Транзисторный усилитель а класса – Ультралинейный усилитель класса «А»

Студийный усилитель ЗЧ класса ЭА.

РадиоКот >Схемы >Аудио >Усилители >

Студийный усилитель ЗЧ класса ЭА.

Студийный усилитель ЗЧ класса ЭА.

Представляю схему студийного аудио-усилителя. Усилитель при своей относительной простоте отличается высокими показателями. Усилитель работает в классе ЭА (Super A), и обеспечивает до 100Вт выходной мощности в базовом исполнении.

Представлена финальная версия схемы и печатной платы. До нее конечно были несколько недель плясок с бубном и много запоротых шаблонов и печатных плат. Финальная версия была собрана 4 раза, во всех 4 случаях усилитель запускался сразу и без проблем. Схемотехника данного усилителя имеет много положительных моментов- стойкость от КЗ на выходе(транзисторы перегорают только от перегрева), а при выходе из строя выходных транзисторов, они не тянут за собой ни одного элемента.

В данной статье постараюсь более полно изложить принцип действия каждой цепочки, не ограничиваясь фразой “стандартное решение”, чтобы человек не связанный со звукотехникой смог понять, как это работает.

Характеристики:

  • Класс усилителя: Super A (ЭА)
  • Постоянная выходная мощность: 100Вт
  • Пиковая выходная мощность: 150Вт
  • Диапазон воспроизводимых частот: 20-25000Гц
  • Гармонические искажения на номинальной мощности: не более 0.01%
  • Разброс АЧХ в звуковом диапазоне: не более 3дБ.
  • Отношение сигнал/шум: >90дБ
  • Сопротивление нагрузки: 4-16 Ом
  • Питание: +-40В

 

Динамичный ток покоя, заданный токовой ООС обеспечивает работу усилителя в классе ЭА, и обеспечивает работу транзисторов в наиболее линейном участке их графика. Так-же использование специализированных выходных транзисторов придает этому усилителю особое звучание- глубокие, но четкие низы, детальное воспроизведение СЧ и ВЧ.

Схема:

Назначение элементов.

C1 выполняет роль входного конденсатора. Он необходим для отсеивания постоянного напряжения, и напряжения инфранизкой частоты, которые могут попасть на выход источника при неисправности, а так-же при случайном замыкании входного штекера на что-либо. R1 и R2 составляют делитель на 2, необходимый для снижения чувствительности, а так-же увеличивает устойчивость к самовозбуждению. Т.к. входное сопротивление ОУ велико, и им можно пренебречь, входное сопротивление усилителя задается этими резисторами, и составляет 44кОм, не отступая от стандарта аудиотехники 40-50кОм. С2 отсеивает высокочастотные помехи, так-же и С3, но в более низком диапазоне, одновременно уменьшая вероятность самовозбуждения.С2 разряжается на землю цепочкой R1-R2, а С3 резистором R2. На ОР1 собран буферный каскад с КУ равным 1. На ОР2 собран дифференциальный усилитель, не инвертирующий вход которого подключен к выходу OP1, а инвертирующий образует общую обратную отрицательную связь (ООС). ООС заводится с выхода через R16, параллельно котором подключен конденсатор C10 для повышения ООС на высоких частотах, выходящих за звуковой диапазон. Цепочка R3 и С7 образует с R16 делитель по переменному току. Выход ОР2 подключен к VT2, включенном по схеме с общим эмиттером. Коллекторной нагрузкой является переход база-эмиттер транзистора VT4, включенный последовательно с токоограничительным резистором R10. Через R4 поступает ток покоя на базу VT2. На эмиттер VT2, подключенный к общему через резистор R8 поступает напряжение с коллектора VT4 через резистор R11, что образует токовую обратную связь, и задает класс усилителя. Второе плече(VT3 и VT5) работает аналогично первому, но с другой полярностью. На VT1 собран каскад, выполняющий сразу 2 функции. Первая- регулировка тока покоя путем изменения проводимости транзистора подключенным к базе делителем R5-R6. Вторая- создание разности поступающего сигнала на базах VT2 и VT3, для предотвращения искажения «ступенька». На выходе усилителя стоит стандартная цепочка Цобеля на R17 и С11.Питание ОУ осуществляется при помощи линейных стабилизаторов DA1 и DA2, обеспечивая двухполярное напряжение.R18 и R19 обеспечивают ограничение входящего на стабилизаторы тока. С4(С6) обеспечивает шунтировку питания во избежание просадок, С5(С8) обеспечивает шунтирование по ВЧ. С12 и С13 обеспечивают общее шунтирование по НЧ, С14 и С15 по ВЧ.

Описание работы.

Сигнал поступает на входной делитель, где избавляется от ВЧ наводок. Далее через буферный каскад и ОР2 поступает на VT2, который управляет выходным транзистором положительного плеча. На отрицательное плече сигнал поступает через переход коллектор-эмиттер VT1, падающее на нем напряжение предотвращает «ступеньку».

Напряжение образующееся на резисторе R14(R15), выступающего токовым шунтом, относительно общего провода поступает на эмиттер VT2(VT3), и обеспечивает обратную связь по току. Эта цепочка и задает усилителю класс ЭА, устанавливая динамичные токи покоя. Теоритически можно убрать резисторы R11 и R12, в результате чего усилитель перейдет в класс АБ.

Общая ООС охватывает все от ОР2 до выхода. C7,R3 и R16 образуют делитель по переменному току, при том что постоянный ток под делитель не попадает, в результате чего ООС по постоянному току выше, чем по переменному, и компенсирует возможные отклонения от нуля, напряжения покоя.

Питание ОУ идет через стабилизаторы, можно конечно применить и стабилитроны, но это отразится на надежности.

Используемые элементы.

В качестве ОР1 и ОР2 используется сдвоенная ОУ MC4558. Ее можно заменить любой другой сдвоенной ОУ, кроме тех, что имеют полевой вход. Например при попытке поставить TL072 начались проблемы с самовозбуждением и током покоя, в то время как LM358 работала отлично.

VT1 применяется типа BD139, его можно заменить на отечественный КТ815. VT2 и VT3- 2SC4793 и 2SA1837, их можно заменить на MJE15032 и MJE15033. VT4 и VT5 используются 2SA1943 и 2SC5200.

Конденсаторы С1, С9, С11, С14 и С15 пленочные. С7 электролитический неполярный. С4, С6, С12 и С13- электролитические. Все остальные- керамика.

Резисторы R8, R9, R11, R12 и R17 мощностью 2Вт, R14 и R15 мощностью 5Вт, R18 и R19 мощностью 1Вт. Все остальные мощностью 0,25Вт.

Питание усилителя +-40В.

Печатная плата.

Печатная плата имеет размеры 5х10см. Плата двусторонняя, с плотным монтажом. Имеется 4 отверстия для крепления. Все соединения производятся при помощи клемников. Среди особенностей следует отметить- Посадочные места для резисторов задающих ток покоя и коэффициент первой ООС организованы универсальными. Можно установить как постоянные, так и подстроенные резисторы. На плате имеются отверстия для опциональной установки на заднюю сторону фильтрующих конденсаторов на 10 000uF.

Печатная плата для прототипа была изготовлена при помощи плотерного шаблона. Но все-же настоятельно рекомендую использовать заводские печатные платы с маской и метализацией.

Настройка:

Настройка почти стандартная для аудио-усилителей. Первым делом после сборки необходимо установить ток покоя. Вот только у нас он динамичный, и это будет чуть сложнее. Необходимо разогреть усилитель, и только потом измерять ток. Измеряется он при помощи милливольтметра, подключенного между точками A и B. По закону Ома высчитываем ток. Например если напряжение составляет 100мВ, то ток составит I= 0.1 мВ/0.44 Ома= 0.225A. Ток необходимо выставить около 100мА, что соответсвует напряжению примерно 50мВ. При увеличении тока покоя, усилитель будет более приблежатся к классу А, и соответсвенно грется и уменьшатся КПД.

Напряжения в точках C и D должны соответсвовать +-15В. Их необходимо замерить, чтобы удостоверися в стабильном питании ОУ.

 Фото:

Платы до травления:

Усилители в сборе. Версия со стабилитронами питания ОУ:

Финальная версия:

 А так-же вариант распаралеливания выходных транзисторов для получения большей мощности:

Автор: Рязанцев В.А.

li

Файлы:
Архив RAR

Все вопросы в Форум.


Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

www.radiokot.ru

Простой транзисторный усилитель класса «А»

Сейчас в интернете можно найти огромное количество схем различных усилителей на микросхемах, преимущественно серии TDA. Они обладают достаточно неплохими характеристиками, хорошим КПД и стоят не так уж и дорого, в связи с этим и пользуются такой популярностью. Однако на их фоне незаслуженно остаются забытыми транзисторные усилители, которые хоть и сложны в настройке, но не менее интересны.

Схема усилителя

В этой статье рассмотрим процесс сборки весьма необычного усилителя, работающего в классе «А» и содержащего всего 4 транзистора. Эта схема разработана ещё в 1969 году английским инженером Джоном Линсли Худом, несмотря на свою старость, она и по сей день остаётся актуальной.

В отличие от усилителей на микросхемах, транзисторные усилители требуют тщательной настройки и подбора транзисторов. Эта схема – не исключение, хоть она и выглядит предельно простой. Транзистор VT1 – входной, структуры PNP. Можно экспериментировать с различными маломощными PNP-транзисторами, в том числе и с германиевыми, например, МП42. Хорошо себя зарекомендовали в этой схеме в качестве VT1 такие транзисторы, как 2N3906, BC212, BC546, КТ361. Транзистор VT2 – структуры NPN, средней или малой мощности, сюда подойдут КТ801, КТ630, КТ602, 2N697, BD139, 2SC5707, 2SD2165. Особое внимание стоит уделить выходным транзисторам VT3 и VT4, а точнее, их коэффициенту усиления. Сюда хорошо подходят КТ805, 2SC5200, 2N3055, 2SC5198. Нужно отобрать два одинаковых транзистора с как можно более близким коэффициентом усиления, при этом он должен более 120. Если коэффициент усиления выходных транзисторов меньше 120, значит в драйверный каскад (VT2) нужно поставить транзистор с большим усилением (300 и более).

Подбор номиналов усилителя

Некоторые номиналы на схеме подбираются исходя из напряжения питания схемы и сопротивления нагрузки, некоторые возможные варианты показаны в таблице:

Не рекомендуется поднимать напряжение питания более 40 вольт, могут выйти из строя выходные транзисторы. Особенность усилителей класса А – большой ток покоя, и, следовательно, сильный разогрев транзисторов. При напряжении питания, например, 20 вольт и токе покоя 1.5 ампера усилитель потребляет 30 ватт, не зависимо от того, подаётся на его вход сигнал или нет. На каждом из выходных транзисторов при этом будет рассеиваться по 15 ватт тепла, а это мощность небольшого паяльника! Поэтому транзисторы VT3 и VT4 нужно установить на большой радиатор, используя термопасту.

Данный усилитель склонен в появлению самовозбуждений, поэтому на его выходе ставят цепь Цобеля: резистор сопротивлением 10 Ом и конденсатор 100 нФ, включенные последовательно между землёй и общей точкой выходных транзисторов (на схеме эта цепь показана пунктиром).
При первом включении усилителя в разрыв его питающего провода нужно включить амперметр для контроля тока покоя. Пока выходные транзисторы не разогрелись до рабочей температуры, он может немного плавать, это вполне нормально. Также при первом включении нужно замерять напряжение между общей точкой выходных транзисторов (коллектор VT4 и эммитер VT3) и землёй, там должна быть половина питающего напряжения. Если напряжение отличается в большую или меньшую сторону, нужно покрутить подстроечный резистор R2.

Плата усилителя:

Плата изготовлена методом ЛУТ.

Собранный мной усилитель

Несколько слов о конденсаторах, входном и выходном. Ёмкость входного конденсатора на схеме обозначена 0,1 мкФ, однако такой ёмкости не достаточно. В качестве входного следует поставить плёночный конденсатор ёмкостью 0,68 – 1 мкФ, иначе возможен нежелательный срез низких частот. Выходной конденсатор С5 стоит взять на напряжение не меньшее, чем напряжением питания, жадничать с ёмкостью также не стоит.
Преимуществом схемы этого усилителя является то, что она не представляет опасности для динамиков акустической системы, ведь динамик подключается через разделительный конденсатор (С5), это значит, что при появлении на выходе постоянного напряжения, например, при выходе усилителя из строя, динамик останется цел, ведь конденсатор не пропустит постоянное напряжение.

labuda.blog

Схема усилителя мощности класса А 24Вт


Схема усилителя мощности класса А 24Вт

Схема усилителя мощности класса А 24Вт — показанная здесь схема высокоэффективного усилителя, выходной каскад которого работает в классе А и способен развивать выходную мощность более 24 Вт.

Схема усилителя собрана с использование десяти фирменных транзисторов. Пара, из которых 2N2222 установлены в дифференциальном каскаде усилителя, другая пара транзисторов 2N2907 выполняет защитные функции схемы. Еще два 2N2222 установлены в каскаде предварительного усиления. В выходном каскаде на радиаторах охлаждения установлены мощные четыре биполярных транзистора 2N3055.


Все электронные приборы с n-p-n переходом, то есть обратной проводимости, кроме пары 2N2907, они прямой проводимости с переходом p-n-p типа. Схема усилителя рассчитана на напряжение питания от 34v до 46v, но при этом необходимо взять во внимание номинальную мощность постоянных резисторов и рабочее напряжение конденсаторов установленных в усилителе. Выходной каскад аппарата в состоянии покоя имеет ток в пределах 1.6 ампера, настройка схемы производится с помощью переменного резистора R20 путем установки падения напряжения 0.75v на резисторе R25 включенного в эмиторную цепь выходного транзистора 2N3055, при токе покоя менее 1.6v. Очень маленький коэффициент нелинейных искажений, его не удалось точно измерить. Данный усилитель с потрясающим звучанием был разработан и испытан Марком Клинхансом из Южной Африки.

Технические характеристики:

  • Выходная мощность усилителя — 24 Вт;
  • Диапазон частот — 0.1-100кГц;
  • Напряжение на входе — 305мВ для 24Вт;
  • Усилитель мощности класс — A;

Если усилитель собран без существенных ошибок, то он сразу будет работать без каких либо особых настроек. Указанные на схеме детали все актуальны, именно в таком варианте аппарат проходил тестирование.

Сделай сам

usilitelstabo.ru

Простой транзисторный класса А

   Усилитель такого класса лучший вариант для истинных ценителей музыки. Теплый звук, по параметрам близкий к ламповому звучанию может стать отличным пополнением в вашей домашней аудиосистеме. Данная схема была успешно повторена многими радиолюбителями и до сих пор не имеет аналогов по звучанию и простоте. Создавая эту схему, автор, гениальный Джон Линсли-Худ придерживался к пословице — гениально то, что просто, и создал один из самых качественных (если не самый качественный) транзисторный усилитель мощности низкой частоты. 

   Сама схема собрана всего на 4-х транзисторах, максимальная мощность схемы доходит до 15 ватт (если чуть поднять напряжение питания). Схема может работать с динамическими головками от 4-х Ом (хотя и с головками 2 Ом работает тоже неплохо. Усилитель работает отлично даже со значительным разбросом номиналов пассивных компонентов. Входной конденсатор подбирается исходя от вашего вкуса, от его емкости зависит чувствительность усилителя к низким частотам (чем больше емкость, тем ниже частота пропускания). 

   Выходной конденсатор желательно подобрать с напряжением 25 Вольт и более, емкость 2200-4700 мкФ. Не критичны и сами транзисторы, но для наилучшего звучания следует использовать германиевые транзисторы. Для раскачки выходного каскада можно использовать отечественный КТ803 (самый оптимальный вариант), хотя можно и другие — КТ817/815 или аналогичные. В выходном каскаде можно использовать биполярные транзисторы серии 2SC5200 от производителя TOSHIBA, можно также ставить отечественные КТ803 или 805 в металлическом корпусе.

   Мощность усилителя будет зависеть от входного напряжения. На схеме приведена также небольшая табличка, в которой указаны номиналы некоторых компонентов. Эти компоненты подбираются исходя от сопротивления динамической головки и напряжения питания. Усилитель относится к категории ультралинейных усилителей класса А, КПД не более 25%. Для получении 10 ватт, вам нужен блок питания с мощностью 50-70 ватт.


Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

amplif.ru

Ультралинейный усилитель класса А на отечественных транзисторах – ldsound.ru

Вариант усилителя на отечественных транзисторах. По сути я ничего нового не придумал, просто давно хотел собрать данный усилитель, но на многих ресурсах отзывы о нем были не очень хорошие.

О схеме очень мало отзывов, в основном только негативные. Жалобы в основном о малом потреблении тока, слишком искаженный выходной сигнал и т.п.

Сначала были найдены все оптимальные замены транзисторам. Все транзисторы использовались отечественного производства. Травить плату не было возможности, поэтому как всегда на помощь пришла макетка.

На плате была собрана вся схема, а выходные транзисторы через провода припаяны к основной плате.

В начале для выходного каскада использовал транзисторы КТ805, затем 819 и остановился на КТ803А – самый лучший вариант для этой схемы.

Схема планировалась для стандартной колонки на 4 Ом, поэтому некоторые номиналы схемы нужно подобрать под свои нужды.

Выходной конденсатор на 3300 мкФ с напряжением 16-50 В, входной по вкусу (от 0,1 мкФ до 1 мкФ).

Для питания использовал аккумулятор от бесперебойника, с ним усилитель развивает до 8 Вт, это уже чистейшая мощность, без хрипов, искажений и гулов.

За свою практику собрал немало усилителей мощности. Еще год назад, эталоном звука для меня были микросхемы СТК, затем была повторена схема Lanzar и она долго не уступала свои позиции, но несколько дней назад этот усилитель вышел на первое место, оставив позади знаменитого ланзара.

Широкий диапазон воспроизводящих частот – еще одно достоинство этой схемы, хотя частоты ниже 30 Гц усилитель не сможет воспроизвести. Усилитель предназначен для широкополосной акустики, и для качественного звучания в первую очередь нужны качественные колонки. Хотя многие могут не согласится, но очень советую использовать отечественные головки 5 – 10 ГДШ с бумажным или поролоновым подвесом. После чистого класса “А” даже музыкальный центр будет звучать не так хорошо, как раньше.

Выходные транзисторы усилителя греются не так страшно, как говорилось в некоторых форумах, лично у меня без теплоотвода они поработали 10 минут на максимальной громкости, температура не превышала 70-80 °C.

Странно то, что усилитель настолько качественный, что без подачи входного сигнала в колонках нет никакого шума или гула, словно усилитель выключен и включается только при подаче сигнала на вход.

Не советуется поднимать напряжение питания более 20 В, при 18 В усилитель показал 14 Вт – чистой синусоидальной мощи, но потреблял при этом 60 Вт, что для класса «А» вполне нормально.

В дальнейшем планируется собрать еще один канал, уж больно понравился этот усилитель, рядом с ним даже музыкальный центр дурно звучит.

ОбозначениеНоминалКоличествоПримечание
T1

КТ361Г

12N3906
T2

КТ801А

1КТ630Д, КТ602А, 2N697
Т3, Т4

КТ803А

2MJ480
С1100 мкФ1 
С20.22 мкФ1 
С3220 мкФ1 
С4470 мкФ1 
С53300 мкФ1 
С60.1 мкФ1 
R1

39 кОм

1 
R2100 кОм1 
R3

100 кОм

1 
R4

220 Ом

1 
R5

2.7 кОм

1 
R6

8.2 кОм

1 
R7

47 Ом

10.5 Вт
R8

180 Ом

11 Вт
R9

2.2 кОм

10.5 Вт
R10

10 Ом

11 Вт

Печатные платы.

Автор: АКА КАСЬЯН, по материалам: cxem.net

ldsound.ru

Однотактный усилитель JLH 1996 Джон Линсли Худ усилителя класса А,транзисторы

Доработки оригинальной схемы – усилитель JLH 1996 от автора Джона Линсли Худа

 

(… По прошествии двадцати пяти лет с момента появления в аудио прессе знаменитой схемы (усилитель JLH) ее автор — Джон Линсли Худ опубликовал большую статью с вариантами улучшений своей оригинальной конструкции. Доработки, приведенные ниже основаны на опыте тысяч радиолюбителей и одновременно — почитателей качественного звучания, собравших эту оригинальную схему

Оба усилителя: оригинальный, собранный по схеме 1969 года и обновленный, собранный в 1996 году и сейчас в 2016 поражают качеством звучания и являются сильными конкурентами ряду современных намного более дорогих, чем они – промышленных изделий. Усилитель А класса JLH вторгается в «запретную нишу» для транзисторных конструкций, ламповых усилителей и по качеству звучания вполне с ними соперничает.

Большая часть статьи Джона Линсли Худа посвящена идее создания транзисторной схемы, звучащей не хуже, а в отдельных местах – лучше ламповой. Джон описывает особенности работы ламповых схем, их достоинства и недостатки по сравнению с транзисторными. К самой схеме 1996 года, это отношение не имеет, поэтому я позволю себе эту часть статьи упустить…)

Оригинальная схема 1969 года до сих пор остается актуальной и часто воспроизводится энтузиастами — любителями высококачественного звучания практически без изменений. Транзисторы MJ480, MJ481 для выходного каскада, производившиеся в далеких 70 годах морально устарели и сейчас их очень сложно найти, их без проблем можно заменить на более современные и надежные транзисторы типа 2N3055.

Для достижения минимума искажений усилителя коэффициент усиления тока базы входного транзистора Tr4 должен быть выше коэффициента усиления Tr3. По абсолютной величине коэффициент передачи первого транзистора должен быть не менее 200, а второго не менее 150, и чем больше суммарный h31э этой пары, тем меньше суммарные искажения. Идеальный вариант: 250 – 300 для Tr4 и 150 – 200 для Tr3.

Один из вариантов модернизации выходного каскада – применение в качестве выходных Tr1 и Tr2 составных транзисторов типа MJ3001 (дарлингтонов) снижает уровень искажений на полной мощности с 0,1 до 0,01% (на частоте 1 кГц). Если смотреть спектр искажений, то у усилителя с составными транзисторами на выходе доминирует, как и в оригинальной схеме 1969 года вторая гармоника и он очень походит на спектр искажений лампового усилителя. При уменьшении выходной мощности с 10 до 1 Вт уровень искажений падает до таких величин, что фиксировать их с помощью измерителя гармоник становится невозможным.

Красивые цифры в звукотехнике это хорошо, и снижение искажений в 10 раз по идее должно приводить к улучшению звучания… Однако, прямое сравнение усилителя с выходным каскадом, собранным на обычных транзисторах 2N3055 с выходным каскадом, собранным на составных — MJ3001 показало прямо противоположный результат! Звучание усилителя на составных транзисторах типа MJ3001 и им подобных было явно хуже… И это — при искажениях усилителя на составных транзисторах в десять раз меньше чем у первоначального варианта…

 

(… Появился первый «эзотерический» результат, известный как: «не все то золото, что блестит». Малопонятный человеческой логике эффект, когда искажения по приборам ниже, а звук при этом явно хуже был замечен не только автором, а сотнями любителей, пытавшимися улучшить оригинальную разработку. Применение составных транзисторов в выходном каскаде этой конкретной схемы по приборам уменьшало уровень искажений в десять раз, но однозначно ухудшало звук…)

 

Улучшения схемы

 

  • Разнообразные колонки у людей требуют установки индивидуального тока покоя транзисторов выходного каскада. Для оперативности и удобства его регулировки желательно включить в цепь базы транзистора Tr2 подстроечный резистор.
  • Для исключения из схемы дорогостоящего выходного конденсатора и расширения полосы частот вниз желательно перевести схему на двухполярное питание.
  • Выходную мощность желательно увеличить с 10 до 20-30 Вт, так как не у всех любителей музыки имеются высокочувствительные колонки.
  • Блок питания по возможности должен быть стабилизированным и собранным на современных компонентах.

 

Я попробовал альтернативные типы выходных транзисторов и улучшенный метод подстройки тока покоя выходного каскада. В выходной каскад я ввел дополнительный транзистор Tr5, включенный по схеме источника стабильного тока. При этом его базовую цепь запитал от простейшего стабилизатора напряжения, собранного на стабилитроне D1 и резисторе R4. Для оперативной регулировки тока покоя между анодом стабилитрона и плюсовым проводом питания поставил подстроечный резистор RV4 номиналом 4,7 кОм, который через резистор R7 номиналом 3,3 кОм подключил к базе этого дополнительного транзистора. Теоретически такое изменение схемы должно было улучшить параметры усилителя, но измерения показали лишь незначительное снижение нелинейных искажений, при этом разницы в звучании я не услышал вообще…

Далее я попробовал перевести усилитель JLH 1996 на двухполярное питание. Это позволило избавиться от дорогостоящего высококачественного разделительного конденсатора большой емкости на выходе усилителя (По современным аудиофильским канонам – чем меньше разделительных конденсаторов встречается на пути сигнала, тем лучше звучание усилителя).

Самым простым и эффективным способом модификации усилителя мне виделся перевод его выходного каскада в двухтактный режим. Это позволяло поднять выходную мощность, но потребовало бы применения цепей коррекции на высоких частотах из-за изменения коэффициента усиления выходного каскада и увеличившихся фазовых сдвигов. Этих изменений мне не очень хотелось, так как это нарушало саму однотактную идеологию первоначальной конструкции.

С момента опубликования в 1961 году в журнале Wireless World моей статьи, качественные транзисторные усилители создавались и создаются на основе каскадов, работающих в классе АВ и В. Наряду с высоким КПД и повышенной выходной мощностью им свойственны многие недостатки. Мой подход к разработке усилителя – применить выходной каскад, работающий в классе А, который лишен «болезней» транзисторных каскадов класса В, с их переключательными искажениями и т.д.

Исходная конструкция выходного каскада, работающего в классе А состоит из одного транзистора с резистором либо дросселем в коллекторе. К сожалению, у каскада с резистивной нагрузкой в коллекторе КПД не может превышать 12 %, а дроссель, повышая КПД до 18 % делает конструкцию усилителя неоправданно тяжелой и дорогой. Применение вместо резистора или дросселя в коллекторной цепи выходного транзистора второго транзистора, управляемого противофазным сигналом, позволило минимум в два раза поднять КПД. Суть идеи JLH – однотактный усилитель, работающий в классе А с активной нагрузкой в коллекторе выходного транзистора я оставил без изменений.

 

Выходная мощность

 

Чтобы повысить выходную мощность усилителя нужно поднять напряжение источника питания и увеличить ток покоя выходного каскада. Так как усилитель работает в неэкономичном классе А простое удвоение выходной мощности приводит к удвоению мощности потребляемой, и соответственно — выделяемой в виде тепла на выходных транзисторах. Попытки увеличить мощность еще больше, приводят к неоправданным затратам на радиаторы охлаждение выходных транзисторов и громоздкий и тяжелый блок питания.

Для построения усилителя с удвоенной выходной мощностью нужно обеспечить эффективный отвод тепла от транзисторов выходного каскада. Для этого требуются радиаторы с площадью поверхности не менее 2000 кв. см на каждый транзистор, а их в стереоусилителе – 4 штуки. При выходной мощности 20 Вт амплитуда выходного напряжения на нагрузке составляет 12 вольт, а ток покоя необходим не менее 2-х Ампер. В таком режиме на каждом выходном транзисторе рассеивается мощность более 40 Вт.

Современные транзисторы типа 2N3055 хорошо подходят для мощной версии усилителя. Они имеют максимальное паспортное напряжение КЭ 60 В, и ток коллектора 15 А, что позволяет каждому транзистору рассеивать около 100 Вт. Это конечно запредельный режим, и допускать рассеяние мощности более 50 Вт на каждый транзистор не следует. Проблема тут возникает не в максимальной рассеиваемой мощности транзисторов, а в способности передать это тепло от транзистора радиатору.

При указанных на схеме режимах, транзисторы 2N3055 работают, не заходя в область максимальных токов и напряжений и не требуют принятия дополнительных мер защиты. Однако включение предохранителей в цепи питания или нагрузки лишним не будет.

В обновленной схеме появился стабилизатор напряжения первого каскада на 15 В, предотвращающий проникновение фона в эмиттерную цепь транзистора Tr4. Смещение входного каскада, а за ним и нулевое напряжение на выходе усилителя задается подстроечным резистором Rv1. В случае применения стабилизированного питания первого каскада постоянное напряжение на выходе усилителя не превышает величины ± 50 мВ. Для минимизации ухода постоянного напряжения на выходе дополнительный транзистор Tr5 должен быть размещен на индивидуальном теплоотводе, не связанном с радиаторами выходных транзисторов.

 

Полоса рабочих частот

 

В первой версии усилителя полоса пропускания по уровню -3 дБ была не хуже 100 Гц – 250 кГц. Многие радиолюбители жаловались, что излишне широкая полоса пропускания не редко приводит к перегрузке усилителя промышленными высокочастотными помехами, наводимыми на вход усилителя. Для решения этой проблемы я ввел корректирующую цепь из конденсатора и резистора R3+C2, чем ограничил полосу пропускания сверху до 50 кГц. На качество звучания введенный фильтр никоим образом не повлиял. Для того, чтобы понизить граничную частоту до 7 Гц, на вход можно поставить вместо конденсатора С1 емкостью 0,47 мкФ, конденсатор емкостью 1 – 2 мкФ. При этом выходное сопротивление предыдущего каскада не должно превышать 10 кОм.

 

Результаты

 

Как инженер я предпочитаю ориентироваться в первую очередь на результаты измерений и спектров сигналов в особенности, чем на слуховые экспертизы разнообразных участников, участвующих в многочисленных тестах и сравнениях звучания моей схемы с другими конструкциями.

Проверка обновленного усилителя измерительными приборами показала присутствие не более 0,1 % искажений при максимальной выходной мощности. При уменьшении выходной мощности искажения плавно снижались до уровня, когда их уже невозможно было обнаружить имеющимися у меня приборами. В спектре искажений доминирует вторая гармоника, а сам спектр оказался быстро спадающим по амплитуде и весьма похожим на таковой у однотактных ламповых схем. Зато абсолютная величина искажений в моей конструкции была в несколько раз меньше чем у аналогичного по мощности лампового усилителя. Полученные результаты служат мне весомым доказательством правильности подхода к выбранной схемотехнике.

Обновленная схема показала высокую стабильность работы, отсутствие переходных процессов при испытании прямоугольными импульсами и полное отсутствие выбросов и паразитной генерации на реактивной нагрузке. При изменении питающего напряжения, тока покоя и характера нагрузки схема ни разу не возбудилась и не потребовала цепей высокочастотной коррекции.

При натурных испытаниях предлагаемый усилитель JLH 1996 звучал не хуже, а для отдельных экспертов даже лучше знаменитого лампового усилителя «всех времен и народов» собранного по схеме Williamson на самых лучших доступных мне комплектующих.

 

(… Для Джона Линсли Худа эталоном звучания и подхода к построению ламповой техники являлся двухтактный усилитель по схеме Williamson на революционных на то время по характеристикам и конструкции лампах КТ-66. Усилитель был охвачен неглубокой ООС и снабжен кенотронным блоком питания…)

 

Принципиальная схема Williamson на Рис.3:

 

P.S. При сравнимом качестве звучания с лучшими ламповым конструкциями усилитель JLH 1996 отличается предельной простотой, малой стоимостью комплектующих и их доступностью. Вы можете заказать у нас усилитель JLH 1996 с разной выходной мощностью под свою акустику или послушать и приобрести готовый аппарат. Для этого перейдите по ссылке.

 

Ссылки по теме

 

aovox.com

Однотактный усилитель в классе А – Поделки для авто

Классические усилители класса ЗЕН вроде бы уже давно в прошлом, но радиолюбители в последнее время часто воспроизводят подобные схемы. Данный класс усилителей имеет превосходные частотно-динамические показатели. Знаменитый усилитель Марка Хьюстона дает отличный звук, хотя в некоторых своих роликах эту схему неоднократно рекомендовал не повторять.

Но с использованием хороших современных комплектующих картина сразу улучшается. Получается однотактный усилитель класса А, в котором усилительным элементом является достаточно мощный полевой транзистор. Мощность усилителя достигает до 5 ватт, думайте это мало? наоборот для усилителей класса А такая мощность очень велика. Желающие развеять сомнения могут собрать схему самостоятельно и убедиться.

Единственный недостаток схемы, как и всякого усилителя класса А – низкий КПД, величина которого составляет максимум 15-20%. Следовательно остаток первоначальной энергии расходуется на нагревание транзистора и ограничительного резистора.

Эту схему справедливо называют усилителем без деталей, так как ее элементная база содержит всего несколько компонентов, хотя несмотря на это придется много времени уделить магазинам электроники, чтобы их раздобыть. Основу работы понять нетрудно.

Самый «нагреваемый» элемент в схеме – резистор, расположенный на плюсовой шине, который рассеивает 60-65% суммарной мощности, выделяя тепло, поэтому его следует брать большой мощности, порядка 40 ватт. Используются полипропиленовый конденсатор и пленочный конденсатор параллельно выходному электролиту на 10 мкФ.


Усилитель настраивается переменным резистором на 100 кОм, задающим на затворе полевого транзистора напряжение смещения. Его рекомендуется взять многооборотным, поскольку даже незначительное отклонение от нужного сопротивления может привести к ненормальной работе усилителя мощности в целом.

Номинал резистора сопротивлением 15 Ом может на 5 Ом отклоняться в большую или меньшую сторону, но это не критично. Его эффективная мощность должна составлять не менее 40 Ватт, ибо основная часть начальной мощности (около 65%) рассеивается на этом резисторе в виде ненужного тепла, а остальное на транзисторе. Все остальные компоненты в схеме не перегреваются.

Силовым элементом, который также и является усилительным элементом является полевой транзистор. Его можно брать и низковольтным и высоковольтным. Если будете использовать низковольтные полевые транзисторы, то подойдут транзисторы серии IRFZ20, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46 и т.д.. А если будете использовать высоковольтные, что более предпочтительнее, то советую брать хотя бы на 200-250 Вольт.

В моем варианте использован полевой транзистор серии IRF630, можно заменить и на IRF640, который тоже отлично порекомендовал себя. Емкость входного конденсатора не принципиальна, может отклонятся в ту или иную сторону на 50%. Можно использовать конденсаторы пленочного типа, с емкостью от 0,1 мкФ до 2 мкФ.

Если на выходе поставить пленочный конденсатор емкостью 5 мкФ вместо 10 мкФ, качество работы усилителя не страдает от этого.


Выходной электролит желательно подобрать на напряжение 25 Вольт, но в принципе подойдет на 16 В. Напряжение на плюсе этого конденсатора должно быть 12 Вольт относительно земли.


Полевой ключ обязательно устанавливается на теплоотвод, возможно для схемы потребуется принудительный обдув, поскольку резистор очень сильно нагревается (на нем без шуток можно сварить чашечку кофе).

Питать такой усилитель от не стабилизированных источников питания крайне не рекомендую.

Автор; АКА Касьян 

Похожие статьи:

xn—-7sbgjfsnhxbk7a.xn--p1ai