Усилитель Jean Hiraga

[alnikst]

Вариант усилителя класса А в различных модификациях (с разными выходными транзисторами) был предложен популярным радиолюбителем Жаном Хирага (Jean Hiraga) и опубликован на страницах французкого журнала L"Audiophile. В качестве вступления к обсуждению оригинальной и модифицированных схем приведу слова автора этого усилителя: "Наиболее интересным на пути создания усилителя является не сама схема, а ее философия, требуемая цель и средства, с помощью которых вы пытаетесь ее достичь. Простую и хорошо изученную схему все труднее представить, чем сложную схему и существует множество хороших примеров ламповых и транзисторных усилителей, иллюстрирующих такой подход.". Полный вариант перевода статьи прилагаю в архиве.
В журнале Радиоаматор №№ 11,12/2019 вышла статья А. Петрова с анализом достоинств и недостатков оригинальной схемы Hiraga.pdf. В последующих номерах данного журнала №№ 1,2/2020 опубликован модернизированный вариант схемы Hiraga-M .pdf. Забегая вперед, скажу что есть вариант схемы в классе АВ со значительно более низким током покоя.
Я собрал промежуточный вариант схемы, назовем его М1. Целью и философией было желание собрать и послушать усилитель класса А с коротким трактом, без разделительных конденсаторов на пути сигнала и без применения интегратора. Данной философии я придерживаюсь и сейчас. Звук усилителя был очень хорош, и мне стало интересно повторить еще один вариант модернизированной А. Петровым схемы М2. В этом варианте чуть больше активных элементов, но тоже замечательный звук. Хорошо было бы произвести измерения и сравнительное прослушивание данного усилителя с другими образцами. В архиве прилагаю модели и печатные платы обоих собранных вариантов.
Выражаю благодарность А. Петрову за проделанную работу по анализу и модернизации рассматриваемой схемы.
Надеюсь, что данная схема в различных ее вариантах заинтересует участников форума. Буду благодарен за конструктивные советы по ее дальнейшей модернизации.

[fakel]

В первой (по порядку их расположения в топе) и третьей схемах видим на входе ЭП, который работает не с напряжением ошибки, а с полным входным сигналом. В первой схеме его нагрузкой явл. резисторы, что не способствует малым искажениям, поскольку ЭП вне ООС и его ток плавает. В третьей схеме этот недостаток преодолен источниками тока (добавлено 4 транзистора!).
Проще же пересадить холодные концы стабилитронов (первая схема) каждый на свой эмиттер второго каскада Q3 Q4. Первый каскад получит плавающее питание не только эмиттеров, но и коллекторов, что напрочь ликвидирует его входную емкость и поднимет входное сопротивление. Да и Эрли перестанет безобразить

---------- Сообщение добавлено 13:37 ---------- Предыдущее сообщение было 13:31 ----------

Аналогичная проблема в драйвере (первая схема) - девиация тока - решена заменой R14 R15 на один между базами ВК (R12 - вторая схема, R15 - третья). Я бы еще и конденсатор параллельно ему добавил.
Коррекция во всех трех - по Миллеру - нафиг не уперлась - соберет все что можно с питания, надо с баз ВК кондерами на эмиттеры Q3 Q4 (первая схема, в остальных аналогично)

---------- Сообщение добавлено 13:40 ---------- Предыдущее сообщение было 13:37 ----------

По цепям ОООС, первая схема - норм, вторая никуда не годится - электролиты С2 С3 в низкоомной цепи!
Третья схема - раздельные делители ОООС на каждое плечо позволяют ввести балансировку, чтобы минимизировать четные гармоники, возникающие в силу некомплементарности транзисторов разной проводимости

---------- Сообщение добавлено 13:44 ---------- Предыдущее сообщение было 13:40 ----------

По драйверу - первая и вторая - норм, третья - каскод, работающий на силовые ВК - бессмысленная затея с т.з. полосы, к тому же страдает КПД - выходник не может открыться полностью - мешает второй этаж каскода

---------- Сообщение добавлено 13:49 ---------- Предыдущее сообщение было 13:44 ----------

Во второй схеме по ср с остальными ухудшено входное сопротивление уся - из-за изъятия ЭП перед УН

---------- Сообщение добавлено 13:55 ---------- Предыдущее сообщение было 13:49 ----------

Подобие зеркала (красные транзисторы) на входе УНа - затея двоякая - с одной стороны линеаризуется вход УНа, с другой - вынуждает снижать нагрузочный резик преда (R3 R4 - во второй схеме, R9 R12 - в третьей), что снижает петлевое усиление, т.е. в итоге - глубину ОООС.

[IDDQD]

Подобие зеркала (красные транзисторы) на входе УНа - затея двоякая...

Эти транзисторы нужны для термостабилизации предвыхода (выходные охвачены ООС по току). Кстати, из первой схемы можно намутить неплохой ВК в классе А для гибридника...

[fakel]

Эти транзисторы нужны для термостабилизации предвыхода

А зачем предвыход стабилизировать?

[IDDQD]

А зачем предвыход стабилизировать?

Потому, что ток покоя выходников зависит от температуры предвыхода. При разогреве предвыхода ток покоя увеличивается с 1.15 до 1.4 А (без мер по термостабилизации) - немного, конечно, но всё же...

[alnikst]

В версии М1 транзисторы Q3+Q9 и Q4+Q10 (выделены на схеме красным цветом) прикручены все вместе на небольшую алюминиевую пластину (она под платой, параллельно радиатору). Таким образом обеспечивается термостабильность "0" на выходе. В версии М2 попарно соединены по теплу Q9+Q11 и Q10+Q12 для этой же цели. В версии М1 выставленный "0" стоит стабильно без всякого интегратора. В версии М2 нужно выставлять "0" в закрытом корпусе усилителя, потому как при изменении температуры постоянка на выходе будет немного плавать в пределах +-20 мВ.

---------- Сообщение добавлено 07.02.2020 в 18:38 ---------- Предыдущее сообщение было 06.02.2020 в 20:58 ----------

Эти транзисторы нужны для термостабилизации предвыхода (выходные охвачены ООС по току). Кстати, из первой схемы можно намутить неплохой ВК в классе А для гибридника...

Очень неплохой ВК получился!

[IDDQD]

Очень неплохой ВК получился!

Этот ВК, кстати, можно перевести в экономичный А (для 8 Ом достаточно тока покоя 300mA) добавив всего 2 резистора...

[fakel]

добавив всего 2 резистора...

Да не надо резисторы добавлять! Вы же петлевое ухудшаете! Лучше заставьте предвыходники не закрываться ниже злосчастных 8мА!

[alnikst]

При 36 В питания ВК может работать с размахом сигнала 32 В до клиппинга. Мне эта схема нравится, под мой конструктив все подходит.
IDDQD, поясните назначение диодов.
По теплу я так понимаю соединять Q5+Q6 и Q7+Q8? В версии М2 по теплу соединены транзисторы в корпусе ТО-92. Поиск транзисторной сборки для этих целей не дал результатов.

[Dieselboy]

Коррекция во всех трех - по Миллеру - нафиг не уперлась - соберет все что можно с питания, надо с баз ВК кондерами на эмиттеры Q3 Q4 (первая схема, в остальных аналогично)

Не очень понятно какие помехи с питания та4кая коррекция может собрать, если ОС заводится с выхода (коллектора) на вход (базу), т.е. на ту точку, с которой снимается сам полезный сигнал этим каскадом. Спутал с конденсаторами из коллекторов (баз повторителей) в шины питания?

Буду благодарен за конструктивные советы по ее дальнейшей модернизации.

УН совмещённый с УТ, Баксандалл в выходном каскаде? Если судить по-Белке, то Баксик очень критичен к линейности нагрузки, а в таком варианте она сама нелинейность, даже каскод не поможет, только, наверное, ещё пара буферов, но тогда уже теряется изюминка - УН на Баксандалле, а УТ - уже обычная тройка. Польза-то не в минимализьме трназисторов, а в том, в каком режиме они работают...

[Petr-1951]

УН совмещённый с УТ, Баксандалл в выходном каскаде? Если судить по-Белке, то Баксик очень критичен к линейности нагрузки, а в таком варианте она сама нелинейность, даже каскод не поможет, только, наверное, ещё пара буферов, но тогда уже теряется изюминка - УН на Баксандалле, а УТ - уже обычная тройка. Польза-то не в минимализьме трназисторов, а в том, в каком режиме они работают...

вы не поняли, Баксандала здесь нет, обычный Шиклаи - местная глубокая ООС по току. А благодаря высокой полосе первого плюса выходное сопротивление постоянно не только в звуковой полосе, но и далеко за ее пределами, причем высоко линейное и без сдвига фазы.

Вход на общем, на выход через резистор 8 Ом подано напряжение 16 В(пик) и измерено напряжение на самом выходе усилителя (один на частоте 20 кГц, второй 200 кГц).
Даже не прибегая к точному расчету по формуле видно что выходное сопротивление примерно в 40 раз меньше сопротивления нагрузки.
Причем оно линейное и не имеет сдвига фазы даже на частоте 200 кГц. Измерьте этим способом выходное сопротивление любого другого усилителя, будете приятно удивлены что уже даже на частоте 1 кГц есть искажения как формы выходного сопротивления, так и его фазы. Демпинг-фактор больше 20 не имеет физического смысла.

[fakel]

Спутал с конденсаторами из коллекторов (баз повторителей) в шины питания?

Нет, не спутал! Это они и есть. Предвыход, охваченный Миллером, имеет емкостное выходное сопротивление.

[IDDQD]

поясните назначение диодов.

Диоды антинасыщения - предотвращают появление сквозных токов выходных транзисторов в клипе.

По теплу я так понимаю соединять Q5+Q6 и Q7+Q8?

Да. Удобнее всего использовать транзисторы в корпусах то-126.

[3gs505]

alnikst Звучание M1 M2 сравнивали? в чем отличие, преимущества и недостатки можете описать?

[alnikst]

alnikst Звучание M1 M2 сравнивали? в чем отличие, преимущества и недостатки можете описать?

М1 первый был, поэтому впечатления более аховые). К тому же в этой версии стоят транзисторы KSA/KSC с Диджикея, а не ВС, купленые в Чипе и Дипе. Стабильность 0 в М1 лучше.
М2 звучит аналитичней, насколько это можно услышать в моей системе.
Как появится у меня нормальный ЦАП, я еще сравню заново. К тому времени может и повторитель соберу, что IDDQD предложил или паралельник ...

[IDDQD]

Да не надо резисторы добавлять! Вы же петлевое ухудшаете! Лучше заставьте предвыходники не закрываться ниже злосчастных 8мА!

Можно выжать максимум усиления, но ВК придётся делать на полевиках, как у Г. Брагина.

P.S. Кстати, благодаря системе SAB - Super A Bragina, выходные транзисторы работают без отсечки при токах покоя порядка 100 - 150 mA.

[fakel]

Можно выжать максимум усиления, но ВК придётся делать на полевиках, как у Г. Брагина.

R35 R36 замени светодиодами, R33 R34 убери, R5 R6 переключи на истоки своих ВК коллекторы Q11 Q12 - туда же
С12 R15 перенеси параллельно R37

[anatol0]

Есть и ещё один более мощный вариант того же автора.

[Petr-1951]

В первой (по порядку их расположения в топе) и третьей схемах видим на входе ЭП, который работает не с напряжением ошибки, а с полным входным сигналом. В первой схеме его нагрузкой явл. резисторы, что не способствует малым искажениям, поскольку ЭП вне ООС и его ток плавает. В третьей схеме этот недостаток преодолен источниками тока (добавлено 4 транзистора!).
Проще же пересадить холодные концы стабилитронов (первая схема) каждый на свой эмиттер второго каскада Q3 Q4. Первый каскад получит плавающее питание не только эмиттеров, но и коллекторов, что напрочь ликвидирует его входную емкость и поднимет входное сопротивление. Да и Эрли перестанет безобразить
Коррекция во всех трех - по Миллеру - нафиг не уперлась - соберет все что можно с питания, надо с баз ВК кондерами на эмиттеры Q3 Q4 (первая схема, в остальных аналогично)

результат выполнения совета

все пульсации с шин питания через стабилитроны напрямую попадают эмиттеры транзисторов второго каскада и оказываются на выходе почти 1:1
что касается собирания помех Миллером, то это также не подтверждается, так как снижение PSRR начинается за звуковой полосой

[fakel]

что касается собирания помех Миллером, то это также не подтверждается, так как снижение PSRR начинается за звуковой полосой

Не надо валить все в кучу, коррекция никак не связана в плавающим питанием

все пульсации с шин питания через стабилитроны напрямую попадают эмиттеры транзисторов второго каскада и оказываются на выходе почти 1:1

ок, тогда подключи стабилитроны в центр делителя ОООС (R16 R7 в первой схеме)

И вообще, отвязка средней точки БП (плавающая нагрузка) решает проблему. Тут важна симметрия пульсаций по шинам питания, а не их величина