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 .

[Connect]

С какой целью Q5 такой мощный?

[Костя Мусатов]

Я об этом думал

А я сделал....

[SAPR]

С какой целью Q5 такой мощный?

А какой он должен быть? Источник напряжения не только должен выдавать ток покоя, но и ток в базы выходных транзисторов - соотв. он должен быть достаточно мощным (запас некоторый также должен быть).

[Connect]

ток в базы выходных транзисторов

По вашим оценкам ток и соответственно рассеиваемая мощность каковы?

[SAPR]

По вашим оценкам ток и соответственно рассеиваемая мощность каковы?

1. Ток покоя - к примеру 100 мА.
2. Ток в базы - зависит от применяемых транзисторов и сопр. нагрузки. Допустим - еще 100 мА.
3. Некоторый запас - пусть 300 мА.
Итого - 500 мА. Учитывая, что усилитель безосный, и источник напряжения входит в цепь сигнала - на мой взгляд - качественные 500 мА - 1 А. Мощность можно посчитать отдельно.

[deemon]

А я сделал....

Интересно , как ? В моей схеме я видел два основных варианта . Либо более простой - через электролит с выхода , либо более навороченный - сделать ещё один "плавающий" источник питания и подключить его минусом к выходу , а плюсом - к экранной сетке . В первом случае мы будем иметь ещё один электролит в цепи сигнала ( а в ООС электролит ещё хуже влияет ) со всеми вредными последствиями , а во втором - ещё одну обмотку питания с выпрямителем , диодами и несколькими электролитами Впрочем , на выходе источника можно было поставить газовый стабилитрон .... но это приводило бы ещё к нескольким проблемам .

И думал я ещё про вариант "подвешенной земли" - всю землю повторителя поднять так , чтобы вход повторителя ( как и его выход ) был на уровне анода нижней лампы SRPP , то есть примерно +200 вольт от земли . Эдакий гибридный Лофтин-Уайт . Этот вариант был прикольный тем , что позволял выкинуть межкаскадный кондёр .... но зато мы имели бы +200 вольт на земле динамиков Ничего себе усилитель - взялся за провод колонок и током долбануло У Лофтина же на выходе звуковой транс по любому стоит , ему-то проще было

Кроме того , у меня основной усилитель вообще сделан как двухблочный . В одной коробке ламповая часть со своим питанием , а в другой - транзисторы со своим . И между ними кабель на разъёмах . Это очень удобно для опытов - можно комбинировать разные входные и выходные схемы . Например , можно к моему входу выходник Семигора приставить , или Чифолли , ради эксперимента . Или к моему выходу пристроить , скажем , SRPP на транзисторах . Или , например , можно сделать мощный выход по моей схеме , но в классе А , и применять его иногда , по настроению Или подключать наушники к моему преду через транс , и я так тоже делал . Получается не один усилок , а несколько .... Ну а если делать ОС с выхода нужно ещё обратный сигнал в кабель пихать ..... в общем , подумал я , да и отказался пока что от этой идеи . Ещё не факт , что выгода будет , а уже сколько извращений .

P.S. Кстати , можно ведь сделать питание лампового каскада вообще двуполярным , и приравнять выход SRPP к земле . Но тогда нужно иметь серво , чтобы этот ноль поддерживать , плюс к тому - сигнал на вход подавать через звуковой транс - опять косяк получается От первоначальной красоты идеи ничего не остаётся , в общем ....

---------- Добавлено в 22:17 ---------- Предыдущее сообщение в 22:02 ----------

1. Ток покоя - к примеру 100 мА.
2. Ток в базы - зависит от применяемых транзисторов и сопр. нагрузки. Допустим - еще 100 мА.
3. Некоторый запас - пусть 300 мА.
Итого - 500 мА. Учитывая, что усилитель безосный, и источник напряжения входит в цепь сигнала - на мой взгляд - качественные 500 мА - 1 А. Мощность можно посчитать отдельно.

Да , где-то до ампера в пике он должен отдавать . Но так как это пиковый ток , а не средний , то у меня этот мощный транзюк не сидит на радиаторе - ему и так теплоотвода хватает . И кстати , одно из направлений для разных опытов - это изменение этого источника . Например , я в этом варианте "батарейки" ОС не применял , а ведь можно применить . Можно , например , поставить туда дифкаскад , типа эквивалента ОУ сделать , много чего можно . Один из вариантов , который я пробовал - поставить на выход "батарейки" составной повторитель на двух транзисторах по схеме Шиклаи . Вот этот вариант был неплохой , кстати . Надо бы его тоже нарисовать .....

[Alex]

сделать ещё один "плавающий" источник питания и подключить его минусом к выходу , а плюсом - к экранной сетке

Именно так.

на выходе источника можно было поставить газовый стабилитрон .... но это приводило бы ещё к нескольким проблемам

Основная проблема газовых стабилитронов - это то, что они родственики кЫнотронов, и относиться к ним надо по простому - где увидел, там и.. разбил

[Костя Мусатов]

Как, я бы пока предпочел обсуждать по мылу, в личке или скайпом. Просто часть работ еще не доделана два варианта в работе. Могу сказать только что так работает уже готовый ушник НА-2.

---------- Добавлено в 01:38 ---------- Предыдущее сообщение в 01:35 ----------

Основная проблема газовых стабилитронов - это то, что они родственики кЫнотронов, и относиться к ним надо по простому - где увидел, там и.. разбил

Алекс, ну нельзя же так ортодоксально
Вон у нас в Тауэре на ГУ-81, выпрямитель на кенотронах косвенного накала позволил автоматически реализовать и задержку анодного и софтстарт его же

[Alex]

Костя, софт-старт и задержку лучше делать другими методами.
Хотя конечно, нет правил без исключений - и я не так давно тоже кынотрон поставил
Был готовый анодный транс, со слишком большим напряжением. Чем гасить резистором и т.п., лучше было поставить кЫнотрон и гасить падением напряжения на нем

[deemon]

Вот , нарисовал схему второй версии источника смещения . Здесь достигается меньшее выходное сопротивление за счёт применения составного транзистора по схеме Шиклаи . Кроме того , уменьшены тепловые искажения , так как нагревается от тока транзистор Q1 , а сравнивающим элементом в петле местной ОС служит Q2 . Между Q2 и Q3 должна быть жёсткая тепловая связь ( термопаста , медная фольга вокруг корпусов транзисторов ) . В этой схеме транзистор Q1 может быть любым подходящим по току , необязательно большой мощности , как в предыдущем варианте . Прямого сравнения этих схем по звуку я не делал , так как они стоят в разных усилителях ... так что интересно было бы узнать о результатах .

[deemon]

А вот забавная идея , пришедшая мне в голову сегодня , после раскурки хорошей травы ( шютка ) . Это к вопросу насчёт ООС на экранную сетку Это развитие версии с "поднятой землёй" , но тут нет никаких дополнительных источников питания . Смысл идеи в том , что для каскада SRPP схема между точками (1) и (3) представляет собой просто "резистор" с сопротивлением 16 ком . Через этот резистор ламповый каскад заряжает кондёры С4 и С5 так , что на их средней точке устанавливается потенциал выхода SRPP - получается сбалансированный мост . В этот мост включён наш повторитель , который и качает усиленный ток в нагрузку . Так как постоянный ток в кондёры не течёт - ничто не мешает балансу повторителя , он работает так же , как и в изначальном варианте . Но теперь потенциал на экранной сетке равен потенциалу в точке (2) , то есть на выходе . И мы можем подать напряжение оттуда через ещё один маломощный триод ( необходимая жертва ) прямо на экранную сетку V1 . Получилось довольно симпатично Заодно мы избавляемся от межкаскадного кондёра - это дополнительный бонус . Недостаток тут один - напряжение +200 вольт на колоночном кабеле . Но для экспериментального варианта это не так страшно ....

[Бурцев]

Заодно мы избавляемся от межкаскадного кондёра - это дополнительный бонус .

??? Просто заменили С2 на С4 и С5 .


С уважением.

Алексей Бурцев

[deemon]

??? Просто заменили С2 на С4 и С5 .

Так , да не совсем Искажения в кондёре зависят от напряжения сигнала на нём , поэтому чем больше ёмкость при том же качестве диэлектрика - тем их меньше . Искажает-то диэлектрик . И вот , по идее , нам бы надо сделать С2 побольше , но тогда он будет очень долго заряжаться при включении усилка , плюс к тому - диффузор динамика будет "раскачивать" от колебаний напряжения сети - придётся ставить стаб . Получается громоздко и неудобно . А тут мы ставим два кондёра , на которых напряжение само ставится на уровне 1/2 от питания , как и на лампах - значит , эта проблема снимается , хотя ёмкость их на порядок больше . Кроме того , за счёт "баланса" и колебания сети значительно подавлены . Кроме того , из-за поляризации электролитов большим напряжением их искажения снижаются - это известный факт . Кроме того , они ещё и включены встречно по постоянке - это тоже помогает . В общем , такое симметричное включение двух электролитов - лучшее решение , чем один межкаскадный кондёр сомнительного качества , пусть и неполярный . Хороший же кондёр , например тот же Electrocube , наверно будет лучше ..... хотя , тут прослушивание должно показать . Заранее я судить не берусь - слишком много уже было случаев , когда в теории одно , а по звуку - другое . Так что эту схему надо просто считать экспериментальным вариантом

P.S. И кстати , вот пример схемы , где два встречно включённых электролита прекрасно работают и дают хороший звук :
http://www.audioportal.su/showthread.php?t=28161
Тот же самый случай - напряжение сигнала на кондёрах очень мало по сравнению с поляризацией , плюс симметрия схемы .

[variator]

обеспечить тепловую связь между мощными транзисторами и диодами в источнике смещения

deemon, Уточните, пожалуйста, при применении такого источника смещения обязательно ли выполнять правило монтажа параллельного повторителя- транзисторы попарно на одном теплоотводе ?

[deemon]

deemon, Уточните, пожалуйста, при применении такого источника смещения обязательно ли выполнять правило монтажа параллельного повторителя- транзисторы попарно на одном теплоотводе ?

В принципе , их можно ставить и на один радиатор , но рядом , чтобы их температуры были как можно ближе . Но , так как изоляция даёт увеличение теплового сопротивления , я делал так - ставил их попарно , на два радиатора , так чтобы все PNP транзисторы стояли на одном радиаторе , а NPN - на другом . При этом на радиаторах напряжения + и - питания , а транзисторы прикручены без изоляции . Если же нужно , чтобы радиатор был на корпусе усилка , то я делал так - на плоскость радиатора ставил две толстые пластины , их изолировал от радиатора большими пластинами слюды , а уже на них ставил транзисторы без изоляции . В усилке класса А эти пластины были из меди . А вот диоды надо ставить именно внутрь этих самых пластин , как я писал выше - в заранее просверленные под транзисторами отверстия , так чтобы диод был точно под кристаллом транзистора , на глубине около 5 мм - это самый лучший способ . При этом дырку надо сначала заполнить термопастой , а потом уже туда вставить диод , выводы же изолировать фторопластовыми трубочками .

[Hennady]

Так , да не совсем .....

Намек Бурцева вполне адекватный , так что ТАК ТАК...

Искажения в кондёре зависят от напряжения сигнала на нём , поэтому чем больше ёмкость при том же качестве диэлектрика - тем их меньше . Искажает-то диэлектрик ......

Это в случае если С2 и С4/С5 одинаковые конденсаторы. По факту диэлектрик у них разный. а Искажению в бОльшей мере будут зависеть от качества диэлектрика. Электролиты по этому параметру С4/С5 по любому проиграют С2, если он только не бумагомаслянный

.... И вот , по идее , нам бы надо сделать С2 побольше , но тогда он будет очень долго заряжаться при включении усилка .....

Главное, чтобы его сигнал в ноль не разряжал, заряжается он только при включении

[deemon]

Это в случае если С2 и С4/С5 одинаковые конденсаторы. По факту диэлектрик у них разный. а Искажению в бОльшей мере будут зависеть от качества диэлектрика. Электролиты по этому параметру С4/С5 по любому проиграют С2, если он только не бумагомаслянный

Честно скажу - у меня насчёт конденсаторов больше вопросов , чем ответов Там далеко не всё ясно .... тема довольно хитрая . И что интересно - вот многие ругают бумагу в масле , а у меня в этой схеме хорошо себя показали древние КБГ и Vitamin Q , хотя оба типа - бумагомасляные . И что тут сказать ? Я так думаю - надо пробовать и слушать . Вот насчёт тех деталей , которые указаны на схеме - я точно уверен , и сам их слушаю , а всё другое - надо пробовать .

---------- Добавлено в 18:01 ---------- Предыдущее сообщение в 17:58 ----------

И кстати , ещё один тип советских кондёров , который мне нравится по звуку - это К-40У9 . Тоже бумагомасляный , что характерно

[Бурцев]

Заранее я судить не берусь - слишком много уже было случаев , когда в теории одно , а по звуку - другое . Так что эту схему надо просто считать экспериментальным вариантом

Дима, С2 можно спокойно увеличить до 10мкФ (т.е. использовать такой же, как С4/5). IMHO желательно увеличивать этот кондер до тех пор, пока бросок тока (в момент подачи анодного напряжения) через верхнюю лампу не достигнет 100мА.


С уважением.

Алексей Бурцев

[Lynx]

Дима, очень советую попробовать (если удастся достать) - старую бумажную Rifa PMG5126. Они в качестве разделительных очень сильно выигрывают к К40-У9.

[deemon]

Дима, С2 можно спокойно увеличить до 10мкФ (т.е. использовать такой же, как С4/5). IMHO желательно увеличивать этот кондер до тех пор, пока бросок тока (в момент подачи анодного напряжения) через верхнюю лампу не достигнет 100мА.

С уважением.
Алексей Бурцев

Но , с другой стороны , тогда и колебания сети начнут сильнее проникать на выход сдвигая рабочую точку повторителя и динамика . А стабилизатор ставить не хочется - он ведь тоже на звук влиять начнёт ..... Вообще , это значение ёмкости ( 2 мкф ) появилось после долгих опытов , это значение можно считать достаточным . Максимум же , что я ставил - было 4 мкф , это были как раз те самые КБГ . Но больше я уже не увеличивал - не было смысла .

А насчёт той "странной" схемы - так я же и не говорю , что она стопудово играть будет , сам же я её не проверял . Это просто как бы "испытательный стенд" для проверки ООС на вторую сетку . Дело в том , что основной вариант я за несколько лет изучил вдоль и поперёк , а вот такой вариант мне пришёл в башку только сегодня . Он ещё совсем свежий ... это для любителей разных извращений

---------- Добавлено в 18:27 ---------- Предыдущее сообщение в 18:24 ----------

Дима, очень советую попробовать (если удастся достать) - старую бумажную Rifa PMG5126. Они в качестве разделительных очень сильно выигрывают к К40-У9.

Спасибо , обязательно попробую , если найду ! Но пока что мне такие не попадались ..... вообще , я в схеме пробовал кучу разного барахла , буквально всё , что было , то и ставил . НО заслуживают внимания , из испытанных мной , только те , про которые я упоминал тут в теме . Другие были сильно хуже