Транзисторный усилитель мощности НЧ 4-й группы сложности ;)

Всем доброго времени суток! Вот с чем я осмелюсь с Вами поделиться. Тема для многих известна, и понятна. В чём она состоит. Дальше чисто моё ИМХО.

Классы аудио-аппаратуры, транзисторы, лампы...

Давно любителям звука внушают – если лампы, то в любом проявлении, а если транзисторы, то чтобы их было o-очень много! Иначе лапового звука не добьёшься ).

Например советские стандарты сначала классифицировали аудио-аппаратуру по кассам 4-й, 3-й, 2-й, 1-й!, и наконец ВЫСШИЙ!!!

Что в принципе для ламповой аппаратуры отображало состояние вещей. Но потом, в транзисторную эпоху, какой-то умник предложил классифицировать всё по сложности.

То есть, чем больше деталей, тем аппарат лучше и соответственно дороже )!!! Значит усилитель в котором больше транзисторов и микросхем выигрывает в классификации перед теми, у которого деталей меньше.

А усилитель с очень простой схемой так это вообще 4-я группа сложности! И по их понятиям эта группа априори звучать не должна вообще. Так может лучше измерять класс аппаратуры вёдрами? Ведро деталей – 0-я; полведра -1-я и т.д…шутка ). Да и давно это кануло… Но осадок остался.

И как-то раз мне захотелось вернуться в старые времена, когда транзисторы были ещё не так распространены (времена  господствования ламп) и вспомнить о тех усилках, которые собирали ещё на германиевых П201, П4,П203, МП39...

Тогда о кремнии мы даже не подозревали ). А низкие напряжения питания, да ещё появившиеся  комплементарные германиевые n-p-n транзисторы, позволявшие убрать трансформаторы,  как-то вселяло надежду ухода от ламп. Это потом стало трендом, что лампы непобедимы в звуке. Но вернемся к теме.

Прошло время, сменились поколения транзисторов и схемотехнических решений. Основным течением стало получение максимальных объективных параметров. 

Стали появляться монстороидальные схемы с сверхсимметричными структурами  суперглубокими ОООС, КНИ с исчезающе малыми процентами, полосы пропускания от 0 до 100000…. Гц, скорости нарастания 100… в/мкс, и.т.д.

Но чем больше бьются в угоду объективным измерительным приборам, чем больше усложняют схемы, тем больше субъективные уши напрягаются ).

И самое главное, как я считаю - это наличие в таких сложных схемах большого количества корректирующих конденсаторов, устраняющих их неизбежную неустойчивость.

Я так рассуждал: для расширения полосы частот и повышения скорости нарастания выходного сигнала применяют чуть ли не СВЧ транзисторы. Логично.

Но схема неустойчива к возбудам, и начинается процесс убивания частотных свойств транзисторов обвешиванием цепей прохождения сигнала конденсаторами.

Что становится с ВЧ транзистором, если ему между коллектором и базой включить конденсатор? Да, частотные и скоростные свойства транзистора сильно страдают, он становится более низкочастотным.

Это как для быстрой езды купить феррари а сзади прицепить телегу. И вот происходит всем известный процесс – на входной каскад с одной стороны приходит хороший исходный сигнал, а с другой – задержанный трактом усиления сигнал обратной связи. Со всеми вытекающими…Помните про динамические искажения?

А что лампы? Человек воспринимает нечто другое, чем то, что показывают приборы. Для интереса почитайте Лихницкого. Какие в довоенном «телефункене» параметры? Мистика..?  Но то, что лампы звучат не с миллионными долями процента нелинейных искажений, а с нормальными полными процентами, и с АЧХ не до радиочастот, а нормальных килогерц, не останавливают упоротых биться за идеальный транзисторный усил., который  низвергнет лампы своими охренительными параметрами и разрабатывать всё более изощрённые схемотехнические навороты.

Но я о своём. Как-то раз мне пришло в голову попробовать древнюю транзисторную схему на современных элементах, естественно используя их открывшиеся дополнительные возможности.

Ясное дело, до такой крайности, как германиевые транзюки, я не дошел. Были использованы хорошие «быстрые» транзисторы.

Результат был получен потрясающий. Это была песня… Идея была верна – не гнаться за выжиманием максимальных параметров, а дать звуку просто пройти по тракту быстро, нигде не «зацепившись».

И еще. Моё мнение о лампостроителях, которые повторяют транзисторную архитектуру на лампах, и вынуждены обвешивать их фазокорректирующими конденсаторами, что люди специально добиваются от них классического «транзисторного» звучания. 

Принципиальная схема транзисторного УМЗЧ

Свою транзисторную схему я снабдил однополярным стабилизированным питанием и с разделительным выходным конденсатором (как в старые добрые времена).

ООС по постоянке и переменке складываются с входным сигналом в одной точке. На всю схему только один транзистор работает по схеме с ОЭ, что благоприятно сказывается на устойчивости, и делает ненужными корректирующие конденсаторы.

Он, разгруженный мощным  повторителем,  определяет всё усиление по напряжению. Этим объясняется и достаточно небольшая глубина ОС.

К тому же эта пара транзисторов, является довольно мощным линейным однотактным усилителем, имеющим токовое управление.

Принципиальная схема УМЗЧ на шести транзисторах в эмуляторе Electronics Workbench

Рис. 1. Принципиальная схема УМЗЧ на шести транзисторах в эмуляторе Electronics Workbench.

Входной эмиттерный повторитель обеспечивает преобразование входного напряжения в управляющий ток. Далее выходной повторитель - и в нагрузку. Как мне кажется, короче тракт усиления сделать невозможно. И уменьшить задержку сигнала ОС тоже. Хотя…В конце статьи я об этом приписал.

Вот самый простой вариант схемы. Чем не 4-я группа сложности – всего 6 транзисторов! На типы транзисторов внимание можно не обращать - я выбирал из того, что было в коллекции Workbench, а ему всё равно, какие напряжения и токи выдерживает тот или иной тип транзистора.

Даже такой примитив уже будет звучать прилично.

А дальше - уже 7 транзисторов. И больше не надо. Разве что параллелить выходные  для умощнения.

Принципиальная схема УМЗЧ на семи транзисторах в эмуляторе Electronics Workbench

Рис. 2. Принципиальная схема УМЗЧ на семи транзисторах в эмуляторе Electronics Workbench.

Эксперименты и реальное применение схем

По примерно такой схеме (естественно немного развив) я сделал несколько разных усилителей. Все они интегрированные и имеют схемы коммутации, стабилизации, автоматики и т.п.,  поэтому может показаться, что они сложны. Но я речь веду только об усилителе мощности.

На этом я впервые испытал возможности данного схемного решения.

Рис. 3. Вариант 1 - интеграция УМЗЧ в корпус с эквалайзером, 2х75вт/4ом.

Вот как можно использовать никому не нужную вещь;)  Причем даже штатная начинка не пострадала! Его только немного «причесать» и может кому пригодится.

Следующий вариант: вес 7.4кг, 2x170Вт/4Ом, 2x100Вт/8Ом. Питание - 92В, стабилизированное.

Вариант 2 - УМЗЧ 2x170Вт/4Ом, 2x100Вт/8Ом

Рис. 4. Вариант 2 - УМЗЧ 2x170Вт/4Ом, 2x100Вт/8Ом.

Ушел он от меня, даже фото нутра не осталось. Там ещё планировалось гнездо “Phones”, даже положение переключателя пустует, но… не осилил:)))
 
Третий экземпляр: вес 3,8кг; 2х75Вт/4Ом, 2х45Вт\8Ом. Питание - 62В стабилизированное. Малыш. Я его хочу попробовать ещё и как гитарный.

Вариант 3 - Малыш выдающий 2х75Вт/4Ом, 2х45Вт\8Ом

Рис. 5. Вариант 3 - Малыш выдающий 2х75Вт/4Ом, 2х45Вт\8Ом.

«Ламповизатор» уже встроен, только кнопку управления усилением установить (пустое место на передней панели само просится его занять).

Четвертый экземпляр. Неброский, но самый лучший, Вес 6,3кг. Выходная мощность - 200 Вт на канал.

Рис. 6. Четвертый вариант реализации УМЗЧ на транзисторах (вид спереди).

Четвертый вариант реализации УМЗЧ на транзисторах (вид со стороны разъемов)

Рис. 7. Четвертый вариант реализации УМЗЧ на транзисторах (вид со стороны разъемов).

Фейс не оформлен по причине трудностей технического характера.

Большая часть элементов питания и автоматики находится в подвале шасси снизу. Там ещё был симисторный нормализатор питания с отводами от первички, но я потом посчитал это вредным излишеством. Ведь 1,7 вольта падения на симисторе тоже деньги;)

Третий и четвертый делались как референсные, легкие и компактные, которые можно носить с собой в сумке, например для сравнительного прослушивания.

При этом они имеют вполне «взрослые» характеристики: выходная мощность последнего на 4 Ома - не менее 200 ватт на канал (до прогрева трансформатора я получал неискаженных 250 Вт), на 8 Ом не менее 120 Вт. При этом его звучание превосходит все немногочисленные доступные мне усилители (Arcam, NAD, Fisher…).

Вот полная схема последнего:

Принципиальная схема четвертого варианта УМЗЧ с выходнйо мощностью 2х200Вт на 4Ом

Рис. 8. Принципиальная схема четвертого варианта УМЗЧ с выходнйо мощностью 2х200Вт на 4Ом.

В стиле Workbench )

Термомодуль (термостат) поддерживает стабильность симметрии выходного сигнала в широком диапазоне рабочих температур. Это же однополярка…

А вот доводить ли до ума пятый, сомнения появились. Кому такой монстр нужен? Динамики я и предыдущим попортил.

Ожидалось: вес порядка 9,5-11кг, мощность расчетная номинальная 2х450Вт/4Ом, 2х250Вт/8Ом, максимальная 2х550Вт, 2х290Вт. Питание усилителя мощности - 140В стабилизированное.

Да и в последнее время на лампы отвлекся.  Может быть закончу его, если только разживусь полкиловаттными басовиками. Или кому может понадобится.

Не завершенный УМЗЧ - пятый вариант, 2х450Вт/4Ом, 2х250Вт/8Ом

Рис. 9. Не завершенный УМЗЧ - пятый вариант, 2х450Вт/4Ом, 2х250Вт/8Ом.

Кстати, меня заинтересовало схемное решение двуполярника NAD (он без дифкаскада на входе). И следующим моим экспериментом возможно, будет попытка применить модифицированную мной схему УМ усилителей NAD:

Схема транзисторного УМЗЧ с двуполярным питанием

Рис. 10. Схема транзисторного УМЗЧ с двуполярным питанием.

Может это подойдет для него. Тогда назову его усилителем 3-й группы сложности.  Придется ради мощи чем-то пожертвовать. Надеюсь не слишком фатально.

Детальки не все указал, может с кем придется ещё пообщаться та эту тему :)

В завершение

И ещё. Самый на мой взгляд большой недостаток таких схем, это невозможность реализации обычной защиты выходных транзисторов по мощности. В одной полярности реализуемо, в другой – будет дым.

Поэтому эксплуатировать их нужно аккуратно: не коротить, и сильно не перегружать. Правда были мысли, но схемы сильно разрастались, и не факт, что без потерь. Придется, как в древних усилителях применять триггерную защиту. Для домашнего применения пойдет.

Сомневающимся (типа, трансы мелкие) скажу - все ватты честные, все дело в…Хотя это отдельная тема.

Понятно, что хвалиться качеством поделок не приходится – всё делалось на коленках и на обеденном столе с помощью напильников и ручного инструмента. Но речь ведь идет о схемном решении.

И наконец. Есть у меня подозрение, что такое решение не я первый придумал. Когда-то давно в журнале, то ли «радио», то ли «радиолюбитель», то ли…, был обзор о выставке подобных устройств где-то в Москве.

И там некий пожилой товарищ выставил усилок, который наделал шороху. Там и фотка была. Схему он засекретил. И я бы так же сделал – покажи такую схему, тебя не то, что не допустили бы к прослушиванию, а осмеяли, унизили и вышвырнули с такого серьезного мероприятия. 

Все слушатели отметили, что стереобаза у него шире, чем у всех остальных! Но потом успокаивали друг друга, заподозрив наличие в той поделке некого расширителя стереобазы (типа химия).

А насчет просто высокого качества звучания, всё списали на класс А – «там же вентиляторы  - неспроста!»J. Хотя усилок был маленьким но мощным – какой там «А»!. Если кто нароет ту статью, сообщите, плс!.

Потом, подумав, я всё же нашел решение, как ещё более приблизить звук к идеалу. Идея пришла прямо при перечитывании своего же текста! Правда, массогабаритные показатели от этого подрастут (но это если не снижать выходную мощность). Но об этом только после экспериментов.

Ой, чую, как меня сейчас начнут бить! Они такое г…но даже на макете пробовать не станут! Ведь для нормальных грамотных людей всё и так понятно – так мало транзисторов звучать не могут (потому что, когда и много -  всё равно не звучат)!  Не то, что пара ламп…

А истина где-то там… 

73!

С ув. Васильев В.И. E--mail: vlivas[собачка]i.ua; vasigvlad[собачка]gmail.com

3 311 Транзисторные УНЧ
транзисторный УМЗЧ транзисторный УНЧ УМЗЧ УНЧ
Написать комментарий:

cashback