе 3,5 Вольт другой температурный коэффициент напряжения отсечки, и надо компенсировать его по-другому. Я ставил в эмиттер транзистора-датчика температуры (на место R15 в обсуждаемой схеме) источник опорного напряжения на 1,2 В ("band-gap reference") - и температурная компенсация получалась практически точной.

Короче говоря, применение не "logic level" транзисторов требует существенного изменения схемы. Уж лучше применить что-то типа IRL540/640 если HUF недоступны.

Алексей

[Basil]

Наверное под требования схемы ближе IRL2910.