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 .

[BlackRoger]

В одном ушнике тишина полнейшая ,в другом есть мизерный фон.

Недавно собирал однотактный одноламповый усилитель, была такая же проблема. Земли сделал звездой, в аноде 2000мкФ + электронный дроссель, все равно присутствовал еле слышимый фон. Проблема решилась переносом трансформатора в отдельный корпус на расстояние 50см от усилителя. Трансформатор тороидального типа. До этого все было сделано в одном корпусе, от транса до ламп где-то 6-7см.

[ISIT_14]

Offтопик:
Ура, товарищи!
вчера состоялся торжественный запуск усилителя с новым УН по моей схемке.

Спасибо Игорю (Semigor) за поддержку
получилось вот так:


меряется, на мой взгляд, хорошо:

правда тут явные проблемы с измериловкой (видимо перегружается контрольный вход, нужно сделать нормальный аттенюатор для ЗК), еще и петля по земле, но все равно, вроде, неплохо.
тестовый стенд:

(справа видна калибровочная печенька )

с генератора одинаково хорошо усиливает с полной мощностью синус хоть 1КГц хоть 200КГц (больше у меня просто нету) практически без завала АЧХ, калибровочный меандр с осциллографа на выходе УН отличается от исходного только амплитудой.
первый вариант схемы, без ИТ на мосфетах и полностью на 2sa1540/2sc3955 свистел на частоте ~130МГц и я его так и не смог успокоить толком, и работал он хуже в плане пульсаций по питанию и пульсаций опоры на R14. здесь поставил в параллельный стабилизатор по питанию транзистор помедленнее mje15033, и емкость мосфетов видимо ограничивает максимальную частоту.

играет, вроде играет хорошо ,пока еще толком не успел расслушать, по крайней мере в колонках при замкнутом входе(РГ на минимум) космический вакуум, в музыке с панорамой никаких проблем нет, каши тоже нет. лучше или хуже ламп сказать не берусь после 3х недельного перерыва пока все было разобрано.

[install]

При всем уважении, ветка по Zaratustra, а не по Вашим изыскам. Открывайте свою и не засоряйте.

[giv94]

instal - присоединяюсь - происходит засорение ветки. Я, только заменив переходный кондер на межкаскадный трансформатор, и то посчитал не корректным писать здесь, а открыл отдельную ветку. А ISIT_14, похоже, не понимает, что он пакостит. Я уже ему намекал, что это не хорошо, но он упорно тут светит. Хотя он молодец, в плане эксперимента, обсасывает со всех сторон, но только не Zarathustra.

[ISIT_14]

Offтопик:
Я конечно понимаю вас. Только схема делалась как альтернатива штатному УН Заратустры, с использованием части деталей,
с транзисторным аналогом того-же каскада (даже хотел сохранить бп с умножителем, к сожалению, не удалось), чтобы можно было ламповую часть заменить максимально безболезненно. Какой смысл создавать отдельную ветку? Кому оно еще может понадобиться? Может есть еще люди которые не хотят с лампами связываться и это останавливает их от сборки заратустры(сам таким был).
Оставлю это здесь пока, если уж сильно оскорбляет религиозные чувства можно удалить.

[FEDGEN]

может эта статья поможет


---------- Сообщение добавлено 21.24 ---------- Предыдущее сообщение было 21.21 ----------

[ISIT_14]

Кому поможет?

[FEDGEN]

Вам.

[ISIT_14]

В этой статье описано как раз все то чего я старался избежать.

[FEDGEN]

Чего Вы стараетесь избежать?

[ISIT_14]

Лишних транзисторов в звуковых цепях по-возможности, составных пар, лишних повторителей, тем более отрицательного этажа питания с ОУ и при этом еще и кондер на входе. А еще в данном случае лишних электролитов в питании и смещении, не потому что мне жалко а потому что на такие напряжения проблема с хорошими их свойствами и их габаритами.

[install]

Вопрос автору ветки.
Уважаемый Дмитрий ! Исходя из Вашего опыта, что посоветуете для выходного каскада - одна пара без паралленивания ( подход НЭМ ) или 4-10 пар в параллель ( Трусов, Рубальский ). Я пока склоняюсь к двум парам с эмиттерными резисторами 0.05 ом. По мощности блока питания и площадью радиатора почти не ограничен, главное - получить максимально возможное качество звука.
С уважением, Андрей

[FEDGEN]

Лишних транзисторов в звуковых цепях по-возможности, составных пар, лишних повторителей, тем более отрицательного этажа питания с ОУ и при этом еще и кондер на входе. А еще в данном случае лишних электролитов в питании и смещении, не потому что мне жалко а потому что на такие напряжения проблема с хорошими их свойствами и их габаритами.

от всего этого ламповый SRPP позволяет избавиться

[ISIT_14]

Согласен, а еще он позволяет получить микрофонный эффект, и немножко больше чем дохрена искажений.

[FEDGEN]

на счёт микрофонии ворде выяснили что в большинстве случаев микрофония не проявляется
а вот на счёт искажений без них никак и если на них зацикливаться то музыка не слышна а одни искажения.Многие страдают искаженефобией интересно читать некоторые темы по этому поводу. Музыку многим некогда слушать из-за фобий.
Вот в этой теме
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=63132&page=8
инструментальный контроль для меня ничего не дал в плане зависимости измерений и слухового анализа звука.

[ISIT_14]

Offтопик:

Не давал покоя выброс на меандре эмиттерного повторителя.Спаял оригинальную схему И. Семынина,выброс не ушёл. Начал искать проблему,хорошо были советские ВЧ шнуры. Убрал все шнурки с делителями Hewlett-Packard. Я забыл что такая проблема была раньше при экспериментах с унч.

Вот и весь ваш "инструментальный контроль"...

[FEDGEN]

не желания больше засорять тему

[install]

Еще вопрос Дмитрию : на сколько можно увеличить резисторы базового делителя входных транзисторов ВК ( желательно до 47-56 кОм ), без получения плавающего нуля на выходе. Причина - хорошие разделительные конденсаторы есть только номиналом 1 и 2.2 мкФ.

С уважением, Андрей

[deemon]

Вопрос автору ветки.
Уважаемый Дмитрий ! Исходя из Вашего опыта, что посоветуете для выходного каскада - одна пара без паралленивания ( подход НЭМ ) или 4-10 пар в параллель ( Трусов, Рубальский ). Я пока склоняюсь к двум парам с эмиттерными резисторами 0.05 ом. По мощности блока питания и площадью радиатора почти не ограничен, главное - получить максимально возможное качество звука.
С уважением, Андрей

Мои опыты показывают , что для некоего "усреднённого" домашнего применения ( с учётом разных сопротивлений колонок , чувствительности их , размера комнаты ) оптимальный вариант - это две пары в параллель на выходе , с током покоя на каждый транзистор 100-120 ма . Причём резисторы в эмиттерах ставить не нужно - при самом простом подборе транзисторов по напряжению БЭ и правильном монтаже проблем никаких не возникает .

---------- Сообщение добавлено 27.04.2015 в 00.08 ---------- Предыдущее сообщение было 26.04.2015 в 23.56 ----------

Еще вопрос Дмитрию : на сколько можно увеличить резисторы базового делителя входных транзисторов ВК ( желательно до 47-56 кОм ), без получения плавающего нуля на выходе. Причина - хорошие разделительные конденсаторы есть только номиналом 1 и 2.2 мкФ.
С уважением, Андрей

Я бы не советовал увеличивать эти сопротивления , так как при этом усилятся требования к подбору предвыходных транзисторов по коэффициенту усиления по току ( и не надо забывать про температурный дрейф этого коэффициента ) .... тем более , если есть конденсаторы по 2,2 мкф . Ведь схема изначально и рассчитана на применение кондёров по 2 ( или 2,2 ) мкф - резисторы для этого случая 30 ком и показаны на схеме . Частота среза при этом оптимальна для передачи басовых частот , которые реально присутствуют в музыке . Уменьшать же эти резисторы - в принципе можно , но ненамного ( примерно до 20 ком ) , это если в наличии нет хороших конденсаторов на 2 мкф , но есть на 3,3 или 4 мкф . Дальнейшее же уменьшение резисторов - опять-таки вредно , из-за повышенного шунтирования лампового каскада этими резисторами .... в общем , можно сказать , что резисторы 30 ком в делителе - это такой "здоровый компромисс"

---------- Сообщение добавлено 00.34 ---------- Предыдущее сообщение было 00.08 ----------

giv94, 48мм между центрами ламп-это тоже самое что 27мм между баллонами ламп,т.е. у нас лампы стоят на одинаковом расстоянии.

И у меня примерно так же - 4 см между центрами ламп . Сильно меньше делать не стоит из-за ухудшения теплоотвода , а больше - увеличивается длина соединений между нижним и верхним плечами SRPP , растёт паразитная индуктивность монтажа - что не очень хорошо для устойчивости каскада . Ещё один момент , важный для устойчивости - наличие металлической платы , на которой смонтированы лампы . То есть , желательно иметь или металлическое шасси ( как делали в старых приёмниках и УНЧ ) , или плату из фольгированного текстолита со сплошным слоем фольги ( так сделано у меня ) . Если текстолит двусторонний , то один слой для земли , а на втором - можно развести цепи питания анодов ламп , и сделать "пятачки" для входа и выхода ( остальную же фольгу тоже заземлить ) , сигнальные же цепи лучше сделать навесные , за счёт длины выводов резисторов . Если текстолит односторонний - то его фольгу использовать для земли , а монтаж цепей питания тогда надо делать на монтажных стойках , прикрученных к плате . Вход и выход - можно тоже развести на стойках .... хотя впрочем , небольшие "пятачки" для входа и выхода - сильно не повредят "монолитности" земляного слоя . Что же касается цепей накала - то самое оптимальное решение , это подпаивать скрученные провода прямо на выводы панельки и вести их к трансу питания , не заводя на плату - это важно для уменьшения фона и помех из сети . Кондёры же в цепях накала , показанные на схеме - надо располагать рядом с трансом питания и заземлять только на землю блока питания ( туда же , куда заземлён сердечник транса ) , а не на землю рядом с лампами - это тоже важно для уменьшения помех .

---------- Сообщение добавлено 01.07 ---------- Предыдущее сообщение было 00.34 ----------

deemon, такой вопрос (может кто-то тоже сможет ответить), есть ли смысл ставить резисторы в базы выходных транзисторов? У Агеева стоят по 5,1 Ом. Я ставил в данном ВК 10 Ом. Насколько они нужны здесь?
Если ставить резисторы, то где лучше тогда подсоединять батарейку (точки А и Б), перед резисторами или после, непосредственно к базам выходных транзисторов?

Мой опыт показывает , что резисторы в базах ВК в Заратустре не нужны - схема при правильном монтаже устойчива и без них , причём устойчива для любого типа нагрузки . Я при опытах прямо на ходу подключал на выход конденсаторы в несколько микрофарад , при максимальной раскачке ВЧ сигналом ( 10-20 кгц ) - и УНЧ прокачивал эту нагрузку без проблем .... некоторые типы кондёров при этом заметно "поют" , но никакого возбуда при этом не возникает . Хотя , если кто собирал многие известные схемы УНЧ , то знает , что такая "наглость" - это практически всегда означает возбуд и мгновенную смерть выходного каскада Так что если по какой-то причине в ВК Заратустры обнаружен возбуд - то тут причину надо искать в неправильном монтаже ( кстати примеры правильного монтажа в теме есть ) , или же - в "левизне" транзисторов . "Душить" же возникший возбуд резисторами в принципе можно - но лично я не советую , лучше поработать над монтажом - тем более , в данной схеме всё прекрасно делается на самом обычном двустороннем текстолите ( в теме я про это говорил ) - никаких многослойных плат не требуется .

Ставить же базовые резисторы просто так , типа "на всякий случай" - тоже не есть хорошо , ИМХО , хотя бы потому , что даже маленький резистор всё же немножко ухудшает характеристики каскада , как в статике , так и в динамике . В статике из-за протекания базовых токов выходных транзисторов на резисторах создаётся падение напряжения , ускоряющее закрывание нерабочего плеча в классе АВ ( в этом смысле базовый резистор практически эквивалентен эмиттерному резистору , которые я тоже не применяю ) . В динамике же - эти резисторы усиливают влияние ёмкостей коллектор-база выходных транзисторов на ВЧ составляющие сигнала , а также ухудшают жёсткую связь по переменному току между базами выходников - а ведь именно такая связь очень полезна именно при работе в классе АВ , и именно такая связь между транзисторами обуславливает преимущество параллельного каскада с параллельным смещением ( ПКПС ) перед обычным "параллельником" - и я про это не раз говорил и в этой теме , и в других темах тоже . Так что , в тех случаях , когда схема позволяет эти резисторы не ставить - то лучше их и не ставить , в общем .

[install]

Дмитрий, спасибо за ответ !
От себя добавлю - хороший способ избавиться от возбудов - ферритовые ( лучше альцифер ) бусины прямо на базовые выводы транзисторов - это старая классик жанра.
С уважением, Андрей