Унч на полевых транзисторах класса а – Ультралинейный усилитель класса А — JLH-69г. — Усилители мощности низкой частоты (на транзисторах) — Усилители НЧ и все к ним

Содержание

Однотактный усилитель Хьюстона класса А на 2SK1058 MOSFET-е. ZCA — усилитель без деталей

Введение

Мне захотелось построить усилитель со следующими параметрами:

1. без ООС, так называемый вариант «0-NFB» (zero negative feed back)
2. чистый класс А
3. однотактный


Нельсон Пасс (Nelson Pass) проделал огромную работу в этом направлении при строительстве своего усилителя «Zen», но я решил пойти еще дальше! Я построю «Усилитель Без Деталей» — Zero Component Amplifier (ZCA).

Думаете, я пытался найти Священный Грааль в усилительной схемотехнике, этакий прямой кусок серебрянного провода, дающий чистое усиление без искажений?

Class-A 2SK1058 MOSFET Amplifier

Несомненно, чтобы усилитель назывался усилителем, он должен содержать активные компоненты, обеспечивающие усиление. Меня всегда восхищали однотактные ламповые усилители. Как такое вообще возможно? Посмотрите, одна лампа, пара резисторов и выходной трансформатор. Поэтому я и решил создать усилитель на полевом транзисторе, придерживаясь такой же простоты дизайна.

Один канальный полевой униполярный МОП-транзистор, пригодный для аудио, парочка резисторов и конденсаторов, и конечно же умощненный хорошо «профильтрованный» блок питанния. Схема такого усилителя представлена на рис. 1.


Рис. 1: Схема однотактного усилителя класса A на MOSFET-е

Применен полевик 2SK1058 от Hitachi. Это N-канальный MOSFET. Внутренняя схема и распиновка для 2SK1058 представлена на рис. 2.


Рис. 2: Hitachi 2SK1058 N-Channel MOSFET

Я использовал конденсаторы Sprague Semiconductor Group во входных цепях и большие электролиты на выходе с «бутербродом» из полиэстерного конденсатора на 10 мф. Все резисторы, если не указано иначе, на 0,5 Ватт. Четыре 10-ти Ваттных проволочных резистора работают в качестве нагрузки. Внимание, эти резисторы рассеивают около 30 Ватт и становятся чрезвычайно горячими даже при простое усилителя. Да, это класс А, а низкий КПД — расплата. Он съедает 60 Ватт, чтобы выдать ок. 5Вт! Мне пришлось использовать мощный и качественный радиатор с эффективным теплоотведением (0.784 °C/Ватт).


Фото 1: Печатная плата усилителя в сборе

Блок питания усилителя

Блок питания состоит из трансформатора мощностью 160 Ватт, нагруженного на 25-ти Амперный выпрямительный мост, и обеспечивает напряжени ок. 24 Вольт. Используется П-образный фильтр (конденсатор — дроссель — конденсатор) состоящий из электролитов на 10.000 Мф и 5-ти Амперных дросселей индуктивностью 10 мГн.

Рис. 3: Схема блока питания
Фото 2: Усилитель в сборе
Фото 3: Усилитель в сборе, вид сзади

Наладка усилителя

Смещение задаётся резистором на 1 мОм и потенциометром на 100 кОм. Просто установите потенциометром половину напряжения питания в точке соединения MOSFET-а и нагрузочного резистора.

Звучание

Я прослушивал мой усилитель с ламповым предусилителем на 12AU7, т. к. он обеспечивает наиболее чистый звук. Я понятия не имею об коэффициентах искажений этого усилителя и т.п. цифрах, лишь скажу, что у него точная звукопередача и деликатно текстурированный тембральный окрас.

Для работы с усилителем требуется высокочувствительная, эффективная аккустика, т. к. он выдаёт ок. 5 Ватт RMS (и до 15 Ватт на пиках, что я ясно наблюдал на экране осциллографа). Передача басса оказалась значительно лучшей, чем можно было ожидать от такого решения. Усилитель с легкостью раскачивает мои 12-ти дюймовые трех-полосные колонки.

Резюме

Усилитель удался. Конечно, не совсем «без деталей», но очень близко! Один 18-ти баксовый полевик надрывает задницу, чтобы подарить Вам офигенное впечатление от прослушивания. Не просите от него больше, чем ожидали.

Усилитель воспроизводит все аккустические инструменты с несравненным натуралистичным качеством. Простое джазовое трио, классический квартет или нежный мужской/женский вокал показывают то, для чего этот усилитель и был сделан — красоту!

Игорь Котов (Datagor)

Россия, Сибирь, г.Новокузнецк

Основатель, владелец и главный редактор Журнала практической электроники datagor.ru.
Founder, owner and chief editor of datagor.ru.

 

datagor.ru

Класс А на мощном полевом транзисторе

   Я хотел построить усилитель, с нулевой отрицательной обратной связью, чистого А класса. Нельсон Пасс сделал много работы в этой области со своими сборками. Я же планировал значительно упрощенный вариант такого усилителя. Конечно, там должны быть несколько активных компонентов, чтобы творение имело право называться называться «Усилитель». Всегда восторгался простотой несимметричнх ламповых усилителей. Пара ламп с резисторами к конденсаторами, плюс выходной трансформатор — вот вам секрет качественных усилителей, ведь под понятиям «качественный усилитель» не обязательно, чтобы последний был сложным. Пойдя по стопам ламповых усилителей был собран такой экземпляр. Активный компонент всего один — MOSFET транзистор, дальше пара резисторов и конденсаторов. Схема усилителя проста до безобразия. 

   В схеме использован транзистор 2SK1058 от Hitachi. Это мощный N-канальный полевой транзистор, который отлично справляется со своей работой. На выходе использовал мощный электролитической конденсатор, параллельно которому подключен неполярный конденсатор с емкостью 10мкФ. 

   На входе питания стоят четыре мощных резистора на 10W каждый. Эти резисторы резисторы были подобраны с наименьшей индуктивностью. Их можно заменить проволочными резисторами или вообще — ниромовой проволокой с нужным сопротивлением. Но желательно применение резисторов с минимальной индуктивностью. Сопротивление каждого резистора составляет 15 Ом (при мощности в 10W каждый). Резисторы были подключены последовательно, чтобы увеличить сопротивление. Если есть, то советуется использовать один резистор с указанными параметрами. В итоге мною были использованы 4 резистора с сопротивлением 15 Ом. При параллельном соединении мы получаем один резистор на 7,5 Ом но уже 20W. Они становятся чрезвычайно горячими, на них рассеивается до 40 Ватт мощности, поэтому желательно отдувать с них тепло при помощи кулера Да, класс такого усиления очень неэффективный, но качество…. Схема пожирает более 20 ватт, чтобы отдавать только около 4,8 чистых ватт. Я использовал радиатор рассчитанный на 0,784 ° С / Вт

   Источник питания — 24 Вольт, мощность трансформатора 160 ватт. Диодный выпрямитель (мост) использован на 25 Ампер. Выходное напряжение фильтруется при помощи мощного электролитического конденсатора с полезной емкостью 10000μF. Для фильтрации ВЧ помех использованы дросселя на 5 Ампер, индуктивность порядка 10mH. Смещение осуществляется подстроечным резистором на 100к и подбором резистора на 1МОм. На стоке транзистора должно быть напряжение, которое ровно половине питания. Таким образом, усилитель полностью настроен. Мною были собраны два канала сразу, которые играют очень хорошо. 

   Монтаж был выполнен в самодельном корпусе. Все платы использовались макетные, поскольку не ожидал, что придется все собрать в корпусе. Сами транзисторы греются не очень сильно, поскольку вся основная мощность рассеивается на резисторах. Мощность такого усилителя не велика, но он может стать главным аудио-усилителем в вашей домашней музыкальной системе.

Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

amplif.ru

Усилитель Класса А усилитель JLH Джона Ли Худа John Linsley Hood усилители класса А

Новое — это хорошо забытое старое

 

Последние несколько лет наблюдается волна интереса к знаменитому усилителю Джона Линсли Худа (John Linsley-Hood). Повышенный интерес к JLH обусловлен тем, что интернет-магазины и аукционы Hi-End начали предлагать множество вариаций этого усилителя в готовом виде и в виде комплектов для домашней сборки. На многочисленных форумах по электронике и звукотехнике проводятся бурные обсуждения предложенной более 40 лет назад схемы и способов ее улучшения применительно к сегодняшней компонентной базе.

Нередко лейбл «JLH» навешивают на конструкции, ничего общего с легендарным оригинальным усилителем не имеющие. Предлагаю разобраться в достоинствах и недостатках этого усилителя класса А и его поразительно изящной, и простой схемотехнике. Усилитель этого талантливого инженера из Англии, созданный почти 50 лет назад дожил до сегодняшнего дня пережив несколько реинкарнаций, и сегодня, в конце 2016 года он, по-прежнему будоражит воображение настоящих аудиофилов.

Первая публикация схемы появилась в журнале «Wireless World» в 1959 году. Перевод основной идеи схемы John Linsley-Hood:

 

«В последнее время издания для любителей качественного звучания опубликовали множество схем усилителей на транзисторах, большинство из которых малопригодны для повторения ввиду чрезвычайной сложности для повторения среднестатистическим радиолюбителем. Мощность предлагаемых к повторению транзисторных усилителей как правило многократно завышена, что совершенно не требуется для комфортного прослушивания музыки в обычной комнате. Повышенная мощность тянет за собой необходимость применения дорогостоящих транзисторов и мощных блоков питания. До эры появления транзисторов огромной популярностью пользовались ламповые усилители фирм Mullard, Leak и другие обладающие выходной мощностью до 10-15 Ватт на канал, которой с лихвой хватало для воспроизведения практически любой музыки в условиях реальной жилой комнаты. Уровень громкости с колонками средней чувствительности и такой выходной мощностью усилителя в стерео-режиме получался даже больше необходимого. Инженеру Джону Линсли Худу пришла идея разработать простой для повторения, но максимально качественный усилитель класса А с разумной выходной мощностью и минимально возможными искажениями. Что он блистательно и осуществил»

 

Один из приверженцев максимально простых и линейных Hi-End усилителей класса «А» и по совместительству владелец фирмы «Pass Aleph» Нельсон Пасс (Nelson Pass) написал в своей статье, что усилитель Д. Ли. Худа даже спустя 40 лет восхищает великолепным качеством звучания при предельно простотой конструкции.

 

Искажения и выходная мощность

 

В период 1947-1949 годов патриарх усилителе строения David Theodore Nelson Williamson написал в серии статей, опубликованных в том же журнале «Wireless World», что величина искажений для высококачественного звуковоспроизведения не должна превышать 0,1%. Основные искажения в ламповом усилителе вносит выходной трансформатор, а поскольку транзисторные конструкции могут обойтись без этого нелинейного элемента, то требования к транзисторным схемам можно ужесточить. Можно считать допустимыми не более 0,05% искажений, вносимых транзисторным усилителем при полной выходной мощности в полосе частот от 30 Гц до 20 кГц.

В связи с «гонкой мощностей» когда во главу угла ставились параметры усилителей, а их реальное звучание отодвигалось на второй план, подавляющее число разработок и воплощение их в готовых конструкциях было сосредоточено на усилителях класса «В» или «АВ». Потенциальный клиент читал отзывы об усилителях в аудио прессе и его глаза невольно наталкивались на эту «гонку параметров». На первое место ставились преимущества усилителей с характеристиками, изобилующие многими нулями: 0,01 – 0,001 % искажений, 100 – 200 – 300 Ватт выходной мощности, а не редко и больше. Эти цифры объявлялись «главными достоинствами» усилителей, а их цена напрямую зависела от количества нулей. Потенциальный покупатель усилителя намеренно ставился перед искусственно навязанным выбором, таким же, как в случае с автомобилями и рекламируемыми «преимуществами» с упором на мощность двигателя и максимальную скорость. В отличие от автомобиля, в усилителях выходная мощность и уровень искажений к реальному качеству звучания имеют очень опосредованное отношение. На звук гораздо большее влияние оказывает грамотно выбранная схемотехника, режимы работы каждого каскада и качество деталей.

 

По простому о классах «А» и «АВ»

 

Усилители класса А получили малое распространение в первую очередь из-за низкого КПД. При «гонке параметров» когда рынок требует от усилителя получение выходных мощностей 50 – 100 – 200 и более Ватт в канал применять режим класса А крайне невыгодное и неблагодарное мероприятие. Потребляемую мощность с этим режимом нужно смело умножить на три или четыре, и вся эта мощность, в отличие от полезной не идет на динамики, а преобразуется в банальное тепло. Соответственно для усилителя, работающего в классе А требуется блок питания в три — четыре раза мощнее аналогичного, работающего в классе АВ. Плюс, нужны огромные радиаторы, которые должны рассеять излишнее тепло. Себестоимость усилителя довольно сильно зависит от мощности блока питания и размеров радиаторов выходных транзисторов. В итоге усилители класса «А» получаются намного более дорогими и «горячими» в прямом смысле этого слова, по сравнению с аналогичными по мощности усилителями, работающими в классе АВ.

Вот этот маленький КПД усилителей класса А помноженный на «Горячесть» и высокую по сравнению с моделями класса «АВ» стоимость и предопределил малую распространенность этих на самом деле – замечательных конструкций.

Если абстрагироваться от желания получить сто ваттные мощности на выходе и смириться с повышенным тепловыделением, усилители класса А по звучанию уложат «на обе лопатки» абсолютно все другие модели усилителей с их техническими изысками. Как правило усилители класса А намного более просты схемотехнически, чем их собратья, работающие в других режимах. Режим работы А пришел из ламповых схем, которые отличаются от транзисторных намного более «коротким» трактом и малым количеством деталей. Платой за кажущуюся простоту является необходимость тщательного подбора каждого элемента усилителя класса А и высокие требования к качеству комплектующих.

Благодаря простой конструкции и малому количеству каскадов, усилитель класса А поддается точной настройке путем оптимизации работы каждого каскада и наилучшему согласованию каскадов между собой. В Усилителях класса АВ с их десятками и сотнями последовательно включенных звеньев, индивидуальная настройка каждого каскада в принципе невозможна. Для обеспечения приемлемых параметров в них приходится вводить глубокую отрицательную обратную связь, которая позволяя достичь заданных характеристик, при этом начисто «убивает» звук.

 

Особенности схемотехники JLH

 

Основная идея John Linsley-Hood, построение максимально простого усилителя, все каскады которого работают в классе А. В классе А транзисторы работают на максимально линейных участках своих характеристик, и имеют практически постоянную, хоть и немного повышенную температуру, при которой их параметры практически не «плывут». В классе А можно достичь очень хорошей симметрии плеч и избавиться от так называемых «коммутационных» искажений, ведь в классе А транзисторы в отличие от класса В и АВ вообще не выключаются.

Каскады класса А в однотактном включении с нагрузкой – резистором самые неэффективные по КПД в сравнении со всеми остальными вариантами включения транзисторов. Зато они самые линейные и самые «музыкальные». Путем замены резистора на дроссель или трансформатор можно повысить КПД и легко согласовать простейший каскад на транзисторе с практически любым следующим каскадом. Но это «палка о двух концах». Применив дроссель или трансформатор, мы получаем максимально качественно «звучащий» каскад, но при этом имеем в конструкции сложное, тяжелое и дорогостоящее моточное изделие.

Для упрощения и удешевления конструкции Джон Линсли Худ применил двухтактный выходной каскад с возбуждением противофазным сигналом, изображенный на Рис.1. Оптимальным решением здесь является применение каскада на транзисторе VT1 обратной проводимости (n-p-n), который для выходных транзисторов является фазоинвертором и управляет обоими плечами (верхним и нижним), собранными на транзисторах VT2 и VT3.

За счёт компенсации взаимной нелинейности характеристик транзисторов, это включение даёт низкие искажения даже без применения отрицательной обратной связи. Как бонус, низкое выходное сопротивление каскада на VT1 хорошо согласуется с довольно высоким входным сопротивлением каскадов на VT2, VT3.

 

Упрощенная схема усилителя JLH показана на Рис.2

 

Входной сигнал подается на базу транзистора VT1. С его коллектора инвертированный и усиленный сигнал поступает на базу транзистора VT2. Транзистор VT2 усиливает входной сигнал и формирует противофазные сигналы для выполненного на транзисторах VT3 и VT4 выходного каскада. Нижний выходной транзистор VT3 включен по схеме с общим эмиттером и усиливает как ток, так и напряжение. Верхний выходной транзистор VT4 включен по схеме с общим коллектором и усиливает только ток (это классический эмиттерный повторитель).

Резисторы R4-R5 задают напряжение смещения для транзистора VT1, резистор R3 формирует смещение выходного каскада. Резисторы R1-R2 задают глубину отрицательной обратной связи по току. Транзистор VT2 является сердцем этой схемы и применен здесь для управления выходным каскадом — элегантно и просто.

Нельсон Пасс являясь приверженцем максимально простых схем и коротких трактов, работающих в классе «А» обошёл стороной одну особенность представленной топологии. В своих конструкциях он применяет исключительно полевые транзисторы, которые управляются напряжением на затворе, в отличие от примененных Джоном Ли Худом биполярных транзисторов, управляемых током базы. И если в далеком 1959 году мощных серийных полевых транзисторов попросту не существовало и Джона Ли Худа можно понять, то Нельсона Паса понять сложно, по какой именно причине он не применяет в своих усилителях биполярные транзисторы.  Путем обращения к «коллективному» разуму армии любителей, повторивших конструкции как Нельсона Пасса, так и Джона Ли худа было «вычислено», что с полевыми транзисторами гораздо легче работать. Они менее капризны и для достижения искомых параметров не требуют вокруг себя «танцев с бубнами» (многомесячных настроек) как биполярные. Но тот же «коллективный разум» говорит о том, что биполярные транзисторы звучат все-таки лучше полевых… хотя это как раз не факт.

Выходной ток предыдущего каскада усилителя Джона Ли Худа является входным током для последующего. Ток коллектора транзистора VT1 является управляющим для транзистора VT2 и втекает в его базу. В других каскадах все происходит аналогично. Резистор R3 является источником стабильного тока и изменение тока коллектора транзистора VT2 полностью отражается на токе базы транзистора VT4. Такая топология построения «двойки» транзисторов делает условия их взаимного управления идеальными.

Вся идеология построения усилителя Джона Ли Худа подчиняется идее минимализма, в ней нет ничего лишнего…

Дизайн усилителя JLH родился в то время, когда эра усилителей на лампах близилась к своему завершению, транзисторы быстро вытеснили электровакуумные приборы практически из всех областей электроники. Не избежала этой участи и звуковая техника. Инженеры начали проектировать транзисторные усилители с оглядкой в первую очередь на параметры: высокую выходную мощность и предельно низкие искажения. Их разработки в большинстве своем были крайне сложны и отличались от ламповых схем применением многочисленных и глубоких обратных связей. А это, как в последствии выяснилось, качества звуку совсем не добавило.

За прошедшие 47 лет прогресс в электронной промышленности ушел далеко вперед. А вот про технику для воспроизведения звука такого сказать нельзя. За почти сто лет с момента изобретения электронного усилительного прибора – лампы, а за ней транзистора, вдруг выяснилось, что лучшее звучание имеют простые схемотехнические решения, известные уже много лет. И никакими современными технологическими изысками качество звучания почему-то не улучшается.

 

P.S. Усилитель JLH в отличие от конкурентов, воспроизводит почти «живую» музыку. Данный усилитель имеется в наличие. Так же Вы можете заказать аппарат в индивидуальной комплектации. Мощность усилителя JLH может варьироваться от 5 до 150 Вт на канал в классе А.

 

Ссылки по теме

 

aovox.com

Простой усилитель в классе А

   Все началось с того, что буквально недавно был приобретен нерабочий компьютер, точнее только системный блок. Блок был очень старым, ничего толкового в нем не нашел и решил разломать все и достать позолоченные выводы и компоненты. Уже ненужную материнскую плату решил выбросить, но тут на глаза попали два транзистора, на которые раньше не обратил внимания. Оказалось , что стояли там два довольно редких транзистора серии TIP168. Это транзистор по схеме Дарлингтона.

   Транзистор такой редкий, что кроме даташита никакой информации не оказалось, но и этого оказалось вполне достаточно. Это 100 ваттный составной транзистор прямой проводимости, который может обеспечивать очень большой коэффициент усиления входного сигнала. А где использовать такой транзистор, если не в звуковом усилителе! 

   Я даже представить не мог, что может в итоге получиться усилитель, который сможет сравниться с любой схематикой из линейки высококачественных УНЧ. Сама схема состоит из 4-х компонентов — два резистора, входной конденсатор и сам транзистор, пятый компонент (резистор на входе питания) использован только для ограничения входного напряжения.

Схема усилителя на одном транзисторе

   В итоге получился однотактный усилитель БЕЗ ДЕТАЛЕЙ, работает в чистом классе А, а КНИ тут меньше, чем в любом усилителе. Благодаря минимальному количеству используемых компонентов выходной сигнал почти не искажается даже при максимальной выходной мощности. К стати — такой малыш отдает полноценный 1 Ватт на головку 8 Ом. В качестве головки желательно использовать динамики от старых отечественных колонок, сопротивление которых 8-32 Ом , в моем случае головка 1ГДШ на 16 Ом. 

   Входной конденсатор напрямую связан и с качеством звука и с выходной мощностью, при использовании электролитов 1-4.7 мкФ у меня резко повысились искажения, поэтому остановился на пленке. При емкости 0,1 мкФ на выходе только СЧ и ВЧ, при этом выходная мощность в районе 0,3 ватт (сигнал подавал с планшетного ПК). 

   Чувствительность тоже на высоком уровне, никакой предварительный усилитель не нужен и может работать от сигнала звуковой карты ПК. Номинал входных напряжений 3-24 Вольт, оптимальное питание 9-12 Вольт. Ток покоя 150 мА, максимальный ток потребления 570 мА при напряжении 16 Вольт и величине входного сигнала 1.7 Вольт, получается, чтобы отдавать 1 ватт выходной мощности, усилитель потребляет целых 9 ватт! КПД примерно составляет 9-10%, мда…

   Это один из немногих усилителей, который не искажая может на максимуме громкости передавать любую мелодию (классика) — Бах, Моцарт, Бетховен, Чайковский, Хачатурян. 

   Усилители с такой выходной мощностью обычно работают совместно с наушниками, но этот усилитель отлично может работать и в качестве полноценного домашнего усилителя — скажем для ПК, мощность самое оно! 

   К большому сожалению, нет аппаратуры для расценки реального качества схемы, все, что имеется — осциллограф, который показывает полную схожесть входного и выходного сигналах сигнала на частотах 1-20 кГц, ниже 1 кГц не проверял. В дальнейшем схематика будет доработана, поскольку для такого мощного ключа, 1 ватт выходной мощности явно не предел. Если вы новичок и хотите собрать усилитель, который был бы одновременно и простым и качественным, то вы читаете правильный материал, проще не бывает, а качество на самом высоком уровне!

   Можно использовать и составные ключи обратной проводимости, но не забываем сменить полярность питания. Схему нужно питать от стабилизированного блока питания или аккумулятора. 

   Совсем недавно мною был собран усилитель Марка Хьюстона, хочу заметить, что выходная мощность в случае усилителя Хьюстона составляет 5 ватт, но если сравнить качество, то данная схематика на порядок качественней. С уважением — АКА КАСЬЯН.

ВИДЕО РАБОТЫ УНЧ

Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

amplif.ru

Усилитель JLH Джона Линсли-Худа (John Linsley-Hood) класса А. Схема и настройка УНЧ.

В последнее время я всё чаще ловлю себя на неприятной мысли — чем более дорогой и продвинутой аппаратурой я отовариваюсь,
тем большее меня постигает уныние с примесью чувства обиды, в связи с нерациональностью потраченных дензнаков.

Вроде и многоканальный звук — совсем не лишний атрибут, и встроенная система коррекции с измерительными микрофонами, эквалайзерами
и регуляторами фаз должна сделать своё дело, и 50-ти килограммовые колонки известного американского производителя просто не имеют право
расстраивать, а нет — распаковываешь всё это добро, соединяешь акустическими проводами из монокристаллической меди, калибруешь,
отстраиваешь, ставишь диск «Dark Side Of The Moon», который наивно считаешь эталоном звукозаписи и…


Я, конечно, всё понимаю, акустика должна «прогреться», «пропукаться» и только после этого она порадует всем, на что способна.
Однако через несколько лет работы, прогревания и пропукивания этой современной системы, звучать она не стала лучше
старенького стереофонического усилителя Philips в большом металлическом корпусе вкупе с замечательными колонками Pioneer HPM-100.

К чему это я?

А к тому, что не зря в последнее время наблюдается волна интереса радиолюбителей к усилителям, разработанным в далёкие 60-ые годы,
которые, даже спустя 50 лет удивляют энтузиастов великолепным качеством звучания и предельной простотой конструкций.

Одним из таких устройств является усилитель JLH Джона Линсли Худа (John Linsley-Hood), работающий в классе А.

Схема была опубликована в 1969 году.

Усилитель этот однозначно порадует умельцев, решившихся на его изготовление, естественным и прозрачным звучанием, присущим в основном
ламповой технике. Звучание это не будет столь радикально ламповым, как у усилителя на полевых транзисторах, схема которого
приводилась на странице
ссылка на страницу, но всё равно даст ощутимую фору большинству современных AV-ресиверов.

Странное дело, но в многочисленных источниках и форумах наряду с бурными обсуждениями предложенной более 40 лет назад схемы,
не было замечено каких либо внятных инструкций по настройке и налаживанию устройства.


Этот пробел мы решительно устраним, тем более что ничего сложного здесь нет.

R7 выбираем номиналом 100 Ом. Вместо R8 впаиваем подстроечный резистор, сопротивлением 1,2кОм.
Для того, чтобы выходные транзисторы не накрылись медным тазом, убеждаемся в том, что крутилка стоит в положении, соответствующем
максимальному значению этого сопротивления (1,2 кОм).

Подключаем источник питания.

Резистором R2 устанавливаем напряжение в точке соединения выходных транзисторов, равным половине напряжения источника питания.

И только теперь, подключаем амперметр в разрыв провода, идущего к коллектору транзистора VT3, и посредством R8 увеличиваем
ток покоя выходных транзисторов In до значения, приведённого в таблице на схеме.

На самом деле, в связи с несимметричностью выходного каскада, оптимальным, с точки зрения получения наилучших
параметров усилителя, будет напряжение в точке соединения выходных транзисторов, несколько отличающееся от Uпит/2. В связи с этим,
после проделанных выше манипуляций, имеет смысл подключить нагрузку, генератор, осциллограф и выставить точное значение этого напряжения,
добиваясь симметричного ограничения выходного сигнала при максимальном входном.

Транзисторы MJ480 слишком древние, для того чтобы их можно было с лёгкостью прикупить в ближайшем магазине, однако замена их на КТ803А
мне кажется не слишком удачной — я бы предложил более правильные 2N3055.

В качестве VT2 можно применить 2SC5706, КТ630, BD139.

С приобретением 2N3906 проблем возникнуть не должно, хотя ничто не мешает впаять на их место и КТ3107.

Транзисторы VT1 VT2 надо стараться отбирать с коэффициентом усиления по току (h31) — не менее 100 и зорко следить, чтобы
значения максимальных допустимых напряжений Uк-б и Uк-э этих полупроводников превышали напряжение источника питания.

Габариты радиаторов выходных транзисторов могут оставить неприятный осадок у радиолюбителя, никогда не сталкивающимся с
усилителями, работающими в классе А.


Их надо рассчитывать, исходя из мощности, рассеиваемой на транзисторах, и равна она P=Uпит*In на оба транзистора, либо P=Uпит*In/2,
если выходные транзисторы стоят на разных радиаторах.

И под конец дам бесплатный, но очень практичный совет — не пытайтесь искать модификации этой простой, но крайне удачной схемы,
даже если они исходят от самого автора — работать будут, но значительно скучнее оригинала.

А на следующей странице полюбуемся на схему ещё одного легендарного усилителя из 70-ых — УМЗЧ HITACHI с выходным
каскадом на полевых транзисторах.









 

vpayaem.ru

Однотактный усилитель JLH класс А усилителя JLH усилители класса А транзисторов

Однотактный усилитель JLH класс А подробно

 

На Рис.1 представлена оригинальная схема усилителя в том виде, в каком она была опубликована в 1969 году:

Общее усиление этой схемы около 600 при разомкнутой цепи отрицательной обратной связи. Когда цепь обратной связи замкнута, усиление определяется отношением сопротивления резисторов (R3 + R4) / R4. Для указанных в схеме номиналов общее усиление около 13, а отрицательная обратная связь имеет глубину около 34 дБ. При этом выходное сопротивление усилителя JLH составляет не более 0,16 Ом.

Полное сопротивление (импеданс) электролитического конденсатора С3 на звуковых частотах крайне мало, если сравнивать его с сопротивлением резистора R4, соответственно, его влиянием можно пренебречь. Для постоянного тока С3 имеет бесконечное сопротивление и благодаря этому через резистор R3 обеспечивается 100% отрицательная обратная связь, жестко стабилизирующая режимы работы транзисторов выходного каскада.

Резисторы R1, R2 совместно с конденсатором C1 образуют источник стабильного тока. Ток покоя выходного каскада, работающего в классе А, изменяется подбором соотношения резисторов R1 и R2. Усилитель чувствителен к изменению сопротивления нагрузки и для получения от него максимальной выходной мощности и минимума искажений для колонок сопротивлением 4, 8 или 16 ом номиналы резисторов R1 и R2 и конденсатора С1 должны быть различными.

Резисторы R6 и R5 задают рабочую точку (смещение) первого каскада. Изменением номинала резистора R5 нужно добиться установлению на выходе (точке Х) усилителя JLH половины напряжения источника питания. При выходном постоянном напряжении равном половине напряжения питания усилитель отдает максимальную мощность с минимальными искажениями.

Топология усилителя JLH очень лаконична и изящна: Первый каскад с общим эмиттером, за ним идет фазоинверсный каскад и потом двухтактный выходной каскад работающий в классе А.

 

Сопротивление нагрузки и номиналы элементов

 

Перевод оригинального текста Джона Линсли Худа:

(…Кремниевые транзисторы NPN, сделанные по планарной технологии прекрасно работают на высоких частотах, что способствует устойчивой работе усилителя на реактивную нагрузку, которой является акустическая система. (это пишет Джон Линсли Худ в 1969 году про недавно освоенные промышленностью биполярные транзисторы с граничной частотой 4 МГц). Мне не удалось найти комбинацию значения емкости и индуктивности для нагрузки, которые бы привели к возбуждению усилителя. В своих экспериментах я заметил, что нагрузка со значительной индуктивностью может привести к неустойчивости усилителя. Для устранения возможного самовозбуждения усилителя достаточно зашунтировать резистор R3 конденсатором небольшой ёмкости. При этом полоса рабочих частот несколько ограничивается выше 25 кГц…)

Усилитель без проблем работает с нагрузкой сопротивлением от 3 до 16 Ом. Для получения максимальной выходной мощности и минимума искажений номиналы нескольких резисторов и конденсаторов следует изменить. Оптимальные номиналы резисторов и конденсаторов для разных сопротивлений нагрузки указаны в Табл.1:

В таблице указана зависимость необходимого напряжения питания, тока покоя, входного переменного напряжения и номиналов отдельных элементов от сопротивления нагрузки. При напряжении питания свыше 30 Вольт транзистор Tr 3 типа 2n697 нужно заменить на транзистор типа 2n1613, а входные транзисторы Tr1 и Tr2 типа mj480 на тип mj481.

Чтобы усилитель не перегревался, выходные транзисторы должны быть установлены на радиаторы с площадью поверхности не менее 1500 кв.см. на выходной транзистор. Каждый выходной транзистор в постоянном режиме рассеивает мощность от 17 до 25 Ватт. Это плата за простоту схемы, режим работы выходного каскада в классе А и высокое качество звучания.

Усилитель JLH имеет небольшое входное сопротивление и для его согласования с предыдущими устройствами и получения минимальных искажений выходное сопротивление предварительного усилителя или CD плейера должно быть низким, и не превышать нескольких кОм.

 

Подбор транзисторов

 

Джон Линсли Худ провел множество экспериментов, чтобы выяснить, как зависят искажения и выходная мощность усилителя от характеристик транзисторов. Автор выяснил прямую зависимость величины искажений от идентичности коэффициентов усиления пары выходных транзисторов. При этом, чем точнее были подобраны транзисторы по коэффициенту усиления и обратному току коллектора в выходном каскаде, тем меньше были нелинейные искажения усилителя. Искажения довольно сильно зависели и от абсолютного значения статического коэффициента передачи тока транзисторов. Чем больше был h31э, тем меньше были искажения.

Минимальные искажения и максимальное качество звучания были достигнуты применением в выходном каскаде тщательно подобранной пары выходных транзисторов с коэффициентом усиления по току не менее 100. В фазоинверсном и первом каскадах усилителя так же потребовался жесткий отбор транзисторов по максимальному значению статического коэффициента усиления.

При этом марка транзисторов и фирма производитель на конечные параметры усилителя влияла намного меньше, чем идентичность характеристик и высокий статический коэффициент усиления.

Замена входного транзистора 2N4058 компании Texas Instruments на 2N3906 от Motorola ни на характеристики, ни на звучание существенного влияния не оказала. Чего нельзя сказать о их статическом коэффициенте усиления. Так со значением этого параметра во входном каскаде = 150 искажения усилителя были на 30 % больше, чем с транзистором, имевшим h31э = 250.

Максимальное влияние на уровень искажений усилителя JLH оказывают транзисторы выходного каскада. В таблицу сведены результаты экспериментов Джона Линсли Худа для транзисторов с разными коэффициентами усиления (h31э) Табл.2:

Согласно таблице, общие нелинейные искажения усилителя JLH минимальны, когда коэффициенты усиления базового тока (h31э) транзисторов в выходном каскаде максимальны по абсолютному значению и равны между собой. Если возможность точно подобрать транзисторы отсутствует, то транзистор с наибольшим коэффициентом усиления нужно использовать в нижнем плече в качестве Tr1. Наименьшие искажения были получены при подборе транзисторов с идентичными коэффициентами усиления не в статическом режиме, а при токе коллектора близким к току покоя.

Измерения показали, что при мощности усилителя, близкой к максимальной в спектре искажений доминирует вторая гармоника, а сам спектр искажений довольно быстро спадает с частотой. На экране осциллографа наблюдалась картина весьма похожая на таковую у ламповых усилителей, работающих в классе А.

 

Характеристики и звучание

 

Автор тщательнейшим образом измерил основные характеристики усилителя:

Амплитудно-частотная характеристика усилителя оказалась абсолютно линейной в диапазоне частот от 50 Гц до 90 кГц Рис.2:

Выходная мощность от частоты практически не зависела Рис.3:

Коэффициент гармоник на самых нижних частотах плавно увеличивался из-за влияния конденсатора С3. Зависимость коэффициента гармоник от частоты представлена на Рис.4:

 

Зависимость искажений от выходной мощности усилителя на частоте 1кГц Рис.5:

Полученные Джоном Ли Худом характеристики усилителя были далеки от установившихся в то время стереотипов с их многими нулями после запятой. Но они очень походили на характеристики ламповых усилителей и вселяли уверенность в правильности конструкторского подхода.

Для сравнения качества звучания этого усилителя класса А с другими аппаратами был устроен сравнительный тест. В качестве эталонного Джон Линсли Худ применил собственноручно построенный ламповый усилитель по схеме «Williamson». Для сборки лампового усилителя были применены наиболее качественные (из имевшихся на то время) компоненты: трансформаторы, лампы, пассивные элементы. Ламповый усилитель был тщательно настроен и перед тестами прогревался больше недели.

Контрольная группа слушателей, среди которых присутствовали звукорежиссеры и музыканты в «слепом» тестировании этих двух усилителей не смогла выявить явного лидера. Тогда автором был устроен тест шести различных усилителей: промышленных и авторских, ламповых и транзисторных, работавших в классах А и в АВ. Так же в тесте присутствовали оба усилителя Джона Линсли Худа: ламповый «Williamson» и новый транзисторный JLH.

При быстром переключении между разными усилителями (когда не приходилось физически пере присоединять акустические системы и источник сигнала к разным аппаратам) удалось выявить некоторые нюансы в их звучании. При общей схожести звучания транзисторного JLH и лампового «Williamson» у транзисторного JLH самые верхние частоты оказались лучше проработанными, а бас был намного «плотнее».

Звучание усилителей класса А и АВ различались намного сильнее. У транзисторного JLH явно отсутствовала «жёсткость» на верхних частотах, особо заметная в звучании струнных музыкальных инструментов. В целом звук усилителя JLH был открытым и лёгким. Стоит заметить, что у хорошего усилителя класса АВ недостатки проявляются только при прямом сравнении «лоб в лоб» с усилителями, работающими в классе А.

 

P.S. Транзисторный усилитель класса А JLH по КПД, массе, размерам и выделению тепла явно проигрывал усилителям класса АВ, но разница в их звучании того стоит!

 

Ссылки по теме

 

aovox.com

Усилители класса А

   Усилитель мощности звуковой частоты или усилитель низкой частоты, пожалуй самые повторяемые схемы в радиолюбительской практике. Как право начинающие радиолюбители, после успешного запуска мултивибраторной мигалки, сразу начинают думать про самодельный усилитель низкой частоты. Выбор схем огромное количество, но как право этот выбор останавливается на простых и доступных конструкциях маломощных НЧ усилителей. Очень часто начинающий любитель электроники выбирает микросхемы, как доступный и простой вид УНЧ. Очень широко применяются микросхемы из серии ТДА. Основной выбор лежит на микросхемах TDA2030, TDA2004, TDA2005, TDA1557, TDA1558, TDA1521 и аналогичным по простоте. Сам, как радиолюбитель, посоветую именно эти же микросхемы, зачем тратить лишнее время, нервы, финансы для создания аналогичных транзисторных усилителей. Микросхемные усилители обычно работают в классе АВ, отличаются достаточно высоким качеством звучания и стоят копейки. Сегодня мы будем рассматривать не выбор между лампами, транзисторами и микросхемами, а поговорим про достоинства и недостатки основных классов усилителей мощности.

 

   Начнем пожалуй по алфавитному порядку. Итак, усилители НЧ класса — А. Мы все прекрасно знаем, что усилители этого класса обладают самым лучшим качеством звучания. В этом классе ктивный элемент (так будем называть лампу или транзистор) открыт весь период сигнала, то есть практически не закрывается. Класс А – величина смещения заведомо больше любого возможного сигнала на входе усилителя. Это конечно влияет на потребление, поскольку транзистор вечно нагружен, следовательно он должен сильно перегреваться. У класса — А минимальные искажения. Единственный недостаток этого вида — маленький КПД. Схема потребляет в разы больше мощности, чем отдает, вся полезная мощность превращается в ненужное тепловыделение. Этот основной недостаток не дает возможность построить усилители повышенной мощности, поскольку простыми теплоотводами и кулерами для охлаждения не обойтись. В современной электронике мощность усилителей А-класса не превосходит 100-200 ватт, делать больше попросту нет смысла, поскольку в итоге получится не усилитель, а обогреватель или печка. Усилители класса А самые дорогие, применяются там, где нужен максимально качественный звук, без искажений. Чаще всего именно их делают истинные аудиофилы.

Понравилась схема — лайкни!

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ

Смотреть ещё схемы усилителей

       УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ          УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ  

   

УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ          СТАТЬИ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ   

    

amplif.ru