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 .

[bondar100]

stan marsh, Встречал в этой ветке, что из кучки купленных ламп 2 оказались без вакуума. Это как определить?

[stan marsh]

Лампы "без вакуума" легко определить на глаз: геттер("зеркало" на внутренней стороне колбы) отсутствует.

[s.rais]

геттер("зеркало" на внутренней стороне колбы) отсутствует

Мне казалось, что при отсутствии вакуума (разгерметизации) геттер белеет?

[3gs505]

Вопрос к специалистам, возможно ли прикрутить защиту на батарейку, используя второй канал LM358 в качестве компаратора и отключения БП

[stan marsh]

Мне казалось, что при отсутствии вакуума (разгерметизации) геттер белеет?

Сначала да, потом исчезает вовсе. (Не путать с "таблеточным" геттером, как у ульяновских 6С19П, например. Там колба изначально прозрачная.)

[frezer]

Вопрос к специалистам, возможно ли прикрутить защиту на батарейку, используя второй канал LM358 в качестве компаратора, как пример решение для перегрузки пот току БП
http://www.joyta.ru/6075-reguliruemy...ot-peregruzki/ если возможно поделитесь схемой, можно будет попробовать в железе.

От чего батарейку собираетесь защищать? От К.З.? Нужно вводить датчик тока в цепь коллектора. А зачем такие ухищрения. Батарейка не имеет выводов наружу, её закоротить сложно. Ну и в нормальном мощном ОУ всё встроено.

[deemon]

От чего батарейку собираетесь защищать? От К.З.? Нужно вводить датчик тока в цепь коллектора. А зачем такие ухищрения. Батарейка не имеет выводов наружу, её закоротить сложно. Ну и в нормальном мощном ОУ всё встроено.

Ну вообще , некоторый смысл в этом может быть ... можно просто использовать датчик тока батарейки для защиты всего УНЧ от замыкания выхода . В самом деле , если выход закорочен , то растут токи коллектора выходных транзисторов , но растут же и токи баз - а они идут через батарейку . Так что вполне можно поставить датчик тока ( небольшой резистор ) , например , в минусовый провод выпрямителя батарейки , и использовать вторую половинку ОУ как компаратор , нагрузив его на оптрон - который уже передаст сигнал перегрузки в цепи защиты , выключая реле в цепи первички транса питания , например .

---------- Сообщение добавлено 17:29 ---------- Предыдущее сообщение было 17:25 ----------

Кстати , это нетрудно посчитать - например , если ток выходных транзисторов равен 10 ампер , и усиление по току например 100 - то при этом токи баз выходников будут порядка 100 ма . Но батарейка изначально даёт ток покоя , который тоже обычно 100 ма - а при перегрузке ток превысит 200 ма . Вот на этот ток можно будет настроить компаратор в батарейке ....

---------- Сообщение добавлено 27.02.2019 в 00:29 ---------- Предыдущее сообщение было 26.02.2019 в 17:29 ----------

Два резистора с средней точкой, это классика, и всё там замечательно работает. Никакой переменник не нужен, просто делитель, чтоб получить от анодного питания вольт 80-100 потенциал на накале.

Конечно , классика работает - на то она и классика . Но с другой стороны , должен же быть и прогресс , так ведь ? Если можно сделать лучше и проще - то чего бы не сделать ? Тем более , что например в данном случае напряжения 100 вольт будет маловато , так как на катодах верхних ламп напряжение 180-200 вольт , да плюс ещё напряжение сигнала , и кроме того - неминуемый медленный дрейф , это всё же лампы . Так что желательно всё же подбирать напряжение "подставки" под каждый канал индивидуально , и при смене ламп подстраивать . В данном же случае - кондёры всё делают сами , без нашего участия ... В общем , советую всё же попробовать вместе с классическим и такой вариант тоже - например меня этот способ питания накала никогда не подводил .

[frezer]

Ну вообще , некоторый смысл в этом может быть ... можно просто использовать датчик тока батарейки для защиты всего УНЧ от замыкания выхода . В самом деле , если выход закорочен , то растут токи коллектора выходных транзисторов , но растут же и токи баз - а они идут через батарейку . Так что вполне можно поставить датчик тока ( небольшой резистор ) , например , в минусовый провод выпрямителя батарейки , и использовать вторую половинку ОУ как компаратор , нагрузив его на оптрон - который уже передаст сигнал перегрузки в цепи защиты , выключая реле в цепи первички транса питания , например .

Кстати , это нетрудно посчитать - например , если ток выходных транзисторов равен 10 ампер , и усиление по току например 100 - то при этом токи баз выходников будут порядка 100 ма . Но батарейка изначально даёт ток покоя , который тоже обычно 100 ма - а при перегрузке ток превысит 200 ма . Вот на этот ток можно будет настроить компаратор в батарейке ....

Ключевые слова. Не припомню ни одного хорошего усилителя, где ограничение тока выходных транзисторов от К.З. использовалось. Транзисторы всё равно сгорали, а качество падало. Триггерная защита, да спасала. И если 200 мА хватает для батарейки то зачем требование до 1 А? Тогда при токе до 200-300 мА и ОУ L2722 отлично работать будет, ему от + питания на выход ОУ резистор задающий начальный ток 200-300 мА, излишки нижнее плечо ОУ отводить будет, а при необходимости ещё 200 мА верхнее плечо добавить сможет. И мощность рассеивания на ОУ больше 1 Вт не будет при 5В питания.

[deemon]

Ключевые слова. Не припомню ни одного хорошего усилителя, где ограничение тока выходных транзисторов от К.З. использовалось. Транзисторы всё равно сгорали, а качество падало. Триггерная защита, да спасала. И если 200 мА хватает для батарейки то зачем требование до 1 А? Тогда при токе до 200-300 мА и ОУ L2722 отлично работать будет, ему от + питания на выход ОУ резистор задающий начальный ток 200-300 мА, излишки нижнее плечо ОУ отводить будет, а при необходимости ещё 200 мА верхнее плечо добавить сможет. И мощность рассеивания на ОУ больше 1 Вт не будет при 5В питания.

Так ведь , здесь не будет специального ограничения тока - ток в данном случае ограничивается самим ламповым каскадом , только и всего . Так что при КЗ выхода ток не достигнет сразу фатального уровня , и если датчик тока в батарейке сработает - питание выключится раньше , чем сгорят выходные транзисторы . А вообще этот тип каскада , применённый тут ( ПКПС ) - он очень живучий , как показала практика Он даже при специально вызванном жёстком возбуде не сгорает ( подключение на вход ВК куска коаксиального кабеля в несколько метров - для дарлингтонов и шиклаев в ВК это практически гарантированный мгновенный "бабах" ) , и вообще , за всю историю этого проекта у меня ни в одном экземпляре УНЧ не сгорел ни один транзистор , и это при том , что никаких схем защиты я вообще не использовал . Ну а если сделать защиту ( хотя бы такую , через оптрон в батарейке и реле на входе транса питания ВК ) - то и подавно , будет полная уверенность в завтрашнем дне

Что же касается максимального тока батарейки - так ведь , я изначально проектировал схему под любые транзисторы , в первых экземплярах там стояли КТ818(819) , у которых усиление по току могло быть и 30 , притом на максимальном токе выхода оно ещё падало , вот я и делал хороший запас .... ну а с современными выходниками требования к батарейке можно и снизить , и действительно , если есть подходящие ОУ на ток , например , 300 ма - то и их можно ставить туда . Правда , идея с начальным током на резисторе мне как-то не очень нравится - зачем нам ухудшать стабильность батарейки этим током ? Ведь большую часть времени УНЧ будет работать с током батарейки , равным току покоя ( 100-120 ма ) , и сильно возрастать он будет только на пиках сигнала ( притом если более 200 - сработает защита ) - для домашнего УНЧ это как раз нормально , мы же не для дискотеки его делаем ... ну а если нужны "профессиональные" требования - тогда и запас надо делать побольше , разумеется ...

---------- Сообщение добавлено 15:55 ---------- Предыдущее сообщение было 15:54 ----------

Это решение возможно изобразить на бумаге?

Конечно можно , там совсем примитивная схема ( 3 резистора на входе половинки ОУ и 1 на выходе в цепи оптрона ) , сегодня или завтра нарисую .

[frezer]

Правда , идея с начальным током на резисторе мне как-то не очень нравится - зачем нам ухудшать стабильность батарейки этим током ? Ведь большую часть времени УНЧ будет работать с током батарейки , равным току покоя ( 100-120 ма ) , и сильно возрастать он будет только на пиках сигнала ( притом если более 200 - сработает защита ) - для домашнего УНЧ это как раз нормально , мы же не для дискотеки его делаем ... ну а если нужны "профессиональные" требования - тогда и запас надо делать побольше , разумеется ....

А чем параллельный стабилизатор вам не нравиться? Только К.П.Д. ниже.

[Yamazaki]

deemon, подскажите пожалуйста насчет параллельного включения выходных транзисторов.
Насколько я понял, у вас есть положительный опыт их включения сразу 6 штук на 1 предвыходной.
Дело в том, что в симуляции эффект плавного переключения проявляется только когда эмиттерных резисторов нет. Стоит только их поставить, как сразу всё становится хуже. Тем хуже, чем больше номинал эмиттерных резисторов. Как вам удалось решить эту проблему?

[deemon]

А чем параллельный стабилизатор вам не нравиться? Только К.П.Д. ниже.

Ну вот , как раз КПД и не нравится ... притом ведь , надо обеспечивать не только запас по току , но и чтобы этот запас был при минимальном напряжении сети . Но тогда при нормальном ( и более ) напряжении сети - КПД параллельного стаба ещё ухудшится . Потом ещё такой момент - если делать на транзисторах , то надо обеспечить нужное петлевое усиление - это уже усложняет схему батарейки , да притом ещё и пришлось бы применять в качестве термодатчиков не диоды , а транзисторы - что конечно менее удобно в монтаже . С другой стороны - применение этой новой схемы батарейки на ОУ позволяет , при желании , сделать и параллельный стабилизатор . По точности стабилизации тока покоя этот вариант , ИМХО , не уступит обычному ... но по КПД всё равно проиграет , конечно . А тогда - есть ли смысл это делать вообще ?

---------- Сообщение добавлено 19:31 ---------- Предыдущее сообщение было 19:04 ----------

deemon, подскажите пожалуйста насчет параллельного включения выходных транзисторов.
Насколько я понял, у вас есть положительный опыт их включения сразу 6 штук на 1 предвыходной.
Дело в том, что в симуляции эффект плавного переключения проявляется только когда эмиттерных резисторов нет. Стоит только их поставить, как сразу всё становится хуже. Тем хуже, чем больше номинал эмиттерных резисторов. Как вам удалось решить эту проблему?

Так дело же в том , что тот вариант с 6 транзисторами на выходе - работает в классе А , с током покоя 3 ампера , то есть по 500 ма на транзистор ( и питанием +- 50 вольт ) . Понятно , что в этом случае никакого вреда от применения эмиттерных резисторов нет , а вот гарантию от "терморазгона" каскада - они вполне дают , это проверено практически .

Что же касается класса АВ - то да , действительно - самое плавное переключение транзисторов как раз и достигается при отсутствии резисторов в эмиттерах - собственно , поэтому я с самого начала решил их не применять . Обеспечить же стабильную работу каскада в этом случае помогают специальные меры - "батарейка" с термостабилизацией и расположение диодов-термодатчиков в металле радиатора под транзистором . Практически этих мер достаточно для обеспечения стабильной работы каскада при токе покоя примерно до 200 ма на транзистор ( рекомендованный ток 100-120 ма на каждый транзистор , токи выхода и предвыхода одинаковы ) . Всё это я в теме описал , притом где-то на ранних страницах , так что долго искать не придётся Там же кстати описано , как надо подбирать по параметрам лампы и транзисторы для этого усилителя .

[kekss]

рекомендованный ток 100-120 ма на каждый транзистор

на пару транзисторов, так?

[Вепрь]

на пару транзисторов, так?

На пару стоящих последовательно, ток то один.

[deemon]

Тут надо понимать , какую пару транзисторов мы имеем в виду . Ток покоя ( например 100 ма ) - течёт через каждый транзистор . В минимальном варианте у нас всего 4 транзистора , два на предвыходе и два на выходе . Ток предвыходных транзисторов течёт последовательно через оба , и так же у выходных - значит , суммарный ток покоя каскада будет 200 ма . А если у нас на выходе по 2 пары в параллель ? Тогда , очевидно , суммарный ток покоя всего каскада будет 300 ма - из них 200 ма , это ток покоя выхода ....

[frezer]

Ну вот , как раз КПД и не нравится ... притом ведь , надо обеспечивать не только запас по току , но и чтобы этот запас был при минимальном напряжении сети . Но тогда при нормальном ( и более ) напряжении сети - КПД параллельного стаба ещё ухудшится . Потом ещё такой момент - если делать на транзисторах , то надо обеспечить нужное петлевое усиление - это уже усложняет схему батарейки , да притом ещё и пришлось бы применять в качестве термодатчиков не диоды , а транзисторы - что конечно менее удобно в монтаже . С другой стороны - применение этой новой схемы батарейки на ОУ позволяет , при желании , сделать и параллельный стабилизатор . По точности стабилизации тока покоя этот вариант , ИМХО , не уступит обычному ... но по КПД всё равно проиграет , конечно . А тогда - есть ли смысл это делать вообще ? .

Смысл для меня только один - не перегреть ОУ (L2722) с рассеиваемой мощностью в 1 Вт, хотя найдётся немало людей, которые предпочитают параллельные стабилизаторы, как лучше "звучащие" из за уменьшения модуляции выходного напряжения звуковым сигналом.

[OTROKHOV]

Дмитрий,подскажите пожалуйста,возможно-ли в батарейки вместо вс550-560, применить bd139-140. Производил запуск ВК и по непонятной причине пробило переход база-коллектор q3, хотя до подачи питания на ВК, батарейка работала отлично, ток регулировался от 80 до 180 ма. Сама батарейка потребляла 29 ма.

[deemon]

Дмитрий,подскажите пожалуйста,возможно-ли в батарейки вместо вс550-560, применить bd139-140. Производил запуск ВК и по непонятной причине пробило переход база-коллектор q3, хотя до подачи питания на ВК, батарейка работала отлично, ток регулировался от 80 до 180 ма. Сама батарейка потребляла 29 ма.

Это батарейка с выходом Шиклаи , с 5 страницы ? Думаю , что будет работать и с BD , стабильность может быть получится чуть меньше ... странно только , с чего бы это вдруг пробило Q3 ? Такое в принципе может быть , если случилось замыкание диода-термодатчика на радиатор . Короче говоря , надо там изоляцию проверить ....

[OTROKHOV]

Это батарейка с выходом Шиклаи , с 5 страницы ? Думаю , что будет работать и с BD , стабильность может быть получится чуть меньше ... странно только , с чего бы это вдруг пробило Q3 ? Такое в принципе может быть , если случилось замыкание диода-термодатчика на радиатор . Короче говоря , надо там изоляцию проверить ....

Искал, но косяков не нашёл,даже частично распаял ВК. Жена говорит что до второго марта землю накрыла магнитная буря, может это она виновата ) В понедельник куплю родные транзисторы. с ними и продолжу. Второй канал запустил, пол часа послушал, сигнал со звуковой карты emu, играет хорошо,только тихо. Напряжения в средней точке кондёров, без подстройки резисторами 33к различаются на 0,7в, на выходе при подключенной ас прибор показывает 0в на пределе 2в. Интересно, что с помощью амперметров в коллекторах, контроль тока не получился,( у меня разные,стрелочный и цифровой). Возможно они имеют разное внутреннее сопротивление и каскад разбалансируется. При этом, в зависимости от того, какой куда включен, или просто один подключен показание токов получается: 4,5ма, 50ма, 100ма. Поставил 0,1ом, по ним и контролировал.

[deemon]

Кстати , замыкание может не проявляться при прозвонке тестером , а только при подаче напряжения питания ( плохой контакт пробивается напряжением ) ... здесь можно посоветовать , например , не впаивать предварительные транзисторы в схему батарейки ( чтобы опять не сгорели ) , включить батарейку ( на её выходе при этом будет 0 ) и измерить напряжение на диодах-термодатчиках - оно должно быть нормальным , а потом подать питание ВК - и посмотреть , что будет . При этом можно ещё подать сигнал на вход ВК - чтобы напряжение на батарейке относительно радиаторов начало изменяться , есть шанс , что замыкание тогда проявится ....