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 .

[Petr-1951]

как то маловато входное амплитудное, по сравнению в лампой почти раза в 3 меньше, (лампа 3 вольта амплитудного спокойно переваривает)

если критерий качества амплитуда входного напряжения тогда вам больше подойдет вот такой вариант

[LepekhinV]

Offтопик:

Володя. В последней схеме - зачем накальник через реле?

Чисто автоматически... Всё буду править и чистить.

Транзисторы УН применяем оба в SOT223? (Вместо MPSA42 ставим PZTA42) Небольшие полигоны для рассеивания тепла сделаю.

[киса]

найдешь патент - сообщи

Потом найду. Помнится внизу на входе биполяр стоял BC650, один диод, а не три как тут, второе напряжение было -12 В и на выходе источник тока на светодиоде и высоковольтном транзисторе.

Прослушивание жены и её вердикт меня укрепил во мнении, что катод на земле это благо. Все инструменты натуральнее звучат. В другом канале ВЧ какие-то рассыпчатые. Это как хрусталь бросили на мраморный пол и он разбиваясь создал долгое после звучание. Только вот одна мысль меня вдруг посетила, что в другом канале рассыпчатые ВЧ это не влияние светодиодов в цепи смещения обычного SRPP, а микрофонный эффект нижней лампы данного канала. Правда с RC цепью в катоде ранее не наблюдалось такого эффекта. Надо поменять местами лампы между каналами и опять послушать. Поменял. Прогрел час. Стали слушать. Эксперт подтвердила, что рассыпчатость звука никуда не ушла, а как была так и осталась и некоторая зажатость середины имеется, что я сам не заметил, а потом наедине с усилителем сравнил с другим каналом и в душе согласился с мнением эксперта. Надо отметить, что эксперт не знал в какой последовательности включались каналы, но точно сказал, что он слышит.
Вывод: ИМХО для моего тракта, моей акустики, кабелей, источника питания оказалось предпочтительнее смещение на батарейке. В другом тракте может быть всё по другому.

И ещё! Я заметил, что уровень шумов к данном канале ниже чем в другом. Может и по этой причине звучание приобрело большую глубину и привлекательность, так как расширился амплитудный диапазон звуков. Наверно при применении в качестве смещения RC цепи имеем, что кроме напряжения смещения на резисторе выделяется и немного шумов питающего анодного напряжения, которые усиливаются и шумы на выходе становятся явно выше. А может прозрачность выше так как в этом канале не лезет вторая гармоника до уровня в 0,1 %. С катодом на земле не нужны, а может даже и вредны разные фильтры. Это лично моё ИМХО, и каждый в праве проверить на собственном опыте.

P.S.Необходимо отметить, что в канале с литиевой батарейкой 3,6 В применялся ещё полевой транзистор BSP129.
С уважением, Юрий.

[deemon]

крутил в симе, но так и не смог понять, чего мало? при -2в смещении и токе 15-25ма на аноде будет 120-140в, т.е. даже при 200в питании это ~40в скз. На полевике рассеится ~1.5вт. А при 300в и двух транзисторах уже ~2,5вт на двоих.

Питание ниже 300 вольт в такой схеме , ИМХО , делать не надо - звук "сдохнет" ... ну а с одним транзистором при питании 300 вольт , при токе 20 ма и падении 100 вольт на верхнем этаже - 2 ватта , для такого маленького полевика - многовато . Кроме того , второй транзистор уменьшает размах сигнала на полевике , что тоже , благоприятно сказывается на линейности ... как бы там ни было , а схема на 2 транзисторах - это похоже , именно то что надо в данном случае .

[Hennady]

если критерий качества амплитуда входного напряжения тогда вам больше подойдет вот такой вариант

амплитуда входного одно из критериев качества.
да, так действительно лучше, усиление можно сделать и меньше чем 27дБ (R3=16кОм)...
спектр искажений у меня рисует аналогичный, но уровень искажений таки на порядок больше, и это все равно меньше чем с лампой...

---------- Сообщение добавлено 18:59 ---------- Предыдущее сообщение было 18:52 ----------

как бы там ни было , а схема на 2 транзисторах - это похоже , именно то что надо в данном случае .

поддержу,
ничего не увидел такого чего бы по сравнению с лампой на втором этаже было бы хуже,
вопрос с высокомным или низкоомным выходом возможно урегулировать субъективно прослушиванием, по симулятору с высокоомного шире полоса и меньше неравномерность на ВЧ.
Но с учетом того что киса опубликовал положительное "экпертное мнение" заведомо худшего варианта на ВЧ, косвенно снижение шума это ИМХО подтверждает, то все может быть....)))

[fakel]

не этот ли?

Почти - перегни каскод пополам и избавишься от высокого потенциала на выходе

[Petr-1951]

уровень искажений таки на порядок больше, и это все равно меньше чем с лампой...

выложи свою модель, плиз, чтобы можно было понять почему у тебя такие искажения

[киса]

Но с учетом того что киса опубликовал положительное "экпертное мнение" заведомо худшего варианта на ВЧ, косвенно снижение шума это ИМХО подтверждает, то все может быть....)))

Вот тут можно Вас попросить по подробнее пояснить, что за худший вариант имелся ввиду? Батарейка худший вариант? По сравнению с чем? Со стандартным SRPP или ещё с чем? Спасибо. С уважением, Юрий.

[Semigor]

Питание ниже 300 вольт в такой схеме , ИМХО , делать не надо - звук "сдохнет" ...

Возможно звук бы и сдох, если бы изменились режимы работы лампы. А если режимы те же, откуда ей знать, что у нее на втором этаже и сколько там вольт?
Что касается BSP129, то ему тоже по барабану, что у него сверху, вплоть до напряжения сток-исток несколько вольт, что видно как из характеристик так и при субъективном прослушивании.
Впрочем, я согласен с тем, что решающее слово должно быть за автором схемы.

P.S. Было бы все же интересно взглянуть на сравнительные измерения вариантов, будем надеяться на install.

[Hennady]

Вот тут можно Вас попросить по подробнее пояснить, что за худший вариант имелся ввиду? Батарейка худший вариант?

имеется ввиду линейность АЧХ на ВЧ...

[Semigor]

киса, этот тип батарейки для смещения плохой вариант, так как со временем ее внутреннее сопротивление возрастает в десятки раз из-за эффекта пассивации.

[DIM]

Offтопик:
По мне так наилучший (наипростейший) вариант такого каскада, если нет идиосинкразии к местной ООС, простая "двойка" с прямой связью, первый каскад с анодной нагрузкой, второй - КП. В первом каскаде 6SN7 или что-то подобное, во втором - что угодно с крутизной повыше, та же 6BX7. На пальчиках тоже можно легко, но искажения будут чуть больше.

[Hennady]

выложи свою модель, плиз, чтобы можно было понять почему у тебя такие искажения

это искажения на выходе ВК с таким УН на нагрузку 8Ом,
отдельно УН у меня дает 0,06% c аналогичным спектром (вход 3В амплитудного, 20кГц)

[stan marsh]

Offтопик:
По мне так наилучший (наипростейший) вариант такого каскада, если нет идиосинкразии к местной ООС, простая "двойка" с прямой связью, первый каскад с анодной нагрузкой, второй - КП.

Offтопик:
Да. Я этот вариант предлагал. Больше года работает подобное на 6Н1П+6Н6П. Правда КП с ИТ на "половине" 6Н6П.

[DIM]

Offтопик:
Тоже хорошо) А есть еще "субминиатюрные", там вообще выходное в 50 Ом легко...

[Игорь Гапонов]

киса, этот тип батарейки для смещения плохой вариант, так как со временем ее внутреннее сопротивление возрастает в десятки раз из-за эффекта пассивации.

Мы применяли в Подпольной Лаболатории смещение на батарейках и литиевых в том числе до 100В (даже как смещение в выходных каскадах). Срок службы "честных" - более пяти лет не зависимо от литий/щёлоч/марганец. Некоторые литиевые до сих пор стоят (более 15 лет) в некоторых девайсах.

Даже с учётом твоих "десятков раз" (на самом деле гораздо меньше, причём на высоких частотах меньше, чем на низких, макс - на нуле герц и это даже не сотни ом) эквивалентное внутренне не превысит 10 Ом на элемент.

P.S. И наше коллективное мнение о звуке совпадаЛО (т.к. много воды и не только утекло уже) с мнением "эксперта" кисы.

Offтопик:
Я до сих пор использую батарейки в смещении ламповых схем (сейчас в корректоре винила и в "нормирующем" усилителе для ЦАП 1541, всё на 6С4П, до лампового мощника руки себе любимому не дошли, CSA помешал )

[Seeker]

Возможно звук бы и сдох, если бы изменились режимы работы лампы. А если режимы те же, откуда ей знать, что у нее на втором этаже и сколько там вольт?
Что касается BSP129, то ему тоже по барабану, что у него сверху, вплоть до напряжения сток-исток несколько вольт, что видно как из характеристик так и при субъективном прослушивании.
Впрочем, я согласен с тем, что решающее слово должно быть за автором схемы.

возможно что Дмитрий имеет ввиду необходимость иметь 200в на аноде, что будет при смещении около 3.5в. И тогда да, хотя бы 250в питальника потребуется. С другой стороны при таком усилении подобное смещение излишне...

[Semigor]

Игорь Гапонов, Киса применил литий-тионилхлорид батарею LiSOCl2, такие вы не применяли, я думаю.


PS. Я много лет работаю с этими батареями. Если уж непременно хочется применять именно их, лучшие делает Saft, лучшие из недорогих - EEMB.

[frezer]

Я не ламповик, а что смещение на сетку от допобмотке трансформатора не вариант?

[stan marsh]

смещение на сетку

Тогда появляется разделительный конденсатор.