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]

[LepekhinV]

Володя, привет! Специально выложил в общий доступ чертежи плат, чтобы каждый смог ими воспользоваться по своему усмотрению. Так что - полный и безоговорочный одобрямс!
(Жаль я с паялками завязал, хотелось бы этот усилитель послушать )

[hippo64]

Я, вроде, тоже завязал, но этот проект всколыхнул. Я оконечники коллеги IDDQD собирал, понравилось , попробую это собрать. Да прям сейчас и отправлю им файл.

---------- Сообщение добавлено 22:47 ---------- Предыдущее сообщение было 22:43 ----------

бп не буду посылать, есть своиплаты и на анод, и на накал, и на двуполярку. Уже и набранные.
Да и отзвонился и Андрею в исток, и в аудиоинструмент, и в Тверь, слава Богу все живы и работают.

[Alex Ground]

Добавил деталек на свой вкус.

В целом схема блока питания представленная в #17 является самым простым вариантом. Дальнейшим путем улучшения является стабилизация накала, это снижает уровень фона ниже уровня восприятия. С нестабилизированным накалом небольшой уровень фона может быть слышно в плотную к АС. Возможно стоит добавить на плате стабилизатор для накала, какой нибудь уже проверенный форумчанами вариант.

[Elms]

А статью на дзене кто нибудь видел? Там всё корректно?

[Alex Ground]

Там всё корректно?

Там нет последних правок(2х дополнительных диодов vd7,8, и резисторы из базы ВК убраны для НЧ выходников) Статья на дзене от сайта Паяльник, я не имею доступа к редактированию. На самом паяльнике будет все актуальное, актуальную схему я давно отправил в правки, но перемодерация может занимать несколько недель и схему пока не обновили
Прежде всего актуальная схема и плата в шапке темы тут. На данный момент изменений в ней больше не планируется.

[hippo64]

Оплатил 10 плат, обещают через 17-27 дней . Посмотрим, что придет, фото выложу.

[Alex Ground]

Посмотрим, что придет, фото выложу.

Отлично, по последнему файлу тов.Лепёхина из поста #69?

[hippo64]

ага, может, пока жду лутом сделаю. Вчера друг притащил инфрасоник амон, сегодня пришпандорил его к ноуту, чем мерить есть

[Alex Ground]

чем мерить есть

Интересно как получится на двухсторонней плате, а ещё интересно, что получится по замерам, если установить например 6ж38п, у меня её нет в наличии, если у вас есть, то можно попробовать

[msgkras]

В целом схема блока питания представленная в #17 является самым простым вариантом. Дальнейшим путем улучшения является стабилизация накала, это снижает уровень фона ниже уровня восприятия. С нестабилизированным накалом небольшой уровень фона может быть слышно в плотную к АС. Возможно стоит добавить на плате стабилизатор для накала, какой нибудь уже проверенный форумчанами вариант.

Володя, можешь приделать к плате стаб ?

[фЕДОР ЧАЛЫЙ]

а ещё интересно, что получится по замерам, если установить например 6ж38п

6Ж38П - "звенючие" жуть. Нужно искать с индексом "ЕВ", эти тихие, но редкие.
Еще интересная лампочка - военная 12Ж1Л, но в конструктиве данного усилителя будет выглядеть моструозно. ))

[Lenivo]

Своему опыту с ламповыми микрофонами 6ж1п (одна из самых распространённых ламп для ламповых микрофонов) хорошо меняется на лампу 6ж4п (импортный аналог 6AU6) с подстройкой режимов - напряжения смещения. По звуку в микрофонах и в усилителях мне 6ж4п больше нравится, чем 6ж1п.

ВАХ в триодном включении и в пентодном





И второе, зачем оконечник на 60 вт? Для большинства домашней акустики и 30 вт за глаза.
Тем более все искажения померяны для 10 вт.
Чтоб делать честные хорошо играющие 60 ватт - блок питания надо посерьезней, для стерео это трансформатор минимум на 150 ватт и емкостей конденсаторов значительно больше нужно.

По настройке стабилизации накала лампы -нужно по осцилографу проконтролировать чтобы под нагрузкой , то есть при подключенном накале лампы, не было игольчатых просадок по напряжению от выставленного напряжения накала. Кстати регулировкой напряжения накала лампы можно слегка менять параметры лампы - звук слегка меняется - регулировать в паспортных значениях. Ресурс лампы больше при выставлении накала 5,7-6,0 вольта и шумы меньше при таком накале. При накале ближе к максимальному - 6,9 вольта - эмиссионная производительность лампы больше, звук плотнее, из-за шумов звук кажется более насыщенным "жирным". Многим такой звук больше нравится. Но при этом ресурс лампыменьше на порядок чем при накале 6,0 вольт. Лампы после долгого хранения лучше запускать на половинном накале - 3 вольта (или хотя бы минимальное напряжение , которое можно обеспечить штатной регулировкой накала) и погреть их без подачи анодного напряжения часов 5-6, а только потом подавать полный накал и анодное напряжение. Если сразу дать полный накал - это будет стресс для лампы и бывают случаи - лампа выходит из строя при первом включении.

[Alex Ground]

И второе, зачем оконечник на 60 вт? Для большинства домашней акустики и 30 вт за глаза.
Тем более все искажения померяны для 10 вт.
Чтоб делать честные хорошо играющие 60 ватт - блок питания надо посерьезней, для стерео это трансформатор минимум на 150 ватт и емкостей конденсаторов значительно больше нужно.

Ну запас так сказать "не жмёт", а выходная мощность коррелирует с напряжением питания, если достаточно 10вт то ни к чему давать максимальное питание в +-30, на схеме указано диапазон питающих напряжений при которых можно эксплуатировать схему.
Блок питания специально приведен отдельно от схемы усилителя, как один из простых вариантов. Можно сделать блок питания такой мощности и сложности, какой пожелается
В остальном полностью с вами согласен, спасибо что поделились опытом и за подсказку о ещё одном хорошем варианте аналога для 6ж1п!

[LepekhinV]

Володя, можешь приделать к плате стаб ?

Легко. Схему бы...

[Lenivo]

По ламповой части. Может кому полезно будет.
Сложилось такое положение для в концепции построения питания.
Рассматриваем относительно ламп 6ж1п, 6ж4п.

1. По накалу - стабилизация очень желательна. Снижать желательно пульсации ниже границ чувствительности осциллографа. Хорошо показывают себя стабилизаторы выполненные на LM317......
2. По анодному питанию стабилизация скорее вредна - просто поставить несколько RC последовательно. Три четыре ступени с конденсаторами 100-200 мкф. R - 500 ом - 1,5 к. Нужное напряжение подобрать подбором номиналов резисторов.
3. Питание на вторую сетку при пентодном включении - лучше не ставить стабилитроны. Они шумят. Достаточно поставить резистор и конденсатор на емкость 100-200 мкф..
4. Как в данной схеме выполнено смещение мне понравилось. Единственно С1,С2, С6 - требуется хорошего качества. FKP, MKP, или полистирольные. Или МКР зашунтированные полистиролом в 500-1500 пф. Полистирол лучше фольговый, а не с напылением.

По лампам - в схеме анодные напряжения ниже паспортного рекомендованного. На таких значениях - ниже паспортного лучше по звуку показывают советские лампы. Если значение выше паспортного - тогда лучше импортные лампы. Китайские лампы проигрывают советским лампам.

Если хватает усиления - рекомендовал бы попробовать лампы в триодном включении. вторую сетку можно подсоединить либо к аноду, либо к катоду. Звук будет слегка отличаться.
С лампой 6ж4п - можно резко упростить схему и улучшить звук - если снизить анодное напряжение ....... По аналогии с такой схемой.
Лампы могут генерить - их желательно в защитный алюминиевый кожух ставить бы - и экранировка и прижим к контактам. Плюс тепловая защита - у вас там рядом электролиты стоят - лампа может их перегреть.

Лампу вообще бы отнести на отдельную плату подальше от остальной платы.


Вот схема лампового микрофона - здесь можно посмотреть блок питания ламповой части. Вместо капсюля поставить разделительный полистирольный конденсатор, а резистор утечки - на первую сетку 1-10Мом. Можно и без разделительного конденсатора на прямую на регулятор громкости - если есть уверенность в отсутствии постоянной составляющей во входном сигнале.



Ни к чему не призываю, но шумы у такой реализации на лампе на 10-15 дБ меньше, чем на показанных графиках....... Вернее лампа добавляет не более 6-9 дБ шумов к внутренним шумам звуковой карты. А попробовать совсем не сложно. В основном этот пост относится к построению блока питания лампы...... А по триодному включению с нулевым смещением - здесь реально пробовать нужно...... Непонятно, как большой входной сигнал будет обрабатываться лампой, не загонит ли её в область искажений. Эта схема , всё таки для лампового конденсаторного микрофона разработана, с очень маленьким входным сигналом с конденсаторного капсюля, а не для усилителя, где входные сигналы могут быть значительной амплитуды.

[hippo64]

Вот схема лампового микрофона -

А не могли бы вы выложить схему лампового магнитофона и подробно разобрать его схемотехнику?

---------- Сообщение добавлено 12:34 ---------- Предыдущее сообщение было 12:33 ----------

Особенно интересует исполнение выходного разъема.

[deemon]

Эта схема , всё таки для лампового конденсаторного микрофона разработана, с очень маленьким входным сигналом с конденсаторного капсюля, а не для усилителя, где входные сигналы могут быть значительной амплитуды.

Интересно , а сеточный ток не вызывает ли проблемы в таком включении ? Дело в том , что у некоторых ламп сеточный ток достигает заметных величин даже не при положительном напряжении на сетке , а при нулевом , и даже небольшом отрицательном . Такое бывает при большом усилении лампы ( густая сетка ) ... например , я в одном винил-корректоре на нувисторах 6С62Н наблюдал завал на ВЧ , притом возникал он прямо на входе . Я заподозрил снижение входного сопротивления , измерил его - и оказалось , что там примерно 10 ком , вместо 47 ком , которые должны быть . А когда измерил напряжение на сетке при отключенном входе - там оказался небольшой минус , то есть явный сеточный ток снижал входное сопротивление каскада , при том , что катод там даже не был соединён прямо с землёй , там был и какой-то резистор ... в общем , причина оказалась в заниженном анодном напряжении в той схеме , из-за которого больший процент электронов оседал на сетке , вместо того , чтобы лететь себе к аноду . А в ламповом микрофоне требования к входному сопротивлению гораздо выше , чем для винил-корректора ... вот я и думаю - а не может ли сеточный ток создать проблемы при таком включении ?

[Alex Ground]

1. По накалу - стабилизация очень желательна.

Согласен, как писал выше, без стабилизации, хоть и с подтяжкой катода к + потенциалу, все равно есть небольшой фон в плотную к АС, со стабилизированным накалом фона нет.

По анодному питанию стабилизация скорее вредна - просто поставить несколько RC последовательно.

Так как смещение лампы стабилизированное и фиксированное, лучше анодное тоже сделать фиксированным.

Единственно С1,С2, С6 - требуется хорошего качества

Самые чувствительные к качеству конденсаторы тут С1 и С7, С9 на них не стоит экономить. С2 хорошо будет качественная керамика типа NP0, это просто фильтр защищающий вход от ВЧ помех.
На счет С6, на нем так же экономить не следует, но влияние гораздо меньше, ведь он находится в петле обратной связи при любом включении( хоть местная хоть общая) и его искажения компенсируются.

Если хватает усиления - рекомендовал бы попробовать лампы в триодном включении

В данной схеме лампа и так работает в псевдо-триодном включении, ведь по переменному току анод лампы и 2 сетка квазипотенциальны. Усиление соответственно определяется свойствами конкретной лампы и соответствует усилению лампы в триодном включении, для 6Ж1П это около 30.

Лампы могут генерить - их желательно в защитный алюминиевый кожух ставить

Делал на лампу экранчик в виде намотанного вокруг нее, на уровне анода, несколько витков моножильного медного провода, подключенного к общему проводу, это действительно позволяет получить меньше уровень искажений

тепловая защита - у вас там рядом электролиты стоят - лампа может их перегреть.

Электролиты по высоте находятся на уровне дна лампы, то есть в самой холодной её точке, так же в связи с малой рассеиваемой мощностью нагрев лампы настолько слаб, что и после часа работы можно спокойно держаться за колбу лампы, она теплая, но далеко не горячая. Электролиты рядом с ней соответственно не нагреваются вовсе.

В основном этот пост относится к построению блока питания лампы

Спасибо за схему! Думаю стоит добавить предложенный вами стабилизатор накала на плату БП от тов. Лепёхина

[Lenivo]

Трудно, чего то советовать создателю схемы, так непонятны все нюансы.
А результат не всегда соответстует моделированию - близок, но могут быть и расхождения.
Входные конденсаторы, межкаскадные значимые конденсаторы -сильно влияют на звук при уже отлаженных режимах. Блок питания, тоже довольно долго отлаживать и экспериментально отслушивать разные концепции построения блоков питания........ Лишь бы автору схемы самому результат нравился.

Сколько в ламповых микрофонах и в ламповых усилителях не ставил стабилизацию анодного напряжения, потом всегда её выкидывал. Но ламповые усилители допускают довольно большие колебания по анодному напряжению, как с этим обстоит в этом усилителе - мне не понятно.

[hippo64]

Короче, коллеги, что то рсбраша пропала, пытался им адрес доставки переслать, тишина, телефон не берут. Конечно болячки всех косят, но это не контора, судя по всему, а посредник, будемсмотреть дальше, а я сегодня вечером гляну плату Володи, может виасов понатыкать и лутом её, вернее фоторезистом..