Гибридные схемы усилителей мощности. Гибридный кв усилитель мощности нового типа

Всем здравствуйте.

Продолжу про оконечный каскад Александра Павловича Дерия.

В начале 2017 года, я опубликовал схему завершённого усилителя Александра Павловича на этом сайте, и параллельно, для обсуждения оной схемы, опубликовал её на АП и на diyaudio.ru

При обсуждении на АП было поднято много вопросов, и эти обсуждения не прошли даром.

На DIY много манер и тошниловки, типа даешь усилитель с трансформаторной задницей

или эх, жаль сейчас в больнице в очереди стою. А то сфоткался бы с рюмашкой Так и сфоткайся. Пить же не обязательно. Хотя и жаль… Вообщем модерация на этом форуме «приказала жить».

Да, грустное и гнусное тоже присутствует, и бывает, на некоторых форумах.

Это классический ИТУН со всеми вытекающими. Если в эмиттеры выходных транзисторов включить сопротивления по 0,5 … 1 Ом, (и соответствующие резисторы последовательно диодам смещения), искажения снизятся в разы. Да и термостабильность тока покоя станет гораздо лучше.

Александр Павлович сделал выводы и решил поэкспериментировать с комплиментарными парами на выходе, и на входе полевые транзисторы.

Основная идея принадлежит Александру Павловичу. и если охарактеризовать её кратко — «то не надо боятся большого выходного сопротивления»

Мы все любим цифры, и это тоже очень нужно и хорошо. Как говорится факт есть факт!

Но факт должен быть не замаскирован. Бывает такое, что с цифрами у усилителя всё в порядке, а звука нет

А последние измерения показали что усилитель линеен от 20Гц до 20кГц и даже выше. По -3Дб 75кГц!!!

Лично я, был рад тому, что можно снять из 10-ти деталей, и до неискажённого синуса в 1000гц 65 ватт в гибридной версии.

Лампы применялись 6Ж11П 6Ж43П в триоде и 6Ф4П в штатном включении..

Так же были опробованы 6П9, 6П15, 6Э5П, 6Э6П и IL861 и El861

(Хочу заметить что накал у IL861 лампы -20 вольт)

Единственное что можно считать «ложкой дёгтя» то это большое выходное сопротивление от 6Om до-20 Om от прототипа Александра Павловича, и от 30 до 50 Om у моей гибридной версии в зависимости от применяемых ламп. От выбора драйвера зависит выходное сопротивление усилителя.

Многие думают «и знают» что большое выходное сопротивление усилителя плохо сказывается на демпфировании акустики, но часть небольшого населения всё же считает что акустика двигаясь механически в обратную сторону, создаёт поле, которое тоже влияет на усилитель не меньше чем усилитель на акустику и соответственно на звук в целом!

В некоторой литературе сказано что при выходном сопротивлении 18 Om демпфирование акустики уже факт.

Но большинство с этим высказыванием не согласится, так как чем ближе к «нулю» выходное сопротивление усилителя, тем правильнее.

Есть и другое мнение — что выходное сопротивление в пределах 10-20 Om благотворно влияет на конечную картину в целом. Звук не зажат, «оторван от земли», расширение панорамы, лёгкость восприятия, нет утомления даже через несколько часов прослушивания.

Триодные и пентодные усилители тоже имеют разные выходные сопротивления, но оба имеют право на звук, и имеют свои за и против. Сколько ушей, столько и мнений.

На следующих фотографиях предоставлен прямоугольник на 1000Гц на 10кГц и на 20кГц. Нагрузка 5Om . Из них видно что усилитель в полном порядке. Это измерения чисто транзисторного усилителя собранного Александром Павловичем Дерием.

Чуйка усилителя 1.5v

Питание +- 24 вольта трансформатор — габаритная мощность всего 80 Ватт (от усилителя Радиотехника -101)

29 Ватт неискажённого синуса!

0. Дб — 20Гц — 20 Кгц

Низ по -3дб не смогли измерить, верх по -3дб -75Кгц

Выходное сопротивление 20 ом.

Забегая вперёд, ламповый гибридный усилитель при этой же схемотехники выдаёт 65 ватт при чуйки 0.75v при питании +- 38 вольт

20Гц -0.25Дб 20 кгц +1Дб 45Кгц-3Дб

Выходной каскад усилителя предоставлен на следующим рисунке.

Можно организовать как с общими эмиттерами так и с общими коллекторами. В последних версиях мы остановились на версии с общими коллекторами.

Очень удобно крепить транзисторы на радиатор без слюдяных пластин.

Ниже предоставлены две версии драйвера 1988 года и 2018 года

Полевой транзистор КП901 можно заменить на обычный составной транзистор КТ972, на качество звука это не сказывается, этот транзистор выполняет роль повторителя. Резисторы R11 и R12 можно и нужно заменить на 0,6 Ома., увеличится стабильность выходного каскада и уменьшатся искажения. К выходу желательно поставить цепочку цобеля и параллельно динамику поставить 56 Ом, при этом снизится выходное сопротивление на 10-15%.

Ток покоя транзисторов и нулевой уровень, выставляются резисторами R7 и R10 при уменьшении номиналов, токи уменьшаются, при увеличении возрастают. Ток покоя выставляется от 100 до 200 ма, всё зависит от грандиозности Ваших радиаторов. К примеру в гибридной версии я вообще установил 280 ма, и это не предел.

ВАЖНО! Обязательно надо устанавливать подобранную комплиментарную пару, если этого не сделать то режимы могут «уплыть».

При правильной сборке усилитель работает сразу

Ниже представлена гибридная версия усилителя. Питание +- 38 вольт. Анодное 200 вольт. Лампы драйвера EL861.

Ктр трансформатора 12.5/1/1 Первичная обмотка мотается проводом 0.25-0.33 3000 витков Вторичная 2Х240.

Я намотал на ОСМ 0.063. Намотка производилась следующем способом.

900 витков перв. — 120 витков втор . — 1200 витков перв. — 120 витков втор . -900 витков перв.

Вторичный провод мотается двойным проводом от 0.33 до 0.51. Каждый слой прокладывал миллиметровкой.

Трансформатор не является фазоинверсным. Роль фазоинвертора выполняет выходной каскад. Это большой плюс в этой схемотехнике. Плюсом я так же считаю что коллекторы транзисторов прикручены напрямую к радиатору без слюдяных прокладок.

Усилитель собран в фанерном корпусе 6мм. Фанера хорошо демпфирует гудения от трансформаторов, вибрация не передаётся на сетки ламп. При 65 Ватт на выходе, фон минимален. На 100 дб акустики его еле слышно если голову засунуть в динамик.

Сверху и снизу металл.

Фото и видеоотчёт предоставлю дополнительно, когда «причешу» монтаж.

С уважением, Евгений Вильгаук Челябинск

Эта схема лампово-транзисторного усилителя для наушников повторена многими любителями хорошего звука и известна во многих вариантах, как с применением биполярных транзисторов на выходе, так и полевых.

В любом случае это Class-A . Привлекает своей простотой и повторяемостью, в чем также я убедился, заодно имея желание услышать музыку в «его исполнении».

Предлагаю вашему вниманию концепцию построения гибридного однотактника, на разработку которого меня натолкнули статьи «Карманный гадкий утёнок, или Pockemon-I» Олега Чернышева и «Лампово–полупроводниковый УНЧ» (ж. Радио № 10 за 1997 год).

В первой статье описывается ламповый усилитель, выходной каскад которого охвачен цепью параллельной отрицательной обратной связи (ООС). Автор сетует на возможную критику за несовременность подобного схемотехнического решения (ООС да еще и по первой сетке). Однако, подобные решения повсеместно использовали в золотую пору лампового звукостроения. Смотри, например, статью «Радиола Урал-52» (ж. Радио № 11 за 1952 год).

Мне нравится простота реализации такой ООС: количество элементов в цепи обратной связи всего два, причем это резисторы и один из них, как правило, служит нагрузкой драйверного каскада. Такая ООС не требует адаптации к типу используемой выходной лампы (в разумных пределах). Но! В той же статье, автор, приводя расчетные формулы, говорит о том, что необходимо в зависимости от выходного сопротивления драйверного каскада, корректировать номиналы резисторов цепи обратной связи.
Сколько «возможностей для творчества»! Поставил другую лампу – перепаяй и парочку резисторов. Мне показалось это неправильным.

В своей статье я предлагаю решение этой «заморочки».

Попросили меня сделать усилитель для озвучки комнаты в 50 м 2 , своеобразный «деревенский клуб». Нужно сказать, что там есть уже некий промышленный усилок, который используется для всевозможных мероприятий типа «дискотека». Т. е. играет громко, но в ущерб качеству. Нужен был усилитель именно для более-менее качественного прослушивания музыки, Ватт по 30 на канал.

Ламповый усилитель такой мощности делать мне не улыбалось, поэтому обратил свое внимание на гибридные усилители.
Есть у нас на Датагоре . Напомню, «Corsair» это в инвентирующем включении с ламповым буфером на входе. Решил изучить отзывы и мнения в Интернете.

После остался рабочий макет SRPP на 6Н23П.
Выкидывать было жалко. Было желание доделать усилитель до конца. В предыдущей поделке пришлось применить некоторые упрощения, связанные с размерами корпуса, например: общее питание для обоих каналов, не совсем те ёмкости, которые хотелось бы попробовать.

Было принято решение сделать новый усилитель SRPP для наушников на 6Н23П без указанных упрощений.
В итоге получился вдруг вот такой гибрид.

Приветствую вас, уважаемые датагорцы!
Представляю вашему вниманию гибридный усилитель для наушников на лампе 6AQ8 (6Н23П) и полевых транзисторах IRF540.

Чертежи печатных плат, нюансы монтажа в комплекте, фона нет.

29.04.14 изменил Datagor. Исправлена схема усилителя

Давно хотелось послушать как же лампа с камнем в тандеме звучат. Решил собрать гибридный усилитель для наушников. Просмотрел несколько схем. Основным критерием при выборе была простота схемы, и соответственно легкость ее сборки.
Остановился на двух:
1) С. Филин. Лампово-транзисторный усилитель для стереотелефонов.
2) М. Шушнов. Гибридный усилитель для наушников. (Радиомастер №11 2006)
В общем эти схемы мало чем отличаются друг от друга и без сильных изменений можно попробовать как одну, так и другую. Я решил собрать схему М. Шушнова с полевиками.

Очередной провальный эксперимент привёл к идее лампового буфера для и получилось же когда на совесть отфильтровал питание ламп.

Долго шёл к идее лампового буфера, но все провалы в прошлом и идея себя оправдала. Не только же ОУ могут согласовывать сопротивления - катодный повторитель на подходящей лампе тоже годен для такого дела.

Самолет уверенно снижался по глиссаде, как по невидимой ниточке, навстречу быстро приближалась полоса. Турбины плавно перешли на малый газ, самолет завис над полосой и через секунду покатился, пересчитывая стыки между бетонных плит. Створки реверса переложились, и тишину разрезал шум воздуха, отворачиваемого створками...

Увы, слышал много раз, но воспроизведенный звук реверса симулятором полета через пищалки Genius, меня не впечатлил. А прослушивание музыки без наушников не приносило никакого удовольствия. И тут я решил, пора бы обзавестись приличной акустикой для компьютера. Недолго думая, написал сообщение Сергею (SGL), что бы такое приобрести, чтобы радовало слух. На что получил ответ, самая лучшая АС - АС сделанная своими руками!
Допустим. И тут же получил от него ссылку. Так я оказался на Датагоре.

Началось месяц назад с добродушной провокации Александра на Датогорском форуме, при обсуждении индикаторов.
На выходе у меня был отлаженный оконечный каскад и вспомнилось, что в барахле индикаторы какие то имеются. И «завела» удачная попытка кажется Гунтиса поиграть с индикатором.

Далее всё сложилось в то, что можно разглядеть на фотке, и что женой называется кошмаром, ну а мною «сладкоголосым творческим беспорядком».
При желании можно даже разглядеть, как индикаторы светятся, но отнюдь не мигают в такт музыке, как на то намекал Александр.

За фотку сорри, имею только мультимедийную камеру.

, в которых используются лампы и полевые транзисторы, имеют ряд преимуществ по сравнению с чисто микросхемным или транзисторным УНЧ. Тут за счёт использования радиолампы, достигается отличное усиление сигнала, который можно сразу подавать на раскачку мощных выходных полевых транзисторов. Таким образом, мы имеем всего 2 каскада усиления, в то время как если брать предусилитель с операционником, то звук внутри микросхемы пройдёт по десятку каскадов, наполнившись пусть небольшими, но искажениями. Так что разрешите представить вам, уважаемые посетители сайта " ", проект нового гибридного УМЗЧ .

Усилитель

Схема электрическая гибридного усилителя

Первый каскад усилителя построен на двойном триоде по схеме SRPP с целью уменьшения собственной нелинейности и увеличения нагрузочной способности. Нижняя по схеме половинка лампы занимается усилением сигнала, а верхняя - играет роль динамической нагрузки. Положительные особенности такого включения - это высокий коэффициент усиления и низкое выходное сопротивление каскада. Анодное напряжение выбрано равным 150-180 В.

Однотактный выходной каскад построен на полевом транзисторе по схеме мощного истокового повторителя, нагруженного на генератор стабильного тока на транзистор той же структуры. Входной сигнал с лампы через межкаскадный конденсатор поступает во входную цепь усилительного транзистора, обеспечивая хорошие технические характеристики, особенно если учесть, что усилитель не охвачен ООС.

Интегратор собран на операционном усилителе ОРА134 (можно применять к140уд6 ), что обеспечивает автоматическое удержание нулевого потенциала на выходе усилителя. Кроме того, интегратор имеет эквивалентную частоту среза 3 Гц на инфранизких частотах, что благоприятно сказывается на демпфирование акустических систем.

Блок питания

Схема БП гибридного усилителя

Блок питания - 300 Ватный тороидальный трансформатор снят с галогеновой люстры, с двумя обмотками по 12 В 6,5 А, к которым домотано по 4 витка того же провода, намотана анодная 140 В 200 мА и обмотка накальная 6,36 В 0,7 А. Количество витков подбирал экспериментально, намотав 10 витков измерил напряжение подсчитав сколько нужно витков на Вольт. В качестве межслойной изоляции использовал фторопластовую ленту ФУМ, закрепленную скотчем. Диодные мосты взяты с запасом для зарядки выпрямительных конденсаторов. Монтаж навесной. Все поместилось в корпус компьютерного БП.

Электронный фильтр с умножением емкости, размещён на основной плате УНЧ. Емкость в базе умножается на h21э составного транзистора. Из-за того что транзисторы биполярные, пришлось в базу городить многозвенную фильтрующую RC цепочку. Резистор 12 кОм шунтирующий последний конденсатор этой цепочки задает падение напряжения на транзисторе, предотвращая его насыщение. При подаче питания, напряжение плавно нарастает по мере заряда базовых конденсаторов, тем самым обеспечивая плавный выход в режим всего УНЧ. Транзисторы можно заменить на составные TIP142 и TIP147 которые уже имеют на борту диод это упростит немножко схему.

Защита колонок

Схема защиты АС усилителя

Задержка включения и защита от постоянного тока АС - Универсальная защита акустических систем от постоянного напряжения, щелчков и выбросов при включении питания, инфранизких частот. При появлении на выходе УНЧ постоянного напряжении любой полярности более 1,5 В открывается соответствующий ключ, что закроет полевой транзистор и реле разомкнет цепь АС. Защита обеспечивает задержку подключения акустических систем при включении питания (на время 5 с), тем самым предотвращается проникновение в акустическую систему помех, вызванных переходными процессами в усилителе.

Настройка усилителя

Настройка сводится к установке нулевого потенциала подстроечным резистором коррекции интегратора при снятых лампах и заданием необходимого максимального тока 2,5 А, в токозадающей цепи при положении аттенюатора наименьшего сопротивления.

Аттенюатор сконструирован на галетном переключателе 10П4Н , состоит из 4-х галет на 11 положений с широким лепестком ротора для безразрывного переключения сигнала. Одним из важных параметров регуляторов громкости является согласование секции правого и левого канала, так как этим явлением обусловлены пространственные характеристики всего усилителя. Регулятор громкости состоит из делителя многозвеньевой цепи из одиннадцати резисторов.

Резисторы подбирались методом подбора одинаковых сопротивлений из десятка по каждому номиналу. Две остальные галеты переключателя используются для изменения тока выходных транзисторов по отношению к амплитуде выхода аттенюатора громкости. Делитель намотан нихромом диаметром 0,5 мм., скрученным в двое на оправке 6 мм. и припаян к контактам галеты каждым третьим витком так чтоб между соседними контактами сопротивление составляло 0,15 Ом.

Технологические особенности

Электронный фильтр, усилитель, защита акустики - сделаны на плате из одностороннего текстолита лазерно-утюжным способом. Плата выполнена отдельными блоками для настройки и проверки индивидуально каждой схемы. Полевые транзисторы впаяны со стороны дорожек и прижаты через слюдяные прокладки алюминиевой пластиной к корпусу из радиаторов 4 м2, на полной мощности греются до 60-75 0с.

При подаче питания, лампа прогреваясь через межкаскадный влияет на полевой транзистор тем самым смещая ноль, схема защиты не подключает АС до выхода в режим лампы 30-40 секунд. Если резко крутнуть ручку аттенюатора, действие вызовет появление инфранизких частот и сработает защита на 5 секунд. При значительным увеличении тока подстрочным резистором могут возникнуть искажения на высоких частотах, лучше уменьшить токовый резистор до 0,25 - 0,28 Ома. Межкаскадный конденсатор нужно выбрать по лучше чтобы не испортить всю картину звука.

УНЧ получился отличный, слушаю больше месяца. Выходной каскад в точности повторяет усиленный входной сигнал от 10 Гц почти до 1 МГц, проверял генератором без ламп сигналами - меандр, пила, синусоида, комплексными шумами. Лампа придает звуку характерною окраску, которая в свою очередь хорошо восприниматься слушателем. Классический завал меандра на частоте 50000 Гц характерная черта каскадов построенных на лампах. Это есть, мягкое и незаметное ограничение амплитуды звукового сигнала на динамических всплесках, своего рода улучшайзер.

P.S. Кому хочется точной передачи сигнала можно удалить лампу, а интегратор использовать еще как предварительный усилитель, добавив в схему два резистора, но тогда надо качественные ОУ, а они дороговаты. Все необходимые файлы и даташиты на используемые радиоэлементы - в общем архиве .

Есть ещё мысль попробовать генератор тока на операционнике подвязав его сдвоенным резистором с регулятором громкости, чтобы плавно регулировать ток в зависимости от мощности. В общем проекту есть куда развиваться, с вами был О.Сененко.

При повторении аналогичных "гибридных" усилителей мощности многие радиолюбители сталкиваются с такой проблемой, что усилитель мощности на двух лампах ГИ-7Б предложенный, например С. Воскобойниковым, (UA9KG) "не отдает" положенные 600 Вт. Попробуем разобраться на примерах и тех ошибках которые совершает большее количество радиолюбителей в приведенной ниже статье.

Желание изложить свои мысли по такой, в общем, не новой тематике, как гибридный усилитель мощности, появилась после ознакомления со статьей и на основе своего опыта. Эксплуатационные характеристики, приводимые автором этой статьи, к сожалению, не достижимы. В частности, выходная мощность этого каскада, в том варианте, в котором он опубликован, не превысит 360Вт. Получать такую мощность с двух ламп ГИ-7Б, мягко говоря, нерационально. Так почему же этот каскад "не отдает", обещанные автором 600 Вт? Рассмотрим, вкратце, работу этого каскада, рис. 1.

Для начала следует напомнить, что лампы ГИ-7Б, кстати, как и большинство металлокерамических СВЧ триодов - это лампы с "средней" анодно-сеточной характеристикой. Для получения тока покоя 30...40 мА на лампу, при рабочем анодном напряжении около 2 кВ, необходимо подать отрицательное смещение на сетку - 25 В или, что одно и тоже, придать положительный потенциал катоду на ту же величину. Напряжение возбуждения, поданное на базу транзистора VT1, открывает его положительной полуволной. Напряжение на коллекторе и, соответственно, на катоде лампы уменьшается, в следствии чего, ток через лампу растет.

Отрицательная полуволна закрывает транзистор, напряжение на коллекторе возрастает, ток через лампу уменьшается, т.к. увеличивается разность потенциалов участка катод-сетка. С точки зрения энергетики каскада нас интересует лишь положительная полуволна возбуждающего напряжения, ввиду того, что отрицательная полуволна при идеализации входной характеристики лампы, не вызывает анодного тока и лежит в области отсечки.

Напрашивается вывод: амплитуда ВЧ напряжения на коллекторе, а, именно она является возбуждающим напряжением для лампы, лежит между двумя граничными условиями. Снизу - это напряжение насыщения на коллекторе (или катоде) в точке покоя, около 25В.

Отсюда понятно, что амплитуда ВЧ напряжения на катоде лампы равна:

(1) U к возб. = U n к-э - U к-э нас.

Напряжение U к-э нас. в зависимости от типа транзистора составляет 0,5...2,5В. На практике его следует выбирать не менее 5В, поскольку при меньших напряжениях на коллекторе, усилительные свойства транзистора стремятся к нулю.Величина U к-э нас. есть напряжение на коллекторе (катоде) для заданноготока покоя в схеме с гальванически заземленной сеткой.

В нашем примере U n к-э - 25В. В общем случае эта величина берется по входным характеристикам лампы. Подставив эти величины в формулу (1) получим U к возб - 20 В. Далее не трудно вычислить мощность, отдаваемую каскадом. Амплитуда импульса анодного тока:

(2) I к А макс. = U к возб х S = 2 0 x 46 = 0,92 А,где:

• S - суммарная крутизна характеристики двух ламп.

Постоянная составляющая анодного тока:

(3) I ao = I а макс х К о = 0,92 х 0,33 = 0,3А. где Ко = 0,33 - коэффициент разложения косинусоидального импульса для угла отсечки 90 град, (класс В) и с учетом тока покоя лампы.

Мощность, подводимая к анодной цепи лампы, U а = 2 кВ:

(4) Р подв = I a o xU а = 0,3 x 2000 = 600 Вт.

Полагая КПД каскада около 60%, получим мощность в нагрузке Р н = Р подв х КПД = 600 x 0,6 = 360 Вт.

Понятно, что, полученная мощность в нагрузке, вряд- ли может устроить. Как же повысить мощность? Ведь те же лампы, в классической схеме с общей сеткой, отдают в нагрузку до 1 кВт. Из анализа схемы можно понять, что основным параметром, ограничивающим мощность, является напряжение возбуждения U возб. которое, в свою очередь, связано с напряжением смещения лампы.

Ясно, что транзистор работает в очень нерациональном режиме, при коллекторном питании. Повысить это напряжение можно, уменьшив смещение на базе транзистора, но тогда ток покоя недопустимо снизитсяи каскад перейдете режим С. Вот здесь мы и подошли к основной идее. Рассмотрим несколько видоизмененный вариант схемы, рис.2.

Рис.2.

Как видно, что схема почти такая. Разве, что на сетку подается положительное (!) смещение, а по ВЧ она заземлена через блокировочные конденсаторы С бл.

Что изменилось для лампы? Ровным счетом, ничего. Ведь, чтобы получить тот-же ток покоя, разность потенциалов участка катод-сетка должна остаться той-же. Она и осталась таковой, однако, потенциалы катода и сетки относительно общего провода увеличились на величину Uсм. А вот для транзистора произошли весьма существенные изменения. Напряжение на его коллекторе увеличилось на величину Uсм. и стало:

(5) U" к-э = U к-э - U см. , где:

• U к-э - напряжение для схемы на рис.1.

Иными словами; нам удалось поднять напряжение на коллекторе (катоде), не изменяя тока покоя лампы. Теперь можно рассмотреть более полную принципиальную схему выходного каскада, рис.3.

Рис.3.

Резистор R1 (в цепи сетки) в работе каскада не участвует и предназначен для обеспечения гальванической связи с "землей" в режиме приема. Номиналы базового делителя R3...R5 не указаны, т.к. напряжение на шине ТХ??? в различных конструкциях разное.

Ток, протекающий через делитель, для обеспечения нормальной термостабилизации рабочей точки должен быть не менее

(0,01...0,15) * I к макс.= 100 мА.

Несколько слов о выборе величины U см. Беспредельно поднимать его нельзя> поскольку при неизменном токе покоя растет и напряжение U" к-э. Эту величину можно определить из неравенства:

U см. < U n к-э доп. - U к-э, где:

• U n к-э доп. - максимально допустимое напряжение на коллекторе (справочная величина);
• U к-э - напряжение на коллекторе для заданного тока покоя в схеме с гальванически заземленной сеткой (из входных характеристик лампы).

Стабилитрон предохраняет транзистор от выхода из строя в момент, когда на базе транзистора присутствует! отрицательная полуволна возбуждающего напряжения. Кроме того, в режиме приема каскад закрыт и не "шумит".

Выбор напряжения стабилизации производится из условия:

U ст < = U n к-э доп.

Проведем расчет мощности видоизмененного каскада.

U" к-э = U к-э + U см = 25 + 35 = 60B < U к-э доп. + 65В;

U к возб = U" к-э - U к-э нас. = 60 - 5 = 55В;

I к а мах = U возб x S = 55 x 46 = 2,53А;

Р подв = I а мах x A o = 2,53x0,33 = 0,84А;

Р подв = КПД х Р подв = 1000 Вт;

Р а рас = Р подв - Р н = 1680 - 1000 = 680 < Р а доп = 700 Вт.

Таким образом, видим, что по сравнению с первоначальным вариантом мощность повысилась почти втрое. В этом случае практически полностью использован мощностной резерв ламп.

Следует заметить, что данный каскад работает с сеточным током. Из чего следует, что источник сеточного напряжения должен быть стабилизированным и обладать достаточной нагрузочной способностью - 200мА. Среди радиолюбителей почему-то прочно укоренилось мнение, что сеточный ток в лампе выходного каскада чуть ли не катастрофа. Это, конечно же, не так.

Мнение это утвердилось, вероятно, в те времена, когда подавляющее большинство радиолюбителей использовали лампы типа ГУ19, ГУ29, ГУ50 и т.п. Действительно, эти лампы не рассчитаны на работу с сеточным током, поскольку, при заходе сеточных напряжений в положительную область, - линейность анодно-сеточной характеристики резко нарушается. Кроме того, эти лампы развивают паспортную мощность и без сеточных токов. Другое дело металлокерамические лампы СВЧ-серии типа ГИ6Б, ГИ7Б, ГС23Б, ГС35Б и т.п. Эти лампы специально разработаны для работы с сеточным током и развивают паспортную мощность только при его наличии.

В заключении несколько слов о замере выходной мощности "гибрида". Ограничится только контролем анодного тока на пике возбуждения, а затем, с учетом КПД, рассчитать выходную мощность в ряде случаев будет не всегда верно. Вероятно, так и поступил автор упомянутой статьи.

Дело в том, что начиная с некоторого уровня напряжения возбуждения, прирост анодного тока продолжается, а ВЧ напряжение на эквиваленте нагрузки не растет, зачастую, даже падает. Объясняется это тем, что положительные полуволны вводят транзистор в состояние насыщения. Это не появление сеточного тока, как иногда можно услышать в эфире. Например, в усилителе по схеме на рис.1 сеточного тока не может быть в принципе, а тем не менее этот эффект сохраняется.

Чем больше амплитуда напряжения возбужения, тем дольше транзистор находится в состоянии насыщения, сопротивление перехода эмиттер-коллектор все больше уменьшается, ток через лампу растет, а прироста напряжения на эквиваленте нет. Поэтому, в любом случае, следует контролировать ВЧ напряжение на эквиваленте нагрузки. Мощность каскада следует устанавливать на 10...15% ниже максимально достижимой, путем соответствующего снижения возбуждающего напряжения.

Несколько слов о конструкции усилителя. Дополнительных требований к конструкции не предъявляется. Лампы размещены на металлической пластине, которая, в свою очередь, устанавливается на четырех высоковольтных конденсаторах КВИ, имеющих резьбовое крепление.

Конденсаторы расположены по четырем углам пластины. Конструктивно конденсаторы служат опорными стойками и, в то же время, являются блокировочными. Входное сопротивление выходного каскада, приблизительно, 30 Ом. Это обстоятельство, определенным образом, повышает его устойчивость, но требует принятия некоторых мер по согласованию с предыдущим каскадом передатчика или трансивера.

Параметры П-контура, анодный дроссель и прочие конструктивные особенности не приводятся, потому что автор делает акцент на способе каскодного включения усилительного каскада.

Г. Панов, (UA3AUP)

Литература:

1. С.Воскобойников "Усилитель мощности" - Радиолюбитель.

Транскрипт

1 Схемотехника гибридного усилителя. Е. Васильченко г. Казань. Июнь 2002 г. В этой статье я решил отказаться от общепринятого правила написания технических, научных и околонаучных статей, требующих изложения в третьем лице. Размышления о роли звуковоспроизводящих устройств в нашей жизни привели меня к выводу, что творческие, эмоциональные аспекты этой проблемы имеют не меньшее значение, чем технические (правда, не настолько, чтобы подменять одно другим). В мире техники, на 100% формализованном, нет места эмоциям автора. Гораздо больше степеней свободы имеет научный мир, в нем кипят нешуточные страсти, и порой академические строки "было исследовано, было показано " вызывают бурю восторгов или негодования посвященных. Эта традиция, перенесенная в популярные технические издания, сыграла злую шутку с радиолюбителями-низкочастотниками, во многом предопределив современную ситуацию. В то время как журналы последних лет повествуют о виниловом и ламповом ренессансе, самое время удивиться, а куда же все мы смотрели раньше? Ведь были люди, которые никогда не откладывали на полку сигнальные трансформаторы и не выносили на помойку лампы. Я храню на рабочем столе неизвестно как попавшую ко мне вырезку из журнала Радио с редакционной статьей 35 летней давности с подзаголовком "С XI научно-технической конференции в ИРПА" . Без комментариев приведу отрывок: В докладах и выступлениях участников конференции резкой критике подверглись руководители отдельных предприятий, которые до сих пор продолжают выпускать приемники и радиолы, себестоимость которых выше продажной цены. Большие задачи стоят перед предприятиями радиопромышленности в текущем пятилетии. Прежде всего предстоит увеличить объем производства. Если за период гг. было продано 21,5 млн. радиоприемников и радиол, то в гг. намечается продать 30 млн. Но резкое увеличение объема производства и задачи реализации продукции выдвигают требования непрерывного совершенствования моделей, повышения надежности и качества звучания, улучшения их внешнего, оформления, архитектурных форм, расцветок, удобства в обращении, снижения себестоимости. Значит, нужно так организовать производство, найти такие технические и организационные решения, которые способствовали бы быстрейшему внедрению в производство моделей, стоящих по всем показателям на уровне мировых стандартов. Работы, проведенные в ИРПА и конструкторских бюро ведущих заводов, а также опыт производственной деятельности всех предприятий отрасли показывают, что эти задачи решаются путем транзисторизации и унификации радиовещательной аппаратуры. За период с 1966 по 1970 годы предполагается перевести на транзисторы все радиолы первого, второго и третьего классов. Исключение составят только монофонические и стереофонические радиолы высшего класса, которые по-прежнему будут выпускаться на лампах. Транзисторизация бытовой радиовещательной аппаратуры позволит значительно сократить ее габариты, увеличить в 1,5 2 раза надежность и получить ощутимую экономию электроэнергии и материалов. Подсчитано, что в результате транзисторизации экономия за счет сокращения расходов на материалы за год составит 2,5 3 млн. рублей. Кроме того, будет сэкономлено 170 млн. Квт/ч электроэнергии в год. Радио, 1966, 8, с. 21. "В центре внимания транзисторизация и качество", пишет неизвестный мне автор. Каждый раз, когда я делюсь своим опытом с читателями или собеседниками, я вспоминаю эту статью. Создание звуковой аппаратуры это уникальная область человеческой деятельности, где практически любой человек, умеющий обращаться с пальником и слесарным инструментом, в меру своей квалификации может оценить ценность идей, заложенных в конструкцию. Именно поэтому описание или изложение замысла должно быть персонифицировано и отделено от мнения редакции или товарищей по цеху. Безличная формула "можно сделать вывод" должна уступить

2 место честному "я считаю". В меру своих сил я попытаюсь выполнить решения упомянутой конференции с подробными комментариями. История создания описываемого здесь усилителя началась довольно давно, более 10 лет назад. В то время еще не было отечественной аудиофильской прессы, доступ в Интернет имели избранные счастливчики, а библиотеки уже перестали получать зарубежные журналы. Главным и самым популярным источником информации по инерции оставались журналы "Радио" и ПТЭ (Приборы и техника эксперимента). Когда почти все известные схемы транзисторных УМЗЧ за последние 20 лет были повторены и проверены на слух, возник вопрос: "А что делать дальше?". Нельзя сказать, что во всей массе схем и конструкций не было ничего достойного. Каждый год приносил нового лидера. Первой вехой массовой транзисторизации любительских конструкций стал, несомненно, "Высококачественный усилитель", С. Бать, В. Середа . Это был первый "народный" УМЗЧ. По сути он являлся операционным усилителем большой мощности. Развитие этой темы представляется мне сейчас тупиковой ветвью. Не все то, что хорошо для привода электродвигателей и других исполнительных механизмов, хорошо для усиления звука. Такое построение оказалось необыкновенно живучим и было растиражировано в десятках разновидностей, несмотря на плохое звучание. Транзисторные усилители тех лет вовсе не выиграли войну с лампами. Это лампы без боя отдали ключевые позиции. Листая "Радио" ламповых времен нельзя не удивляться, насколько исправно авторы выполняют решения упомянутой конференции. Просто высококачественных ламповых усилителей как будто не существовало, зато в изобилии были представлены "малогабаритные УНЧ", "УНЧ с повышенным КПД" и т.п. Ламповая тема в массовых изданиях была обречена, и через несколько лет молодые радиолюбители недоумевали, встречая сравнение того или иного аппарата с ламповыми монстрами. Ущербность любительских транзисторных усилителей тех лет не была ни для кого секретом. Но разработчики трудились без устали и в конце 70-х годов уже были весьма достойные по звучанию усилители. До 1965 года большинство усилителей Telefunken, Grundig, Fisher делались по ламповой схемотехнике: с межкаскадными трансформаторами, на германиевых транзисторах одной проводимости. После 1965 года производители постепенно перешли на кремниевые транзисторы. Характерную схемную топологию того времени иллюстрируют Beomaster 3000, Uher CV-140 . С появлением мощных комплементарных транзисторов в 70-х годах усилители стали строить по симметричным схемам. Одним из первых представителей этого направления был усилитель фирмы JBL, выпущенный в 1967 году. Впоследствии такая схемотехника применялась SAE, McIntosh, Hafler. Тогда же появились схемы с дифференциальными усилителями. Любопытно, что знатоки отмечают лучшее звучание европейских усилителей, в которых не примяенялась дифференциальная раскачка выходного каскада, в отличие от усилителей японских и американских фирм. Уже к середине 70-х годов стали широко применяться интегральные микросхемы (Braun A301 ). Упомянутые усилители заслуживают подробного анализа и даже повторения. Впрочем, вернемся к схемам, которые могли видеть и повторять отечественные любители конструкторы. Это Quad-405, схема которого была опубликована в Wireless World в 1978 году и знакомый нам по статье О.Решетникова в декабрьском номере "Радио" 1979 года. Без сомнения, более других известен усилитель Майкла Видерхольда, впервые описанный в 1977 году в Radio fernsehen electronik. В различных вариациях эта схема публикуется и сейчас ("Радио" 4/78, "Радио" 6/89, "Радио" 11/99). Благодаря работам M. Отала и Маршалла Лича в годах усилители избавились от одного из вида специфических искажений TIM, вызванных ограниченным быстродействием транзисторных каскадов. Примерно в то же время появились работы А.Майорова и П. Зуева о динамических искажениях в усилителях. Многие помнят неплохой, правда, не самый простой усилитель А.Витушкина из июльского номера "Радио" за 1980 год. Очень неплохо звучали мостовые усилители А. Сырицо (особенно из "Радио" 11/82). Много интересных схемных решений публиковалось в сборниках ПТЭ. По мере появления высоковольтных и высокочастотных p-n-p транзисторов усилители становились все более широкополосными, мощными, линейными. Однако проблема неудовлетворительного звучания в целом оставалась не

3 решенной. Масла в огонь подлила статья "Феномен транзисторного звучания" . Напомню, что авторы сравнивали различные усилители в довольно неплохом окружении (студийные звуковоспроизводящие устройства и профессиональный спектрометр) и на основе своих наблюдений сделали выводы, которые приводятся здесь: Из всего сказанного можно сделать следующие выводы: - "транзисторное" звучание не является обязательным свойством транзисторных усилителей НЧ; его природа, по-видимому, в несовершенстве этих усилителей; - "транзисторное" звучание исчезает при снижении коэффициента гармоник до 0,03 0,04% во всем рабочем диапазоне частот; - при современной элементной базе указанный предел коэффициента гармоник достижим только при достаточной глубине общей ООС. Теперь, когда нумерация собственных разработок усилителей перевалила за второй десяток легко ругать авторов за некорректность постановки задачи, но 20 лет назад мне, как и очень многим любителям казалось, что найден рецепт хорошего звука. Можно просто, не обращая внимания на длинный хвост искажений, задавить их глубокой ООС плюс кое-какие дополнительные меры. Начиналась "гонка нулей". Восьмидесятые годы стали черной полосой для звуковой схемотехники. Чтобы не быть голословным, прокомментирую приведенные цитаты. Авторы искали "феномен транзисторного звучания" в усилителях с глубокими ООС, а это сродни поиску черной кошки в темной комнате. Думается, если в комплекте дополнительно присутствовали бы по одному усилителю, ламповому и транзисторному, без общей ООС, результаты эксперимента были бы не так однозначны. Первым лидером сравнения стал усилитель, собранный М.Личем. В этом нет ничего удивительного, он действительно лучший в этом классе (то есть, в классе мощных операционных усилителей). Кроме этого сам М. Лич особо отмечал роль источника питания усилителя, точнее, его способность обеспечить большой ток. Эту важнейшую особенность его усилителя никто не учел. И еще несколько моментов, на которые в то время мало кто обратил внимание. Такая характеристика звучания, как "транзисторность" является субъективной, и распространять на всех слушателей опыт собственного восприятия просто некорректно. И самое главное, отсутствие ощущения "жесткости", "транзисторности" необходимо, но вовсе не достаточно для усилителя высокого класса. Читатели современной аудиопрессы легко назовут еще с десяток признаков, по которым оценивается качество звучания. Рис. 1. Усилитель Ю. Митрофанова. Усилитель Ю. Митрофанова, схема которого приведена в статье, по заявлению авторов звучит лучше всех остальных. Объяснить это несложно. Усилитель напряжения (УН) этого УМЗЧ, рис. 1, выполненный на V5, V6 имеет небольшой собственный КНИ (0,15%) и достаточно большую

4 мощность. Цепь параллельной ООС имеет минимально возможную длину, она гораздо короче, чем в традиционных усилителях и подается на инвертирующий вход УН. Собственная нелинейность выходного каскада, также относительно невелика. Такой выходной каскад использован в знаменитом QUAD 303 и в Бриге . Если к этому добавить мощный низкоомный источник питания, то этих факторов вполне достаточно, чтобы усилитель зазвучал. А величина КНИ 0,02% лишь следствие особенностей топологии, а не причина хорошего звучания. Таким образом, выводы авторы статей являются, как в анекдоте про математика, сколь точными, столь и бесполезными. Гонка нулей достигла вершины в 1989 году с публикацией Н. Суховым знаменитого УМЗЧ высокой верности, основой которого является усилитель М.Видерхольда, рис. 2. Рис. 2. Усилитель М.Видерхольда, 25-ваттная версия. Его повторили и продолжают повторять (на современной элементной базе) тысячи любителей. Спектр отзывов о его качестве очень широк, и это естественно. Сколько людей столько и мнений. Комплекты у всех разные. Большинство им очень довольно. Многие утверждают, что ничего лучше не слышали. Я уверен, что это правда, но как быть с недовольными? А таких немало; это, прежде всего, владельцы ламповых аппаратов, хороших акустических систем, просто опытные слушатели. Попробуем разобраться, в чем тут дело. Несомненно, возможности у всех разные, аудиосалоны есть не везде, да и современная "фирменная" аппаратура вовсе не образец для подражания (скорее наоборот). Первое, что приходит в голову, это то, что у всех слушателей разные акустические системы. Сам Н.Е.Сухов считает своей заслугой не столько создание схемы усилителя, сколько оснащение его устройством компенсации сопротивления проводов. Возможно, влияние сопротивления проводов на демпфирование системы АС кабель УМ и актуально для усилителей с нулевым выходным сопротивлением, но ведь не у всех усилителей выходное сопротивление формируется отрицательной обратной связью. К тому же было бы ошибкой считать, что характер звучания комплекса определяется только коэффициентом демпфирования. Основные претензии "слухачей" к звучанию УМЗЧ ВВ относятся к точности передачи средних и высоких частот, где электрическое демпфирование АС выходным сопротивлением усилителя не работает. Часто говорят, что этот компенсатор "размазывает" звучание. На средних и высоких частотах в АС возникают нелинейные эффекты, с которыми никакие устройства формирования выходного сопротивления справиться не могут. Подробно об этом С.Агеев писал в . Различия в конструкции, комплектовки, параметрах блоков питания этого усилителя также не позволяют произвести корректную оценку УМЗЧ ВВ путем "народного голосования". Желающему получить о нем представление остается прибегнуть к самому надежному способу прослушать его самому. Это и было сделано. Самый многообещающий усилитель 80 х годов был

5 собран в металле с соблюдением всех правил монтажа подобных устройств. Сравнение с другими самоделками не выявило никаких преимуществ УМЗЧ ВВ. Усилители А. Сырицо (N11/82) и по схеме из статьи Е.Гумели (N9/85), изготовленные мной несколькими годами раньше, звучали гораздо естественнее (и при этом по разному в области СЧ) при одинаковой комплектовке и конструкции. К слову сказать, измеренный КНИ всех этих усилителей не превышал 0,02%. Уверенность в правильности выбранного пути пошатнулась. Требовались новые идеи. В первую очередь было решено проверить влияние ООС и различных схемных топологий. Глубокая отрицательная обратная связь первой попала в черный список. Прототипом усилителя с номером 6 стал "Усилитель без общей ООС" . Авторы применили хорошо известные в схемотехнике узлы, двухтактный эмиттерный повторитель на входе, двухтактное масштабирующее токовое зеркало в качестве усилителя напряжения и составной эмиттерный повторитель на выходе в качестве усилителя тока. Они очень элегантно обошли проблему дрейфа постоянной составляющей на выходе усилителя, поставили на выходе электролитический конденсатор большой емкости и применили однополярное питание. Возможно, если бы у меня тогда были конденсаторы звуковых серий Black Gate или Elna Cerafine, это решение меня и удовлетворило. Лучшими "электролитами" тогда были К50-18 и ставить их на выход совсем не хотелось. Обойти эту проблему оказалось непросто. Усилитель был переведен на двуполярное питание, выходной конденсатор исключен. Для получения большей мощности напряжение было увеличено до 2*30 Вольт, номиналы элементов были пересчитаны, а цепь смещения заменена традиционной (рис. 3). Рис. 3. Усилитель без общей ООС (6) Попутно выяснилось, что усилитель лучше (устойчивее) работает с обычными, а не составными транзисторами. Началась борьба со смещением нуля на выходе. Усилитель напряжения, собранный по схеме токового зеркала очень чувствителен ко всем возмущающим факторам: нестабильности источников питания, температуре и ее градиенту внутри конструкции, разбросу номиналов элементов и, самое главное, к параметрам транзисторов. Если вычислить общий коэффициент усиления УН по приближенным формулам, приведенным в статье, то он окажется равным примерно 7 (для выходной мощности 25 Ватт). На самом деле с таким коэффициентом на выход передаются (не считая полезного сигнала, разумеется) пульсации питания или, в случае двуполярного питания, разница пульсаций положительного и отрицательного полюсов. Именно по этой причине авторы схемы применили в питании фильтр R19C5. Рассмотрим каскад на VT4 (6). Его усиление примерно равно отношению резисторов в коллекторе и эмиттере, то есть

6 R15 K u = 100. Поэтому малейший дрейф напряжения эмиттер-база любого из транзисторов, R 12 входящих в состав каскада, приведет к значительному изменению режима. Если этот дрейф вызван общим изменением температуры в корпусе и температура всех транзисторов изменяется одновременно, то изменение тока VT4 и VT6 будет одинаковым по величине, противоположным по направлению и не приведет к изменению потенциала на выходе. Это возможно только в идеальном случае, когда транзисторы VT4 и VT6 полностью идентичны. На практике не существует двух одинаковых транзисторов и тем более, с разной проводимостью. Различие величин h 21 Э и U БЭ транзисторов каскада приведет к существенному различию токов коллектора, а следовательно, и к смещению нуля на выходе. Если применить транзисторы, рекомендованные в статье, без подбора, то скорее всего, смещение будет около 0,5 1 Вольт в лучшем случае. Причем, при изменении температуры внутри корпуса смещение также изменится из-за различного температурного дрейфа параметров транзисторов. Кроме этого, коэффициент усиления и выходное напряжение плеч по переменному току также будет различным. В некоторой мере это различие усиления можно скомпенсировать подстроечным резистором R9. Балансировать УН по постоянному току изменением резисторов, входящих в состав каскада, нельзя, так как при этом изменится усиление и по переменному току. Нагрузка каскада состоит из двух параллельно соединенных ветвей, линейной и нелинейной. Резисторы R15 и R17 образуют линейную низкоомную (около 5 ком) ветвь. Усиление, КПД и выходное сопротивление каскада определяется именно ими. Входное сопротивление оконечного каскада весьма нелинейно, но значительно выше (не менее 100 ком). Поэтому составляющая выходного тока УН, уходящая в нелинейную ветвь нагрузки, относительно невелика несколько процентов, и ее можно не учитывать. Разберем подробнее работу каскада усилителя напряжения. Режим работы по постоянному току задается величиной сопротивления R10. Ток через него U пит примерно равен 1,2 ма: I R 10 =. Свойства масштабирующего токового зеркала таковы, что R10 IVT 3 R12 = = 3. Следовательно, ток через транзисторы VT4 и VT6 равен 3,6 ма. Величина тока IVT 4 R 11 покоя должна выбираться таким образом, чтобы при изменении тока через транзистор под действием сигнала его коэффициент усиления оставался, по возможности, неизменным. Зависимость h 21 Э от тока эмиттера, это одна из двух основных причин возникновения нелинейных искажений в транзисторных каскадах. Поэтому при выборе транзисторов и режима их работы следует учитывать соответствующие характеристики. К сожалению, тогда, более 10 лет назад, документация на транзисторы была практически недоступна любителям. Поэтому режим пришлось подбирать приблизительно, по минимуму искажений на выходе всего усилителя. Максимальное выходное напряжение каскада близко к напряжению питания. Следовательно, переменное напряжение на выходе УН может составлять в нашей схеме около 20 вольт. На практике после 15 вольт уже начиналось мягкое ограничение. Это обусловлено недостаточной величиной тока покоя VT4(6), зато вполне соответствовало мощности акустических систем 50 Ватт. При увеличении тока покоя до 5 или даже 10 ма мощность и линейность усилителя должна возрасти, однако такой цели не ставилось. Усиление каскада на VT4 около 100, значит к базе VT4 приложено 0,15 Вольта. Проверим: 15 В на нагрузке R15=10 ком будет при токе 1,5 ма. Значит, переменный ток VT4 составляет 1,5 ма, а падение напряжения сигнала на R12=100 Ом составит 0,15 В. Чтобы выяснить, какая часть этого напряжения приложена непосредственно к переходу база эмиттер, вспомним, что объемное сопротивление эмиттера транзистора прямо пропорционально температуре и обратно ϕt току: rэ =, где ϕt - так называемый температурный потенциал, при комнатной температуре IЭ приблизительно равный 26 мв. При постоянном токе через VT4 равном 3,6 ма сопротивление его эмиттера составит 7 Ом. Переменный ток величиной 1,5 ма создаст на нем падение напряжения

7 10 мв. Еще одно полезное соотношение: каждый милливольт переменного напряжения, приложенный к p-n переходу, добавляет 1% уровня второй гармоники в выходном токе. При таком сигнале на переходе VT4 выходной ток будет содержать 10% искажений. Через резистор R12 величиной 100 Ом создается местная отрицательная обратная связь. Ее глубина равна отношению сопротивлений R12 и r Э, то есть, 100/7=14. Эта ООС уменьшает уровень второй гармоники в 14 раз. То есть транзистор VТ4 в таком режиме вносит 0,6 % искажений. В двухтактных каскадах должна происходить компенсация четных гармоник, при условии полной симметрии каскада. На самом деле, усиление плеч всегда немного различается. Поэтому можно считать, что уровень второй гармоники составляет от нуля до 0,3 %, в зависимости от степени симметрии. Уровень третьей гармоники при такой величине сигнала на переходе обычно в раз меньше уровня второй и она не компенсируется. Можно ожидать ее уровень 0,03 0,06 %. На высоких частотах асимметрия плеч увеличивается и компенсация четных гармоник высоких порядков не так эффективна. Второй источник искажений нелинейность базового тока VT4. Ее также можно оценить по графику зависимости усиления от тока. Поскольку требуемых данных у нас нет, отечественная промышленность не слишком любезна с разработчиками, воспользуемся типичными величинами для импортных транзисторов общего назначения. К примеру, возьмем p-n-p транзистор 2N3906 фирмы ROHM. По параметрам он примерно соответствует (или лучше) КТ3108 и КТ313. Согласно графикам с Web-сайта фирмы , при изменении тока эмиттера от 1 до 4 ма (то есть на 300%) h 21 Э изменяется со 110 до 140 (на 25%), рис. 5. Это значительная нелинейность, современные транзисторы для аудио применений обладают гораздо лучшими характеристиками. Рис. 5. Зависимость коэффициента усиления транзистора 2N3906 от тока коллектора Типичная для малосигнальных каскадов величина изменения тока эмиттера % от тока покоя. Другими словами, за период сигнала коэффициента передачи тока базы изменяется на 0,5 1 %. Соответственно изменяется и ток базы. В нашем случае ток базы составляет I Э 3,6 I Б = = = 30 мка. Нелинейная компонента базового тока, равная 1 %, составит 0,3 мка. h21э 120 Переменный ток базы VT4, протекая через выходное сопротивление предыдущего каскада, создает на нем падение напряжения, приложенное к базе, и в этом напряжении присутствует нелинейная компонента. Выходное сопротивление предыдущего каскада определяется, в основном, цепью R8R9. Выходное сопротивление составного эмиттерного повторителя VT1VT2 составляет единицы-десятки ом и его можно не учитывать. Нелинейная компонента тока базы VT4, протекающая по цепи R8R9, создаст на ней падение напряжения 0,3 мка*3,3 ком=1 мв. Это амплитудное значение, от пика до пика. Эффективное значение меньше в 2 2, или приблизительно в 3 раза, т.е. 0,3 мв. Как мы помним, полезный сигнал на базе VT4 составляет 150 мв, следовательно, ток базы уже содержит 0,3/150=0,2 % искажений. Все, что говорилось о компенсации искажений четных порядков, применимо и для токов базы.

8 Экспресс-анализ работы этого усилителя напряжения дает нам возможность сделать некоторые выводы. Первый и очевидный: в авторском (журнальном) варианте усилителя транзисторы работают в неоптимальном режиме. Для повышения линейности ток покоя каскада следует увеличить в несколько раз, ведь даже при 10 ма рассеиваемая мощность не превысит максимально допустимую. Второй вывод касается выбора транзисторов для подобной схемы. Это должны быть современные высоколинейные транзисторы. КТ313 и КТ3117, и уж тем более КТ502/ КТ503, не являются комплементарными парами. С ними практически невозможно получить приемлемый КНИ. Комплементарные пары должны тщательно подбираться по h 21 Э и U БЭ. Только в этом случае можно обеспечить стабильность рабочей точки и низкий уровень искажений. Дополнительно обеспечить термостабильность рабочей точки усилителя напряжения можно конструктивными мерами. Развести печатную плату пришлось так, чтобы все четыре транзистора находились рядом и их можно было накрыть колпаком. Без него любое дуновение ветерка на плату вызывало дрейф нуля на выходе. Мне удалось довести потенциал на выходе каналов усилителя до 25 и 50 мв без применения дополнительной балансировки. Третий вывод может показаться несколько неожиданным, но не следует забывать, что это небольшое исследование затевалось с целью разобраться во влиянии ООС на звучание. На мой взгляд, вводить общую ООС в подобный усилитель не только не имеет смысла, но и вредно с точки зрения качества звучания. Обратной связью можно охватывать каскады, изначально линейные, и тогда она выполнит свое назначение. А именно: обеспечит стабильность параметров схемы во времени и в разных условиях эксплуатации. В анализируемой схеме эта стабильность обеспечивается параметрически, то есть применением компонентов с точно заданными параметрами. Если параметры компонентов будут выбраны случайным образом, схема разбалансируется и становится источником искажений. Использование ООС для исправления этой кривизны приводит только к изменению спектрального состава искажений в сторону увеличения номера гармоник, но не к их устранению. Чем выше степень симметрии исходного усилителя, тем меньше "работы" будет для ООС. Для реализации всех возможностей этого усилителя напряжения мне пришлось несколько раз переразводить печатную плату и менять конструкцию усилителя. В промежуточных вариантах УН даже помещался в термостат. Самым сложным было подобрать четыре пары комплементарных транзисторов. После тщетных попыток выбрать такие пары из КТ3117, КТ313, КТ3108, КТ502, КТ503 с помощью простейшего стенда и тестера, я взял по 50 штук никому не известных корейских транзисторов С8050, С8550, они же S8050, S8550. Их характеристики найти не удалось, поэтому я заглянул в отдел входного контроля одного из заводов. Вооружившись автоматическим испытателем транзисторов, я проверил максимально допустимое напряжение между коллектором и эмиттером и отсортировал их по h 21 Э и U БЭ. Рост обратного тока коллектора начинался при напряжении выше 110 В. Коэффициент передачи тока базы оказался в пределах как для n p n, так и для p n p транзисторов. При изменении тока эмиттера в пределах 1 10 ма h 21 Э изменялся незначительно. После этого подобрать пары и закончить усилитель оказалось совсем простым делом. Выходной эмиттерный повторитель с шунтовым компенсатором я специально не настраивал, ограничившись подбором тока покоя выходных транзисторов по минимуму искажений. При токе 300 ма автоматический измеритель нелинейных искажений С6-11 показывал минимум, около 0,1 0,15 %. Каждый канал усилителя питался от параметрического стабилизатора, рис. 6. Нагрев транзисторов стабилизатора незначителен, поэтому оказалось возможным крепить уголки, на которых они установлены, прямо к дюралевому днищу, через слюдяную прокладку. Печатные платы усилителя, размером 70 х 80, привинчены прямо к радиаторам выходных транзисторов, которые имеют площадь 600 кв. см. на канал. Радиаторы имеют хороший тепловой контакт с днищем и массивной передней панелью. Нагрев усилителя во время работы не превышает 60 70

9 градусов. Тороидальные трансформаторы питания мощностью 80 Ватт отдельные для каждого канала. Рис. 6. Блок питания усилителя 6. Прослушивание усилителя показало, что время на поиски было затрачено не зря. Усилитель обладал на редкость мягким и деликатным голосом. Особенно хорош был среднечастотный диапазон. Разрешающая способность и детальность звучания была выше, чем у всех его предшественников. Самые верхние регистры он смягчал, в то время как традиционные, "из Радио", просто превращали их в "песок". Несмотря на совершенно непригодную по нынешним меркам комплектовку (К73-17, К50-18 и не самые лучшие транзисторы), этот усилитель до сих пор не имеет конкурентов по качеству звучания среди так называемого "доступного Хай энда" и радует своего владельца возможностью слушать любимые записи, а не тестовые диски. Надо признать, что эксперимент оказался очень информативным. Опыт, полученный при конструировании усилителя 6 без общей ООС, задал направление дальнейших разработок. Анализ схем и результаты прослушивания вполне согласуются с современными негласными правилами звуковой схемотехники. В последние годы, когда Интернет превратился из символа непонятной роскоши в необходимый инструмент, самодельщики получили прекрасную возможность общения и обмена опытом, как между собой, так и с разработчикамипрофессионалами. Специфика применения транзисторов в звуковых схемах понемногу становится доступной широким кругам самодельщиков. Единого рецепта построения хорошего усилителя как не было, так и нет, но есть некоторые общие принципы, к которым рано или поздно приходит большинство конструкторов. Важность того или иного принципа все разработчики оценивают поразному; Эта шкала ценностей не является линейной, постоянной и абсолютной, ведь она зависит от множества субъективных факторов. Поэтому я привожу свой собственный, обусловленный более чем 20-летним опытом построения усилителей, список самых важных требований к конструкции УМЗЧ в порядке убывания значимости. Разумеется, никто не мешает конструктору принести любой из пунктов списка в жертву какой либо дополнительной идее. А) Источник питания должен обеспечивать оконечный усилитель током сколь мощным, столь и чистым. В современных интерпретациях усилитель часто представляют модулятором тока. Поэтому качество тока, питающего выходные каскады, должно быть настолько высоким, насколько это позволяет бюджет разработки. Блок питания является полноценным участником звукового тракта со всеми вытекающими последствиями. Любой источник вторичного питания содержит реактивные элементы, образующие фильтры. Для фильтров определены такие параметры как переходная характеристика, добротность, волновое сопротивление. Влияние этих факторов на звучание в литературе практически не рассматривается. А ведь это хорошо известные, легко измеряемые и в то же время очень сильно влияющие на звук параметры. Б) Одним из важнейших узлов является усилитель напряжения. Возможно, этот пункт не так очевиден, как предыдущий, да и не все усилители построены по схеме УН УТ, но многие конструкторы отмечают, что как ламповые, так и транзисторные выходные каскады "прозрачны"

10 для звука, а "голос" усилителя определяется драйверным каскадом либо УН, соответственно. Человеческий слух, особенно тренированный, обладает исключительно высокой чувствительностью к спектральному составу искажений. Небольшие различия мощности четных и нечетных гармоник, отличие в скорости убывания спектральной плотности, наличие или отсутствие доминантных гармоник воспринимаются как изменение характера звучания. В УН динамический диапазон усилительного элемента обычно используется полностью и рабочая точка при этом захватывает наибольший участок амплитудной характеристики. Ее нелинейность здесь проявляется наиболее явным образом. Поэтому все элементы имеют свой собственный спектр искажений, своего рода штрих-код, по которому их безошибочно узнают на слух. В) Количество каскадов должно быть наименьшим. Неважно, транзисторный или ламповый, но каждый дополнительный каскад вносит дополнительную нелинейность. Оговорок в этом пункте много, как впрочем, и во всех остальных. Получение максимального усиления от каскада может ухудшить стабильность, а с ней и линейность. Значит, существует некий баланс между глубиной местной ООС и величиной усиления каскада. Задача конструктора и состоит в поиске компромисса. Г) Качество комплектующих, как активных, так и пассивных должно быть адекватным. Абсолютно бесспорный пункт. Вопрос только в том, что считать важным, а что второстепенным. Чаще всего этот вопрос тесно связан со степенью тренированности слуха и толщиной кошелька. Д) Продуманное конструктивное исполнение и температурный режим. Речь идет в первую очередь о виброизоляции, так как большинство радиоэлементов обладает заметным микрофонным эффектом. Расчет звуковых полей в устройствах очень сложен, поэтому конструкторы обычно пользуются эмпирическими данными и собственным опытом. Температура внутри корпуса сказывается не только на сроке службы элементов, но и заметно влияет на звучание. Формирование этих принципов для меня началось именно с описанных выше экспериментов. В следующей разработке я решил проверить действие принципа минимализма на усилителе 8 (номером 7 был ламповый усилитель корректор для винилового проигрывателя). От предыдущих работ остались собранные платы УМЗЧ ВВ, они и стали макетами для исследования нелинейности различных каскадов. Первым испытуемым стал выходной эмиттерный повторитель, он потом вошел в схему предлагаемого усилителя без изменений, рис. 7. Рис. 7. Выходной каскад усилителя 8.

11 Анализ схемотехники. Ток покоя всех трех каскадов задается резисторами R3, R4, а регулируется переменным резистором R2. Транзистор VT7 традиционно закреплен на радиаторе выходных транзисторов и выполняет функцию установки и термостабилизации тока покоя. Резисторы R6, R7 добавлены для обеспечения устойчивости усилителя во время настройки, когда длина соединительных проводов достаточно велика. Иногда такие же резисторы требуются и в базах выходных транзисторов. Обычно выходной каскад подключается к усилителю напряжения либо верхним (по схеме), либо нижним плечом. Первый каскад повторителя всегда работает без отсечки, в классе А. Через VT1 и VT2 протекает один и тот же ток сигнала, напряжения на их эмиттерах должны быть в точности равны по амплитуде. Поэтому считается допустимым возбуждать выходной каскад в одном плече. Это правильно только для традиционной схемотехники - когда транзистор, задающий смещение (VT7), находится в цепи коллектора каскада усиления напряжения. УН имеет большое выходное сопротивление, особенно при включении с общей базой, и обычно (если схема несимметричная, то есть возбуждаемая только с одной стороны) нагружен на источник тока, у которого еще большее выходное (мегомы). Поэтому ток через транзистор VT7 практически отсутствует. Нам же пришлось заменить источники тока резисторами. В этих условиях через стабилизирующий транзистор VT7 течет заметный переменный ток. Поэтому его динамическим сопротивлением и его нелинейностью уже нельзя пренебрегать. Постоянный ток через этот транзистор примерно равен 1 ма (задающие ток резисторы по 43 ком от питания 44 В). Сам транзистор включен с усилением в 6 раз, так как он задает смещение на 6 p-n переходов. Поэтому его динамическое сопротивление в таком включении в 6 раз больше сопротивления его эмиттера. Как уже говорилось, при таком токе сопротивление эмиттера составляет 25 Ом. Получаем, что сопротивление VT7 по переменному току 150 Ом. Значит, на второе плечо сигнал подается чуть ослабленным, на 3,5% (150 Ом/43кОм=0,035). Это дает около 0,17% четных гармоник. Конденсатор С2 включается для шунтирования динамического сопротивления VT7, и это значительно уменьшает КНИ. Правильнее будет подавать сигнал на оба плеча одновременно. В обычных усилителях (то есть в операционных усилителях постоянного тока) шунтирование также улучшает характеристики, но это связано с улучшением симметрии базовых цепей на ВЧ. Блокировка разности фаз в половинах двухтактного каскада подавляет искажения, вызываемых неравенством задержек в плечах. При питании выходного каскада напряжением 44 В максимальное амплитудное значение выходного сигнала будет меньше примерно на 4 вольта. Это падение складывается из напряжения насыщения выходных транзисторов (около 1 1,5 В), падения на эмиттерных резисторах R9, R10 (также около 1 В). Кроме этого по 0,65 В останется на эмиттерных переходах всех трех каскадов: ведь напряжение сигнала на базе VT1 не должно быть выше напряжения питания во избежание пробоя коллекторного перехода. Амплитудное значение выходного напряжения 40 В на активной нагрузке 4 Ом даст 10 А коллекторного тока. Это много для выбранного типа транзисторов. При таком токе граничная частота и усиление транзисторов сильно падает. Относительно линейными транзисторы остаются до тока 2 3 А. Даже лучшие импортные транзисторы, специально разработанные для аудиоприменений, теряют усилительные и частотные свойства при увеличении тока коллектора выше 5 6 А. Кроме этого, при снижении напряжения коллектор-эмиттер до нескольких вольт емкость коллекторного перехода возрастает в десять и более раз. Поэтому данный каскад нежелательно использовать в таком режиме из-за больших искажений. Выходная 2 U m мощность составит P = =200 Вт, если позволит блок питания. Каждый транзистор в этом 2 R н 2 1 U пит случае рассеивает Pрасс = = 50 Вт (в классе В), что вполне допустимо при наличии 2 π Rн достаточно эффективных радиаторов. Но все же на 8-омную нагрузку усилитель работает значительно лучше, это подтверждают и измерения. Если нагрузка имеет реактивную составляющую, то рассеиваемая мощность и коллекторные токи увеличиваются.

12 Коэффициент передачи тока базы высококачественных выходных транзисторов обычно составляет на линейном участке и до в области больших токов. Для отечественных транзисторов эти величины несколько ниже, в 1,5 2 раза. Для целей расчета обычно берутся минимальные величины, ведь в производстве аппаратуры отбор компонентов обычно не допускается. Нам же никто не помешает отобрать транзисторы по коэффициенту усиления и задать типовые, а не минимальные величины. Несмотря на то, что транзисторы в эмиттерном повторителе охвачены 100% отрицательной обратной связью, симметрию лучше обеспечивать конструктивными мерами. Амплитуда тока базы составит Iб = I э / h21э =10А/30 = 0,3 А. Такой ток должны отдать предвыходные транзисторы. В реальных условиях эксплуатации амплитуда тока транзисторов VT3, VT4 не превышает 100 ма, но и это немало. При таком токе немногие транзисторы средней мощности могут работать на линейном участке характеристики. Среди отечественных транзисторов совсем нет таких, которые имели бы протяженный участок с постоянным h 21 Э, имели хорошие частотные свойства и были бы комплементарными. Поэтому приходится применять либо совсем низкочастотные и нелинейные КТ850/КТ851, либо, при снижении мощности, КТ940/КТ9115 или КТ639/КТ961. И те, и другие не являются комплементарными парами, так как имеют значительные различия коэффициентов усиления и граничной частоты среза. Забегая вперед, замечу, что транзисторы для выходных каскадов ТВ или компьютерных дисплеев имеют хорошие частотные свойства и высокую линейность как, например, 2SA1380/2SC3502 от Sanyo. Они будут очень хороши в первом каскаде эмиттерного повторителя. Если бы этот усилитель делался сейчас, во второй каскад я бы поставил доступные импортные пары 2SC1837/2SC4793 или 2SB649/2SD669. На выход можно было поставить Samsung TIP41C/TIP42C, Toshiba 2SA1302/2SC3281, Mospec или SanKen 2SC2922/2SA1216, Motorola MJ15003/Mj15004 и т.п., но в то время они были недоступны. К тому же мне было интересен вклад каждого компонента, поэтому транзисторы по параметрам не подбирались, были только отбракованы экземпляры с низким усилением или заметной утечкой. Питание осуществлялось от нестабилизированного источника достаточной мощности. Первый вопрос, который предстояло разрешить, какой ток покоя выставлять. Для этого на вход эмиттерного повторителя подавался сигнал с генератора Г3-118, который обладает довольно малыми собственными искажениями даже без дополнительных фильтров. Усилитель нагружался резистивным эквивалентом нагрузки 4 или 8 Ом, а сигнал контролировался осциллографом и автоматическим измерителем нелинейных искажений С6-11. Большинство измерений производилось на частоте 1 кгц. При токе покоя 100 ма усилитель тока почти во всем диапазоне мощностей показал стабильный результат КНИ около 3%. И только для малого сигнала, когда выходные транзисторы работают без отсечки, в классе А, коэффициент гармоник опускается до 0,5 0,6 %. Увеличив ток покоя до 3 А получаем 0,6 0,7% на выходной мощности до Вт. Здесь стоит сделать большое отступление, касающееся кроссоверных искажений. На малом сигнале, пока ток сигнала через транзисторы (или лампы) меньше тока покоя, транзисторы плеч работают на нагрузку одновременно, затем при повышении уровня, один из транзисторов закрывается. Это эквивалентно увеличению выходного сопротивления вдвое. То есть динамическая характеристика имеет резкий излом. Можно «увидеть» кроссоверные искажения так: подключая и отключая нагрузку на малом уровне, засечь осциллографом «просадку» сигнала на выходе. Затем увеличить уровень и проделать ту же операцию. Пока усилительные элементы работают одновременно, они практически не замечают изменения нагрузки, при переходе в класс В просадка более заметна. На практике механизм несколько сложнее, так как выходное сопротивление транзисторов зависит от тока через них, кроме этого последовательно с ними включены стабилизирующие резисторы R9, R10. Номинал этих резисторов сильно влияет на величину кроссоверных искажений. Есть некоторое их сопротивление, которое при данном токе покоя обеспечивает минимум искажений. Оптимум получается тогда, когда выходное сопротивление всего усилителя менее всего меняется при переходе от малого сигнала, когда активны оба плеча, к большому, когда одно плечо закрывается. То есть, надо посчитать выходное сопротивление для малого сигнала, (выходное напряжение около нуля) и для большого, когда ток эмиттера больше тока

13 покоя в несколько раз. Для мощных транзисторов упрощенная формула вычисления сопротивления тела эмиттера не применима, отечественные транзисторы никогда не сопровождались подобными данными, поэтому воспользуемся данными из Интернета. На сайте датской фирмы LCAudio приведено описание усилителя The End Millenium . Это усилитель без общей ООС, поэтому все сказанное выше, касается и его. В выходном каскаде использованы 200 ваттные SanKen 2SC2922 и 2SA1216, одни из лучших современных выходных транзисторов. Приведу таблицу зависимости сопротивления эмиттера от тока нагрузки, взятую оттуда. Основная особенность, выделяющая эти транзисторы, относительно медленный спад выходного сопротивления на больших токах, весьма полезна для уменьшения искажений. У других мощных транзисторов выходное сопротивление (а также коэффициент усиления и граничная частота) при больших токах гораздо ниже. Таблица 1. Ток нагрузки Сопротивление, Ом 100 ma 0,2 500 ma 0,10 1A 0,09 5A 0,08 10A 0,07 На малом сигнале выходное сопротивление усилителя составит м 1 1 Rвых = (Rтр + R9) = (0,2 + 0,1) = 0,15 Ом, 2 2 Б На большом сигнале R = R + R9 = 0,09 + 0,1 = 0, 19. Разница, хоть и не двухкратная, но есть. вых тр Следовательно, есть и нелинейные искажения, обусловленные изломом динамической характеристики. Посчитаем другие комбинации тока покоя и сопротивлений стабилизирующих резисторов. Критерием линейности будет относительный прирост выходного сопротивления за время роста тока от нуля до максимума: drвых=(rб-rм)/rм в процентах; сопротивление транзистора получим интерполяцией табличных данных: Таблица 2. Ток, ма R9, R10 Rм, Ом Rб, Ом drвых, % ,1 0,15 0,17 0,1 0,12 0,17 0,2 0,17 0,27 0,1 0,1 0,17 0,1 0,17 0,18 0,1 0,1 0, Как видно из таблицы, стабилизирующие резисторы сильно влияют на нелинейность выходного сопротивления. Их влияние тем больше, чем больше выбран ток покоя. Меньше всего изменяется выходное сопротивление усилителя совсем без этих резисторов (строка 6) и The End Millenium"а (строка 1). В статье «Current dumping: does it really work?» (Wireless World, 1978 год) Vanderkooy и Lipshits особенно подчеркивали достоинство усилителей, работающих в классе В,- у них нет кроссоверных искажений. Я думаю, что простенький Current dumping усилитель (Радио N9, 1985г.), как и знаменитый Quad 405, неплохо звучит именно поэтому. Завершая анализ этой части схемы отмечу, что "бесшовная" стыковка полуволн возможна в том случае, если транзисторы имеют идеальные (то есть, логарифмические) вольтамперные характеристики, а сопротивления эмиттера и базы равны нулю. Если напряжение на базовом переходе одного из транзисторов возрастает на 100 мв, ток эмиттера возрастет в 10 раз. При этом напряжение на переходе вторго

14 транзистора уменьшится на 100 мв и ток его эмиттера уменьшится в 10 раз, но не прекратится. Суммарная характеристика при этом не является линейной, но зато отсутствует резкий излом, приводящий к появлению гармоник высокого порядка. В реальных условиях сопротивления в цепях электродов транзистора имеют ненулевую величину, поэтому уменьшение тока эмиттера закрываемого плеча происходит быстрее, чем по логарифмическому закону. Поэтому переключение плеч происходит быстрее и, самое главное, с полной отсечкой тока закрываемого плеча. Если не приняты дополнительные меры, коммутационные искажения имеют высокий опрядок и практически не ослабляются цепью ООС. Следствием всего сказанного является наличие некоторой области оптимального режима. Это интуитивно угадывается и без всяких мысленных экспериментов. Однако чаще всего любители делают неправильный вывод, считая, что ток покоя должен быть как можно выше. На самом деле оптимальный ток покоя выходного каскада зависит от множества факторов, среди которых определяющими являются сопротивления эмиттерных резисторов и параметры примененных транзисторов. Разумеется, если весь усилитель работает в классе усиления А (то есть ток через транзисторы не перекращается никогда), многие описанные проблемы снимаются автоматически. Но все же истинный класс А в транзисторных усилителях большой мощности реализовать довольно трудно. На смену одним проблемам приходят другие. Косвенным показателем сложности может служить практически полное отсутствие на рынке таких усилителей. На память приходят только монстры Mark Levinson, AM audio, Accuphase A50, однотактные усилители Нельсона Пасса, да старый 12-ваттный Sugden A21. Многие производители, объявляя усилители как "Pure class A": Plinius SA100, SA102, SA250, Musical Fidelity A2 и т.п., явно выдают желаемое за действительное. Достаточно посмотреть на габариты, массу, площадь радиаторов и потребляемую мощность, чтобы в этом убедиться. Скорее всего, они работают в классе А до мощности Вт, как и верхние модели Pioneer, Sony и т.п. Задача термостабилизации и энергетического обеспечения безотсечного режима при выходных мощностях Вт решается достаточно просто. При попытке получить большую мощность конструктор сталкивается с задачей обеспечения штатного режима работы всех компонентов во всем температурном диапазоне эксплуатации, а также с резким удорожанием всей конструкции. Поэтому подавляющее большинство промышленных усилителей, работающих с большим током покоя, имеет излом амплитудной характеристики в области средних мощностей. Как уже было показано, чем выше ток покоя, тем сильнее измененяется выходное сопротивление при переключении. Это изменение является предпосылкой возникновения искажений. Все усилия конструкторов направлены на оптимизацию скорости переключения транзисторов. При этом спектр искажений перемещается в низкочастотную область, где они достаточно эффективно подавляются ООС. Изобилие торговых знаков "class A+", "ААА", "экономичный А" и т.п. свидетельствует о маркетинговой привлекательности значка "класс А", но даже простейшие расчеты говорят о том, что меньше всего проблем будет при обоснованном выборе тока покоя на уровне ма. Вернемся к нашей схеме; наименьший интегральный КНИ оконечного усилителя получился при токе покоя ма. Без взвешивающего фильтра он составляет около 0,5 %. Скорее всего, подбором величины эмиттерных резисторов и тока покоя эту величину можно еще уменьшить. Предвыходной какскад работает с током покоя 35 ма. Отсечка сигнала в одном из плеч получается при токах сигнала, близких к максимальным, то есть большинство времени каскад работает в классе А. Разумеется, переключение транзисторов предвыходного каскада также изменяет выходной ток и является причиной возникновения искажений. Обычно конструкторы стараются перенести момент коммутации в область статистически редких амплитуд. Первый каскад усилителя тока имеет ток покоя 4 ма. Этого достаточно для того, чтобы ток через транзисторы не прерывался во всем диапазоне сигналов и нагрузок, в том числе при коротком замыкании нагрузки. Режим этого каскада выбирается как обычно, в области стабильного коэффициента усиления примененных транзисторов. Перед тем как перейти к анализу входного каскада отмечу роль цепочки Бушеро R11C3. Ее задача состоит в обеспечении благоприятного характера нагрузки выходного каскада на частотах выше звуковых, то есть более 50 кгц. На ВЧ нагрузка (акустические системы с кабелем) всегда имеет реактивный характер со случайным

15 модулем и фазой. Поэтому для согласования усилителя и нагрузки на ВЧ применяются различные RLC цепи. Наилучшие результаты обеспечивает двухзвенная цепь, подобная . Как уже говорилось, составной эмиттерный повторитель VT1-VT7 имеет чувствительность около 35 В эфф. Его входное сопротивление практически полностью определяется резисторами R3, R4, включенными по переменному току параллельно. Таким образом, входное сопротивление не зависит от амплитуды сигнала (что благоприятно сказывается на линейности усилителя) и составляет ком в зависимости от величины R3, R4. Мощность, потребляемая оконечными U вх каскадами от усилителя напряжения: Pc = = 0, 06 Вт. Rвх 20k Выбор в качестве усилительного элемента УН электронной лампы обоснован, главным образом,простотой решения и предсказуемостью результата. Можно было бы использовать и полупроводники, но, во первых, это уже было опробовано в предыдущей работе, а во вторых, микросхемно-транзисторный УН, с которым ранее работал этот выходной каскад, зарекомендовал себя не с лучшей стороны. Для проверки линейности усилителя напряжения соберем реостатный каскад на триоде с общим катодом, рис. 8. Рис. 8. Реостатный триодный каскад. На вход каскада подается сигнал от синусоидального генератора напряжением 1 3 В. Резистор R4 нагрузочный. Напряжение с него подается на измеритель нелинейных искажений. Целью эксперимента является выбор лампы, которая позволяет получить наибольшее выходное напряжение с минимальными искажениями. Анодное сопротивление переменному току в этой схеме менее 7 ком, поэтому внутреннее сопротивление лампы должно быть намного меньше этой величины, иначе не удастся получить достаточное усиление. Для исследования каскада входное напряжение плавно повышается до начала резкого повышения уровня нелинейных искажений. Пиковое выходное напряжение (по осциллографу) и уровень КНИ регистрируется. Таблица 3. Лампа Ток покоя, ма Uвых.макс. (Пик)В КНИ, % 6Н6П Н23П Н1П В таблице 3 приведены результаты измерений с некоторыми широко распространенными лампами. Как и следовало ожидать, низкоомные позволяют получить большее напряжение. Поэтому была выбрана 6Н23П, обладающая еще и относительно высоким усилением. Несмотря на

Основы схемотехники ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИКИ...1 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ...1 2. УСИЛЕНИЕ СЛАБЫХ СИГНАЛОВ...6 3. УСИЛЕНИЕ СИЛЬНЫХ СИГНАЛОВ...14 4. ОСНОВЫ МИКРОСХЕМОТЕХНИКИ УСИЛИТЕЛЕЙ...18 1. Основные положения

Лекция 6 Тема Усилительные каскады на биполярных транзисторах 1.1 Питание усилителей. Подача смещения на вход активного элемента Положение начальной рабочей точки определяется полярностью и значением напряжения

Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Глава 5. Дифференциальные усилители 5. Дифференциальные усилители Дифференциальный усилитель это симметричный усилитель с двумя входами и двумя выходами, использующийся для усиления разности напряжений

Лекция 9 Тема 9 Выходные каскады 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Лекция 7 Тема: Специальные усилители 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Лекция 8. Усилители мощности Обратные связи в усилительных каскадах. Каскодные схемы. План 1. Введение. 2. Усилители мощности 3. Обратные связи в усилительных каскадах 4. Каскодные схемы. 1. Введение.

Лекция 5 Тема 5 Обратная связь в усилителях Обратной связью () называют передачу части энергии усиливаемого сигнала из выходной цепи усилителя во входную. На рисунке 4 показана структурная схема усилителя

К548УН1 Интегральный сдвоенный предварительный усилитель многоцелевого назначения. Данная техническая спецификация является ознакомительной и не может заменить собой учтенный экземпляр технических условий

Лекция 11 Тема: Аналоговые интегральные микросхемы (Продолжение). 1) Операционные усилители. 2) Параметры ОУ. 3) Схемотехника ОУ. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ Операционными усилителями (ОУ) называют усилители

Лекция 6 Тема 6 Температурная стабилизация усилительных элементов Динамические характеристики усилительного элемента В реальных цепях к выходу усилительных (активных) элементов обычно подключают нагрузку

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ. Электронный усилитель - устройство, преобразующее маломощный электрический сигнал на входе в сигнал большей мощности на выходе с минимальными искажениями формы. По функциональному

Псевдодвутактные выходные каскады класса А В качестве выходного каскада чаще всего используют двухтактные или однотактные повторители напряжения. Построению двухтактных выходных каскадов препятствует отсутствие

Нижегородский государственный университет имени Н. И. Лобачевского Радиофизический факультет Отчет по лабораторной работе 5 Апериодический усилитель Выполнили студенты 430 группы Нижний Новгород, 2018

84 Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План 1. Введение 2. Параметрические стабилизаторы 3. Компенсационные стабилизаторы 4. Интегральные стабилизаторы напряжения 5. Выводы 1. Введение Для работы электронных

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЬНОГО КАСКАДА (ДУ) Цель работы знакомство с принципом работы ДУ; знакомство со схемой и принципом работы источника

303 УДК 621.3 СТРУКТУРА СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ С ТОКОВОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Колоша И.С. Научный руководитель Михальцевич Г.А., старший преподаватель Рассмотрим упрощенную блок-схему усилителя мощности с

0. Измерения импульсных сигналов. Необходимость измерения параметров импульсных сигналов возникает, когда требуется получить визуальную оценку сигнала в виде осциллограмм или показаний измерительных приборов,

Лекция 8 Тема: Интегральные усилители 1 Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Усилители УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Обратная связь находит широкое использование в разнообразных устройствах полупроводниковой электроники. В усилителях введение обратной связи призвано улучшить ряд

Электроника Усилители постоянного тока (УПТ) Назначение: усиление медленно меняющихся во времени сигналов, включая постоянную составляющую. В УПТ нельзя использовать в качестве элементов связи элементы,

4. БАЗОВЫЕ СХЕМНЫЕ КОНФИГУРАЦИИ АНАЛОГОВЫХ МИКРОСХЕМ И УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА 4.1. Дифференциальный усилительный каскад, его основные свойства и схемные реализации Особенности построения аналоговых

3. ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В ТРАКТАХ УСИЛЕНИЯ 3.. Структурная схема идеального управляемого источника с однопетлевой отрицательной обратной связью (ООС) и ее использование для анализа влияния ООС на параметры и

«Электронный дроссель» Евгений Карпов В статье рассмотрены особенности работы электронного силового фильтра и возможность его использования в звуковоспроизводящей аппаратуре. Побудительным мотивом написания

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РЭЛ 2 НОВОСИБИРСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Физический факультет Кафедра радиофизики Биполярные

109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ

Лекция 7 Тема 7 Предварительные усилители, их принципиальные и эквивалентные схемы Динамические характеристики усилительного элемента В реальных цепях к выходу усилительных (активных) элементов обычно

3.Транзисторные усилительные каскады (расчет по переменному току) Введение Приведенные ниже задачи связаны с расчетом параметров усилительных каскадов, схемы которых рассчитаны по постоянному току в предыдущей

Глава 4. Режимы работы усилительных элементов 4.1 Режим А Этот режим характеризуется тем, что точка покоя выбирается в средней используемой для работы части нагрузочной ВАХ (нагрузочной прямой) усилительного

СПЕКТРЫ - II Евгений Карпов В статье рассмотрены результаты исследования параметров различных типов ламп в каскаде с источником тока в анодной цепи. Приведены параметры электрических режимов этих ламп,

Защита блока питания от перегрузки. (с изменениями) Рассмотрим изначальную схему, показанную на Рис. 1. И возьмем для примера в качестве VT1 транзистор ГТ404Д. Согласно справочным данным статический коэффициент

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ОДНОТАКТНЫЙ КАСКАД НА ВАКУУМНОМ ТРИОДЕ Евгений Карпов В статье приведена схема и рассмотрен принцип работы лампового выходного каскада с повышенной линейностью. Эта статья является логическим

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра электроники и электротехники Методические указания к выполнению

280 Лекция 27 СХЕМОТЕХНИКА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ План 1. Введение. 2. Операционные усилители на биполярных транзисторах. 3. Операционные усилители на МОП-транзисторах. 4. Выводы. 1. Введение Операционный

ЛЕКЦИЯ 13 БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Динамический и ключевой режимы работы биполярного транзистора План занятия: 1. Динамический режим работы транзистора 2. Ключевой режим работы транзистор 3. Динамические

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РЭЛ 3 НОВОСИБИРСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Физический факультет Кафедра радиофизики Полевые

5.3. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ В усилителе на БТ транзистор должен работать в активном режиме, при котором эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном.

5.12. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Усилители низкой частоты. УНЧ в интегральном исполнении это, как правило, апериодические усилители, охваченные общей (по постоянному и переменному току)

Проект патентной заявки Составной вакуумный триод и способ его использования в низковольтных усилительных каскадах Известен способ использования обычного вакуумного триода в усилительных каскадах с низковольтным

ТЕМА 7 Температурная стабилизация При повышении температуры окружающей среды ток транзистора увеличивается и его характеристики смещаются вверх (рис. 1). Рис.1 Эмиттерная стабилизация. Заключается в использовании

Лабораторная работа # 2 (19) Исследование характеристик биполярного транзистора и усилителя на биполярном транзисторе. Цель работы: Исследование вольтамперных характеристик биполярного транзистора и усилителя

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ Oleg Stukach TPU, 30 Lenin Avenue, Tomsk, 634050, Russia E-mail: [email protected] Усилитель мощности Характерной чертой усилителей мощности является высокое абсолютное значение выходной

Ультралинейный режим пентода в предварительных каскадах усиления Евгений Карпов При проектировании ламповых усилителей достаточно часто возникает проблема получения заданного коэффициента передачи такта.

ЖУСУПКЕЛДИЕВ Ш, ТУТКАБАЕВА Б. [email protected] ИЗУЧЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО КАСКАДА ОПЕРАЦИОННОГО УСИЛИТЕЛЯ В КУРСЕ ЭЛЕКТРОНИКИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ХИМИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ Кыргызский национальный университет

Тема 4. Инверторы и аккумуляторные батареи (2 часа) Инвертор - прибор преобразующий постоянное напряжение в переменное. Потребность в инверторах существует для решения задачи питания устройств для бытовой

Работа 4.7. Исследование многокаскадных усилителей мощности Одиночные усилительные каскады, как правило, не могут обеспечить требуемый коэффициент усиления напряжения, тока и мощности. Для получения необходимого

7. Базовые элементы цифровых интегральных схем. 7.1. Диодно-транзисторная логика Транзисторный каскад, работающий в ключевом режиме, можно рассматривать, как элемент с двумя состояниями, или логический

1 Лекция 7. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ. СОГЛАСУЮЩИЕ СВОЙСТВА УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ НА БИ- ПОЛЯРНЫХ И ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ План 1. Введение. 2. Усилительные каскады на полевых транзисторах.

Измеритель коэффициента нелинейных искажений С6-1 Прибор (рис. 8-5) предназначен для измерения коэффициента нелинейных искажений напряжения звуковых частот в диапазоне 50 Гц...15 кгц при симметричном входе

МОДУЛЯТОРЫ АМПЛИТУДЫ СИГНАЛОВ МОЩНОСТЬЮ 10...100 ВТ ДИАПАЗОНА 10...450 МГЦ (Электросвязь. 2007. 12. С. 46 48) Александр Титов 634034, Россия, г. Томск, ул. Учебная, 50, кв. 17. Тел. (382-2) 55-98-17, E-mail:

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Физический факультет Кафедра общей физики Л а б о р а т о р н ы й п р а к т и к у м п о о б щ е й ф и з и к е (электричество и магнетизм) В.М.Буханов,

Мордовский Государственный Университет Имени Н.П.Огарева Институт Физики и Химии Кафедра Радиотехники Бардин В.М. РАДИОПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ И ОКОНЕЧНЫЕ КАСКАДЫ РАДИОПЕРЕДАТЧИКОВ. Саранск,

Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 5.1. ПРИНЦИП УСИЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Назначение и классификация усилителей. Усилители переменного напряжения являются наиболее распространенным типом электронных

К.В. Киреев (студент), В.М. Чайковский (к.т.н., доцент) РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА ЛИНЕЙНО ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ НАПРЯЖЕНИЯ г. Пенза, Пензенский государственный университет В зависимости от электрофизических

(внимание, замечена опечатка: в предыдущей части рассуждения по поводу Моторолы слегка неправильны. Надеюсь исправить это в последующих изданиях) Опять вдогонку. Интересно, как будет работать усилитель

Разделительный фильтр Евгений Карпов, Александр Найденко Рассмотрена схема и конструкция разделительного фильтра для реализации системы двухполосного воспроизведения. Фильтр реализован как отдельное, автономное

УСИЛИТЕЛИ Большинство пассивных датчиков обладают очень слабыми выходными сигналами. Их величина часто не превышает нескольких микровольт или пикоампер. С другой стороны входные сигналы стандартных электронных