Гибридный усилитель ROSA-HB1

[Alex Ground]

Доброе время суток!
Хочу представить схему гибридного усилителя с обратной связью во 2-ю сетку и выходным каскадом с малыми коммутационными искажениями на транзисторах одной проводимости.


Особенностью входной части схемы является применение маломощного пентода с динамической нагрузкой для получения максимального разомкнутого "виртуального" усиления, и перевод его в триодное включение подачей сигнала обратной связи с выхода усилителя во 2-ю сетку. Таким образом происходит линеаризация не только лампы, как в случае входной части на триоде, но и выходного каскада, а так же межкаскадного конденсатора.
Смещение лампы фиксированное, это позволяет избавиться от искажений катодного конденсатора который необходимо было бы применить в случае автоматического смещения.
Лампа применена 6Ж1П как не требующая высокого напряжения питания, достаточно линейная и распространенная, однако в силу возможности гибкой настройки схемы благодаря фикс.смещению, есть большой простор для экспериментов с различными лампами во входном каскаде.
Выходной каскад является идеей пользователя IDDQD

Скрытый текст

Вот нарисовал интересный ВК:


ВК охвачен ООС по току, чем достигается термостабильность. Входное сопротивление сопоставимо с тройкой ЭП (а значит такой ВК подходит для сверхлинейника). Само-собой, полевики можно параллелить (с добавлением истоковых резисторов). Ток драйвера (предвыходных биполяров) легко выставить в диапазоне 20 - 200 мА, что достаточно для прокачки емкостей нескольких пар выходных мосфетов. Выходное сопротивление с одной парой ~0.09 Ом. В биполярном варианте с током покоя 300 - 400 мА наблюдается эффект экономичного А - транзисторы открываются/закрываются плавно, коммутационные искажения на уровне шумов.

[свернуть]

Версия ВК на биполярных транзисторах меня заинтересовала своими малыми коммутационными искажениями, и хорошей линейностью, что особенно важно для усилителя с малой глубиной ОС. Ещё одной особенностью ВК является стабилизация тока покоя по датчику тока (резистору R29), что исключает необходимость в контроле температуры выходных транзисторов.
Схема ВК была доработана добавлением ещё одной ступени повторителя на входе, с целью увеличения входного сопротивления для работы ВК напрямую от пентода. Так же был доработан узел стабилизации тока покоя для снижения зависимости ТП от напряжения питания и температуры силового транзистора ГСТ, как результат ток покоя практически независим от напряжения питания усилителя и температуры выходных транзисторов . С эмиттера входной двойки повторителей берется сигнал для введения вольтдобавки в нагрузку пентода.
Напряжение "раскачки" выходных двоек выделяется на резисторах R18, R20, благодаря вольтдобавке на конденсаторе С16 переменное напряжение на R18 приложено между Б-Э верхней двойки, таким образом управление выходными двойками симметричное.

На плате предусмотрено место для установки "антизвонных" резисторов R27, R28 в базах выходных транзисторов, их необходимо устанавливать только в случае использования транзисторов более высокочастотных чем указаны в схеме, например при установке популярных транзисторов 2SC5200. В случае установки ВЧ транзисторов с малой бэтой (h21э<20) целесообразно в параллель базовым резисторам включить индуктивность порядка 0.33..0.47мкГн для улучшения коэффициента использования напряжения питания (снижения падения напряжения на резисторах в базах выходных транзисторов в рабочем диапазоне частот). В исходном варианте схемы, при применении рекомендуемых автором транзисторов следует установить на место R27, R28 перемычки.

При установке отличных от указанных на схеме выходных и предвыходных транзисторов ( более высокочастотных) для сохранения устойчивости усилителя может потребоваться установка конденсатора 100пФ 100В между коллектором и базой транзистора VT2

Рекомендуемый ток покоя ВК порядка 220...250мА. При таком токе покоя происходит резкое снижение коммутационных искажений, дальнейшее повышение тока покоя не приносит значительных улучшений.
За поддержанием нуля на выходе следит интегратор на ТЛ071, с его отрицательного плеча питания берется напряжение для регулятора смещения лампы.
Выход интегратора подключен на вход ВК через делитель в который заведена ПОС, для повышения входного сопротивления выходного каскада.

Между усилителем и нагрузкой обязательно необходимо использовать модуль защиты и задержки подключения АС

Модель MicroCap
rosa hb1.cir

Была разработана и собрана односторонняя печатная плата под изготовление ЛУТ.
СМД компоненты типоразмера 1206, ламповая панелька типа ПЛК7-1п, или ПЛК7-4к, посадочное место универсальное. Выходные транзисторы в ТО-247.
Габарит платы 58*76мм.

Файл платы усилителя в SprintLayout (+GERBER)
ROSA HB1 FULL.rar
Перечень комплектующих (parts list)
ROSA HB1 partlist.pdf

Так же товарищем Лепёхин В. была разработана двухсторонняя печатная плата для заводского изготовления, габариты платы 89*79мм.

Транзистор VT4 установлен TIP42 (TO-220) вместо BD140 (TO-126), что бы не устанавливать радиатор в тесном пространстве между конденсаторов (для TO-220 радиатор не обязателен)

Файл платы усилителя от тов. Лепёхин В. в SprintLayout (+GERBER)
ROSA HB1 Lepekhin.rar

Замеры и осциллограммы:
Клип 1кГц:

Меандр 1кГц:

Искажения на нагрузке 5 Ом при выходной мощности 1 Вт:
THD (1кГц)= 0.009%

Искажения на нагрузке 5 Ом при выходной мощности 10 Вт:
THD (1кГц)= 0.015%

*измерения проведены при стабилизации всех питающих напряжений

Простой блок питания со стабилизацией анодного напряжения и тока накала

Предлагаю вариант простого блока питания для данного усилителя.
Вложение 451852
Печатная плата
Габариты: 80*86 мм
Вложение 451854
Файл платы БП в SprintLayout
Вложение 451875

[свернуть]

[JuriyHD]

Alex Ground, Добрый день или вечер! Собираю Ваш усилитель и читаю ветку. Заканчиваю все монтажные работы
- пришло время делать разводку.
Почитал - кое у кого возникли проблемы с фоном.
Решил нарисовать для себя как я буду делать разводку меду блоками. Вот тут и растерялся - не соображу.
Помогите разобраться. Вопросы по следующим моментам:
1. минус 160v я соеденю перемычкой на общую точку в Блоке питания 30v-0-30v - или так не правильно.?
2. накал минус 6,3v соеденю с минусом 160v на плате БП160v.
3. общая точка G по входу на разъёмах RCA изолированных от корпуса.

[Alex Ground]

Alex Ground, Добрый день или вечер! Собираю Ваш усилитель и читаю ветку. Заканчиваю все монтажные работы
- пришло время делать разводку.
Почитал - кое у кого возникли проблемы с фоном.
Решил нарисовать для себя как я буду делать разводку меду блоками. Вот тут и растерялся - не соображу.
Помогите разобраться. Вопросы по следующим моментам:
1. минус 160v я соеденю перемычкой на общую точку в Блоке питания 30v-0-30v - или так не правильно.?
2. накал минус 6,3v соеденю с минусом 160v на плате БП160v.
3. общая точка G по входу на разъёмах RCA изолированных от корпуса.

Здравствуйте!
1. Так верно.
2. Так верно.
3. Общую входную землю с RCA следует привести на общую точку БП. Так как RCA изолированы, то дополнительно соединить их с корпусом, это будет и заземление корпуса. Отобразил на схеме:

Эта схема подходит для всех актуальных плат при питании от общего БП.

[Паблито]

Алексей. как тут метко заметили, "кое-кто" с фоном продолжает развлекаться в перерывах между работой и семейными хлопотами

В общем для дальнейшего поиска подтяжку верните, иначе мы сможем устранить изначальную причину фона, но не заметим этого из-за того что фон останется от накала.

"подтяжку" вернул

А силовая земля от бп +-30 куда включена? Куда подключен общий провод АС ? Как и куда подключен корпус к общему проводу? Rca изолированы от корпуса или нет? Как все же подключены входы? (если силовая земля на плату идет с общей точки на RCA, а потом с этой же точки идет земля на плату по входному проводу это земляная петля)
Для вашего случая схема подключения будет выглядеть примерно так, силовые проводники свиты. РГ как вы сказали отсутствует.
Вложение 455542

все соединения выполнены как на вашей диаграмме, за исключением средней точки накала - накал просто "поднят" на 40В в данный момент. Одет кожух на макет, выключены все импульсники на данной линии питания (к рабочему верстаку в мастерской подходит 20ти амперная линия со своим автоматом). Уровень "фона" на выходе пр и всех этих мероприятих - 47мВ

Я немного устал, решил на генераторе покрутить ручку частоты - сделал пару исключительно интересных фото: с нетерпением жду дальнейших рекомендаций по борьбе с "фоном"
Верхняя эпюра - вход, нижняя - выход. Одно из фото т- неудачное, слишком велика амплитуда выходного сигнала.
Разброс частот - несколько порядков, разброс уровня сигнала -порядок.

[Alex Ground]

все соединения выполнены как на вашей диаграмме, за исключением средней точки накала - накал просто "поднят" на 40В в данный момент......Уровень "фона" на выходе пр и всех этих мероприятих - 47мВ

RCA изолированы или имеют контакт с корпусом, если имеют контакт с корпусом, то нет ли дополнительного соединения корпуса с землей(петли)?
Если предполагаем что никаких земляных петель нет, а фон "появляется" в усилителе, давайте повторим эксперимент с вытягиванием лампы и попробуем определить откуда "растут ноги". Вытяните лампу, и 5 контакт панельки ( точка подключения анода) соедините с землей платы. Получим ВК со входом закороченым на землю, если фон возникал в ламповом каскаде или входных цепях, он должен практически исчезнуть, останется только проникновение по цепям питания.
Ну и ещё вопрос какая собственно частота "фона" 50 или 100 Гц?

P.S.: на счёт картинок, возможно есть неисправность/дефект сборки или комплектующих платы, обе платы ведут себя полностью идентично? Было бы здорово крупное качественное фото платы с обоих сторон.
Какие установлены режимы ? Напряжение на аноде, второй сетке, на первой сетке, ток покоя ВК?
Какие сделаны изменения для запуска от +-40В?( В исходном виде некоторые комплектующие не позволяют запускать плату с напряжением более указанного на схеме (+-30)

[Паблито]

RCA изолированы или имеют контакт с корпусом, если имеют контакт с корпусом, то нет ли дополнительного соединения корпуса с землей(петли)?
Если предполагаем что никаких земляных петель нет, а фон "появляется" в усилителе, давайте повторим эксперимент с вытягиванием лампы и попробуем определить откуда "растут ноги". Вытяните лампу, и 5 контакт панельки ( точка подключения анода) соедините с землей платы. Получим ВК со входом закороченым на землю, если фон возникал в ламповом каскаде или входных цепях, он должен практически исчезнуть, останется только проникновение по цепям питания.
Ну и ещё вопрос какая собственно частота "фона" 50 или 100 Гц?

P.S.: на счёт картинок, возможно есть неисправность/дефект сборки или комплектующих платы, обе платы ведут себя полностью идентично? Было бы здорово крупное качественное фото платы с обоих сторон.
Какие установлены режимы ? Напряжение на аноде, второй сетке, на первой сетке, ток покоя ВК?
Какие сделаны изменения для запуска от +-40В?( В исходном виде некоторые комплектующие не позволяют запускать плату с напряжением более указанного на схеме (+-30)

Поехали!
1) RCA изолированы от корпуса, естественно
2) при удалении лампы и замыкании 5 контакта панельки на землю - "фон" сохраняетсяб 48мВ см. картинку - верхняя эпюра вход, нижняя выход
3) частота "фона" по звуку в АС - частота сети. Прошу еще раз обратить внимание на картинку с осциллографа
4) питание ВК 31В на плечо, ток покоя 250мА на канал, диоды Шоттки заменены на рекомендованные более высоковольтные, анод лампы +137В, оба канала практически идентичны - исключение чуть отличаются h21 выходных 5200.

[Alex Ground]

Поехали!
2) при удалении лампы и замыкании 5 контакта панельки на землю - "фон" сохраняетсяб 48мВ см. картинку - верхняя эпюра вход, нижняя выход
3) частота "фона" по звуку в АС - частота сети. Прошу еще раз обратить внимание на картинку с осциллографа

2. Значит дело не во входном каскаде и не в разводке входных земель. Дальше ищем с заземленным входом ВК (на землю платы, например на 2 или 7 ножку в панельке ).
Более того, так как с включенной лампой фон не снижается и никак не изменяется, это значит, что ООС его "не видит", ибо если бы видела, то значительно подавляла бы эту помеху. С учётом следующего пункта (частота 50, а не 100Гц) это косвенно указывает на возникновение фона вне усилителя.
3.Частота сети в усилителе есть только до выпрямителя. Если фон 50гц то это наводка от трансформатора, так как проникновение по цепям питания и т.д. происходят с частотой 100Гц.
1) При отключении питания "фон" сразу же пропадает? (Пока электролиты держат заряд)
2) Есть возможность осциллографом оценить частоту фона? Мне по осциллограмме ничего не видно, ведь неизвестно деление на клетку.

3) Какая частота вспышек генерации которые продемонстрированы на осциллограмме ? Имею ввиду период повторения.
4) Если отключить (физически) провода выхода от платы до выходного разъема и посмотреть осциллографом прямо на точках "out" "out gnd" на плате, картинка та же? Я встречал наводку от трансформатора на выходные проводники от усилителя к терминалам АС которая давала фон 50Гц, если он у вас действительно 50Гц .

P.S.: если подозреваете паразитную генерацию ВК попробуйте увеличить конденсатор б-к VT2 до 200пФ, что бы точно исключить возможность паразитной генерации пока ищем проблему

[Паблито]

Алексей, спасибо за активное участие в решении моих проблем с реализацией усилителя.

если подозреваете паразитную генерацию ВК попробуйте увеличить конденсатор б-к VT2 до 200пФ, что бы точно исключить возможность паразитной генерации пока ищем проблему

Увеличил до 330 пФ - был в "тумбочке". Не сказать, что помогло - см. картинку. Вход заземлен.

2. Значит дело не во входном каскаде и не в разводке входных земель. Дальше ищем с заземленным входом ВК (на землю платы, например на 2 или 7 ножку в панельке ).
Более того, так как с включенной лампой фон не снижается и никак не изменяется, это значит, что ООС его "не видит", ибо если бы видела, то значительно подавляла бы эту помеху. С учётом следующего пункта (частота 50, а не 100Гц) это косвенно указывает на возникновение фона вне усилителя.
3.Частота сети в усилителе есть только до выпрямителя. Если фон 50гц то это наводка от трансформатора, так как проникновение по цепям питания и т.д. происходят с частотой 100Гц.
1) При отключении питания "фон" сразу же пропадает? (Пока электролиты держат заряд)

При отключении питания сети - фон присутствует несколько секунд пока разряжаются конденсаторы

2) Есть возможность осциллографом оценить частоту фона? Мне по осциллограмме ничего не видно, ведь неизвестно деление на клетку.
3) Какая частота вспышек генерации которые продемонстрированы на осциллограмме ? Имею ввиду период повторения.

см. картинку с положением ручек осциллографа. Интересно, что осциллограф показывает разные значения - от 400Гц и выше, как я помню.
Кстати, до того как был установлен 100пФ на VT2- генерация была на мегагерцах.

На всякий случай отключил свет над верстаком - см. картинку

4) Если отключить (физически) провода выхода от платы до выходного разъема и посмотреть осциллографом прямо на точках "out" "out gnd" на плате, картинка та же? Я встречал наводку от трансформатора на выходные проводники от усилителя к терминалам АС которая давала фон 50Гц, если он у вас действительно 50Гц .

Да, ничего не меняется на осциллограмме.

[Alex Ground]

Увеличил до 330 пФ - был в "тумбочке". Не сказать, что помогло - см. картинку. Вход заземлен.


При отключении питания сети - фон присутствует несколько секунд пока разряжаются конденсаторы

Кстати, до того как был установлен 100пФ на VT2- генерация была на мегагерцах.

Генерация без установки конденсатора б-к VT2 на 5200 из-за того, что схема спроектирована под НЧ выходники с полосой 3-4МГц, с ними доп. комплектующих не требуется.

Так как фон не пропадает при снятии напряжения с силового трансформатора будем исходить из того, что это не внешняя наводка. Хотя то что она не подавляется ООС указывает на то, что она возникает вне петли, что взаимоисключающие вещи..
Это несколько ставит в тупик. Круг подозреваемых мы сузили до ВК.
1) Как выглядит осциллограмма с шин питания ВК?
2) Попробовать увеличить С10 до 22...33пФ
3) Могу предложить попробовать установить транзисторы по схеме на одной из плат для эксперимента. А лучше всего попробовать сменить все активные компоненты на 100% исправные, опер, диоды шоттки, транзисторы, на выход какие нибудь 819 для теста прикрутить.

Так как в вашей конфигурации с 5200 на выходе успешно собрало несколько человек, подозреваю какой то конструктивный дефект, может эксперимент нам даст какую-то новую информацию

[Паблито]

Так как фон не пропадает при снятии напряжения с силового трансформатора будем исходить из того, что это не внешняя наводка. Хотя то что она не подавляется ООС указывает на то, что она возникает вне петли, что взаимоисключающие вещи..
Это несколько ставит в тупик. Круг подозреваемых мы сузили до ВК.

Попробовать увеличить С10 до 22...33пФ
Могу предложить попробовать установить транзисторы по схеме на одной из плат для эксперимента. А лучше всего попробовать сменить все активные компоненты на 100% исправные, опер, диоды шоттки, транзисторы, на выход какие нибудь 819 для теста прикрутить.

Алексей, в том-то и уникальность ситуации - детали точно все исправные: ибо оригинальные от уважаемых поставщиков, где не раз покупал, не один проект собрал. Да и выборочную "входную" проверку делаю всегда "на всякий случай
"
В общем-то, потому и стал задавать вопросы на форуме...

С10 поменять смогу только через неделю - в командировке буду до конца след. недели, 819 - вообще не вариант - я очень осторожно отношусь к изделиям советской электроники, ибо сам рос во время СССР..

Кстати: в моей версии усилителя только местная ОС.

[Alex Ground]

819 - вообще не вариант

Tip3055, tip35c..
Это скорее в порядке эксперимента.. Я склоняюсь к какой-то конструктивной неисправности, ибо и схема и плата опробована в разных вариантах, и ведут себя стабильно.
Расчет на то, что эксперимент позволит обнаружить где была проблема или даст дополнительные вводные для её поиска..

[Dangog]

Можно ли заменить электролит C11 на керамику?

[Alex Ground]

Можно ли заменить электролит C11 на керамику?

Можно

[frad]

Платы Росы и защиты готовы.
Номинал R6 на фото не правильный.

[Alex Ground]

Платы Росы и защиты готовы.
Номинал R6 на фото не правильный.

Отлично, удачного первого запуска

[frad]

Медленно, но собирается.
Ток покоя 300мА после прогрева, при старте 370мА, на Tip35c.

[Alex Ground]

Ток покоя 300мА после прогрева, при старте 370мА

Да, если плату ставить плашмя на радиатор, то узел стабилизации ТП подогревается и тогда ток снижается при выходе на режим, но это не страшно, главное не растет . Если платы стоят к радиатору перпендикулярно, то ток практически не будет меняться с момента запуска.

[MCA10.5.64]

Медленно, но собирается.

Нормальные платы, некоторым не понравилась шелкография, на собранной этого ньюанса с шелкографией и не видно.

[vova]

Генерация без установки конденсатора б-к VT2 на 5200 из-за того, что схема спроектирована под НЧ выходники с полосой 3-4МГц, с ними доп. комплектующих не требуется.

Здравствуйте, как поведёт себя унч с выходными KD503 tesla? У них граничная 2мгц, на чём может отразиться?

[Alex Ground]

Здравствуйте, как поведёт себя унч с выходными KD503 tesla? У них граничная 2мгц, на чём может отразиться?

Здравствуйте, должен быть порядок с этими транзисторами.

[alex3]

Здравствуйте. Есть несколько вопросов:
1) По паспорту 6Ж1П Напряжение между катодом и подогревателем предельное (постоянное) 120В. При анодном 160 В лампе не поплохеет?
2) Как вы смотрите на применение в блоке питания специализированных источников тока вроде E-501 Semitec для стабилизации тока стабилитронов? Они имеют дифференциальное сопротивление больше мегаОма, это должно быть сильно лучше конденсатора и двух резисторов, при меньшем числе деталей.
3) Как известно, стабилитроны шумят в очень широком диапазоне частот. Обычно напряжение на затвор полевика подается через RC-цепочку. Учитывая что затвор полевика ток практически не потребляет, можно взять высокоомный резистор и небольшой электролит и получить ФНЧ с довольно низкой частотой среза. Практически останется только дрейф связанный с температурной нестабильностью самого стабилитрона. Мне кажется это довольно эффективный подход для параметрических стабилизаторов.
4) Есть какие-либо рекомендации по брендам/сериям высоковольтных электролитов? Общеизвестные аудиофильские конденсаторы вроде Nichicon KZ, Elna SILMIC II не бывают на такие напряжения.