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 .

[OLZ]

"Заратустра" это не схемотехника, а название конкретной конструкции усилителя, состоящего из авторской модификации выходного каскада на базе так называемого параллельного повторителя, усилителя напряжения на лампе, способа организации питания и т.п. и т.д. Конструкция есть? Есть. Фотки есть? Есть (причем цветные). Устройство нужно как-то назвать для идентификации? нужно. Почему бы и не "Заратустра" ?

[BoVY]

При соотв. выборе тока покоя и питающего напряжения работать будет прекрасно, причем независимо от способа смещения, будь то батарейка, резисторы, ИТ, прямосмещенные диоды и прочее.

Хотя, коллеги, надо договориться, какое решение мы будем называть общим словом "Заратустра"

Хочу уточнить что в данном случае речь идёт не о замене типа смещения. Плавающая батарейка как была так и осталась, начальное смещение задано падением напряжения на двух прямосмещённых диодах. Заратустра остаётся Заратустрой. Но я меняю тип обратной связи по температуре. В оригинальной схеме на радиатор крепились эти же два диода и обеспечивали тем самым термоООС. Но они в в стеклянных корпусах, я намучился с ними пока собирал свои Заратустры. Я пробовал и так и этак и всегда выходило не технологично. Поэтому я решил попробовать иначе. У меня оба диода останутся на своём месте (по схеме), а физически будут размещены на плате батарейки. На радиатор же, под винты оконечных транзисторов, будет зажат терморезистор. На схеме батарейки он заменит подстроечник на 10к, а последовательный с ним 1к я увеличу до 2-3 к.
Эти терморезисторы я уже получил и подул на них феном глядя на мультиметр. При комнатной температуре его сопротивление 100 Ом. По мере нагрева оно плавно увеличивается примерно до 0,5-1к, а затем резким скачком до 4к5 при достижении 70 градусов. Соответственно, когда корпус выходного транзистора нагреется до 70 градусов, этот термистор в 3 раза уменьшит ток через диоды и напряжение смещения упадёт. В итоге схема должна термостабилизироваться на температуре радиатора 50-60 градусов. Ток покоя ВК при этом никак не регулируется, а задаётся, по сути, только теплоотводящей способностью радиатора. Это меня устраивает.
Если вам интересно, то я с удовольствием расскажу о результатах когда запущу макет.

[frezer]

Ток покоя ВК при этом никак не регулируется, а задаётся, по сути, только теплоотводящей способностью радиатора. Это меня устраивает.

Очень странное решение, но вы любитель таких, как я понял. Блажен кто не сведушь.

[hippo64]

А что не так, если радиатор справляется. Надеюсь автор решения в сауне не будет слушать . Люди очень долго и успешно решали свои проблемы экстенсивным способом. И, так, на минуточку, успешно продолжают решать, не разрушая излишне мозг себе и окружающим.

---------- Сообщение добавлено 17.31 ---------- Предыдущее сообщение было 17.26 ----------

Пощупал рукой радиатор на полочке, да, тоже около 50 град. Параллельник концом, типовой с вольтодобавкой, транзюки большие, 1943/5200, т.е. друг от друга далековато. Не выключается уже (с небольшими перерывами ) полтора года, ну, или около того, записей робинзоновских не веду, работает, сцобако. И, замечу, никаких проблем. Вот.

[frezer]

А что не так, если радиатор справляется.

А если ток покоя при существующих радиаторах окажется, скажем - 3А, что радиаторы менять? Или это более лёгкий путь?
Если не получается с "заделыванием" диодов, то проще купить транзисторы со "вделаными" диодами - терматраками.

[hippo64]

Offтопик:
Блин, намедни привезли палатку-баню, заказывал, при первом же выезде к лету попробую.

---------- Сообщение добавлено 17.34 ---------- Предыдущее сообщение было 17.33 ----------

А назачем ему три ампера, если по 100мА на транзюк с запасом?

---------- Сообщение добавлено 17.38 ---------- Предыдущее сообщение было 17.34 ----------

Если не получается с "заделыванием" диодов, то проще купить транзисторы со "вделаными" диодами - терматраками.

Ребяты, вы когда нибудь пробовали удавить Агеевский усь .

[hippo64]

Ток покоя определяется начальным смещением, и по барабану, и по бубну тоже, как он начально устанавливается, резисторами, диодами, транзистором со смещением, ИТ вместо резисторов, обычным низкоомным резистором, на котором падает НИКАК НЕ ТЕРМОЗАВИСИМОЕ НАПРЯЖЕНИЕ - увести в терморазгон параллельник, у которого рассеяние радиаторов больше выделяемой мощности невозможно. Тот, кто реально собирал это решение знает об этом на 100%.

[BoVY]

А если ток покоя при существующих радиаторах окажется, скажем - 3А, что радиаторы менять? Или это более лёгкий путь?
Если не получается с "заделыванием" диодов, то проще купить транзисторы со "вделаными" диодами - терматраками.

Во-первых, у меня есть опыт 16-ти Заратустр в пяти (!) разных топологиях. На разных транзисторах, на разных радиаторах. С обязательным контролем тока и звучания при настройке. Этот опыт подсказывает мне что всё будет нормально. Конкретно опыт говорит следующее:
1) во всех случаях максимальный ток покоя был лимитирован размерами радиатора. То есть я выставлял подстроечником такой ток чтобы радиаторы не перегревались слишком сильно. Те же 50-70 градусов.
2) во всех случаях итоговый ток покоя был существенно ( в разы) больше чем минимальный ток покоя, необходимый для качественного воспроизведения.

Другими словами, усилитель "начинает играть", скажем, с 10-15 мА в транзистор, а далее уже не важно каким будет ток, лишь бы радиатор не перегревался. У меня результирующий ток покоя получался 40-150 мА на на транзистор (в зависимости от радиатора). И ограничен ток был именно размерами радиатора. То есть я с отверткой и подстроечником фактически выполнял работу термистора, выставляя такой ток чтобы радиатор не перегревался. Так вот термистор сделает это лучше ))
Надеюсь, я понятно объясняю?

Что касается термалтраков
1) какова их цена? По-моему, запредельная.
2) их уже кто-то пытался использовать. И ка я понял из отзывов, получилась какая-то ерунда. Пришлось добавлять диоды, если я не ошибаюсь?

[hippo64]

Дык и я уже изрядно БУ

---------- Сообщение добавлено 17.46 ---------- Предыдущее сообщение было 17.44 ----------

ток покоя получался 40-150

Согласен, 100 мА на однотипный транзюк было выбрано сугубо из за круглой цифры. 50мА вполне уже достаточно.Услышит разницу один человек из сотни.

---------- Сообщение добавлено 17.47 ---------- Предыдущее сообщение было 17.46 ----------

я понятно объясняю?

Где то я уже это слышал

[frezer]

Надеюсь, я понятно объясняю?

Что касается термалтраков
1) какова их цена? По-моему, запредельная.
2) их уже кто-то пытался использовать. И ка я понял из отзывов, получилась какая-то ерунда. Пришлось добавлять диоды, если я не ошибаюсь?

Вполне понятно!
Сколько стоят не знаю, зайдите на сайт производителя ONSEMI.(беглая оценка 2USD)
Проблем с ними нет - почитайте мои сообщения в этой ветке, а потом отвечу на вопросы.

[hippo64]

потом отвечу на вопросы.

Попробуйте удавить параллельник и ответить на вопрос - "а нахуа хуану сомбреро" . Ответ - "из любви к искусству", имхо, хороший ответ

[hippo64]

Пусть будет, слове ни разу не воробей

[lazertok]

на котором падает НИКАК НЕ ТЕРМОЗАВИСИМОЕ НАПРЯЖЕНИЕ - увести в терморазгон параллельник, у которого рассеяние радиаторов больше выделяемой мощности невозможно.

вах.... - ВАХ - особенно на пределах по мощи - вот тут тебе сима в помощь на переходных процессах при увеличении температуры самого кристалла - "пять сек" в разгоне
- в железе-то это никак не увидеть - ну разве что когда кирдык ВК настанет

[vic57]

"Если не получается с "заделыванием" диодов, то проще купить транзисторы со "вделаными" диодами - терматраками."
Уважаемый frezer,у Вас есть данные на этот "вделаный" диод- покажите обчеству.

[frezer]

у Вас есть данные на этот "вделаный" диод- покажите обчеству.

Вот работающая схема:

Данные на диоды есть в постах 3155 и 3172, там же данные на усилитель есть ещё нюансы в моих сообщениях начиная с поста 3145. Ток покоя резисторами R1,R2-устанавливается, R4.R5-стабильность тока. Я питаю её от стабилизатора 4-6(В). Можно использовать и схему автора думаю будет не хуже, но я не проверял.

[vic57]

Покурил-спасибо...одного не пойму, зачем производитель сует диоды и не дает на них параметров...

[frezer]

одного не пойму, зачем производитель сует диоды и не дает на них параметров...

Да они просто как следует не подумали - сделать в одном цикле и по одному шаблону диод и транзистор, только не добавили в диод примеси как и при формировании коллектора в транзисторе. Вот и получился диод более термостабильным чем БЭ переход транзистора, да ещё и влияние напряжения КЭ.
Как говорил таксист в фильме "Брат-2": "Думать надо меньше, а соображать больше".

[ISIT_14]

Как не дает? В даташите есть кривые вах перехода при трех температурах. Рис15
И в конце таблицы пямое падение обратный ток и время восстановления.

[ValeraGuzikov]

Дык - это -! С праздником ВСЕХ!

[BoVY]

Хочу уточнить что в данном случае речь идёт не о замене типа смещения. Плавающая батарейка как была так и осталась, начальное смещение задано падением напряжения на двух прямосмещённых диодах. Заратустра остаётся Заратустрой. Но я меняю тип обратной связи по температуре. В оригинальной схеме на радиатор крепились эти же два диода и обеспечивали тем самым термоООС. Но они в в стеклянных корпусах, я намучился с ними пока собирал свои Заратустры. Я пробовал и так и этак и всегда выходило не технологично. Поэтому я решил попробовать иначе. У меня оба диода останутся на своём месте (по схеме), а физически будут размещены на плате батарейки. На радиатор же, под винты оконечных транзисторов, будет зажат терморезистор. На схеме батарейки он заменит подстроечник на 10к, а последовательный с ним 1к я увеличу до 2-3 к.
Эти терморезисторы я уже получил и подул на них феном глядя на мультиметр. При комнатной температуре его сопротивление 100 Ом. По мере нагрева оно плавно увеличивается примерно до 0,5-1к, а затем резким скачком до 4к5 при достижении 70 градусов. Соответственно, когда корпус выходного транзистора нагреется до 70 градусов, этот термистор в 3 раза уменьшит ток через диоды и напряжение смещения упадёт. В итоге схема должна термостабилизироваться на температуре радиатора 50-60 градусов. Ток покоя ВК при этом никак не регулируется, а задаётся, по сути, только теплоотводящей способностью радиатора. Это меня устраивает.
Если вам интересно, то я с удовольствием расскажу о результатах когда запущу макет.

Сделал. Ничего хорошего не вышло. То есть схема работает как я и предполагал, но есть нюансы... Мне нечего терять в плане авторитета, поэтому расскажу как обещал ))

Главный недостаток: у тепловой связи через термистор слишком большая инерционность. Выглядит это так:
Пусть ранее выставлен целевой ток 30 мА на транзистор. При следующем включении холодного усилителя первые пять минут ток не превышает 10-15 мА на транзистор. Затем радиатор постепенно прогревается и транзисторы довольно быстро (за 20-30 секунд) уходят в терморазгон. Поскольку термистор ещё не прогрелся, то ток лавинообразно увеличивается до очень больших значений, примерно вчетверо превышая целевой ток (до 100-120 мА на транзитор). В эти 20-30 секунд все элементы цепи (батарейка, источник питания) работают в запредельных режимах (пульсации нуля на выходе, перегрев элементов и тд). Наконец тепло доходит до термистора и он за 20-30 секунд опускает ток вниз (до 20 мА), после чего тот снова идёт вверх (до 40-60 мА), затем снова вниз. В результате 3-4 циклов затухающих колебаний устанавливается тепловое равновесие системы и ток покоя приходит к целевому значению 30 мА. Это значение теперь можно гибко менять подстроечником.

Второй недостаток: система очень чувствительна к окружающим условиям. Если слегка подуть на плату, или просто разговаривать рядом, то установившийся ток может меняться на десятки процентов. Если же не дай бог открыть форточку в комнате, то на сквозняке ток легко уплывает в 2-2,5 раза вверх. Обильное смазывание термопастой не улучшает ситуацию ни со скоростью достижения равновесного режима, ни с чувствительностью. Да, забыл сказать что пришлось поставить два терморезистора последовательно. Один был не способен остановить терморазгон каскада, его максимального сопротивления было недостаточно.

Короче, так делать не надо. Дальше я экспериментировать не стал, перешёл на традиционную технологию изготовления.
Идея термостабилизации через термистор оказалась неудачной.

P.S. Чтобы пост приобрёл завершённость, добавляю схему батарейки и фотку макета. На фотке батарейка + ВК Заратустры на 1930/5171 + питание на +-15 Вольт. Это я макетирую Заратустру как повторитель для наушников 32 Ом ))) Подстроечник 6к2 на фотке не виден тк припаян снизу платы.