Транзисторные усилители звука с нетрадиционной и необычной схемотехникой
Схемотехника усилителей уже прошла в своем развитии виток спирали и сейчас мы наблюдаем "ламповый ренессанс".; В соответствии с законами диалектики, которые нам так упорно вдалбливали, следом должен наступить "ренессанс транзисторный".; Сам факт этого неизбежен, ибо лампы, при всей своей красоте, уж очень неудобны. Даже дома. Но у транзисторных усилителей накопились свои недостатки...
Причину "транзисторного" звучания объяснили еще в середине 70-х - глубокая обратная связь. Она порождает сразу две проблемы. Первая - переходные интермодуляционные искажения (TIM-искажения) в самом усилителе, вызванные запаздыванием сигнала в петле обратной связи.
С этим бороться можно только одним путем - увеличением быстродействия и усиления исходного усилителя (без обратной связи), что чревато серьезным усложнением схемы. Результат трудно прогнозируется: то ли будет, то ли нет.
Вторая проблема - глубокая обратная связь сильно снижает выходное сопротивление усилителя. А это для большинства громкоговорителей чревато возникновением тех самых интермодуляционных искажений прямо в динамических головках. Причина - при перемещении катушки в зазоре магнитной системы значительно изменяется ее индуктивность, поэтому импеданс головки тоже изменяется.
При низком выходном сопротивлении усилителя это приводит к дополнительным изменениям тока через катушку, что и порождает неприятные призвуки, ошибочно принимаемые за искажения усилителя. Этим же можно объяснить парадоксальный факт, что при произвольном выборе динамиков и усилителей один комплект "звучит", а другой - "не звучит".;
секрет лампового звука = высокое выходное сопротивление усилителя + неглубокая обратная связь.
Однако аналогичных результатов можно добиться и с транзисторными усилителями. Все приводимые ниже схемы объединяет одно - нетрадиционная и позабытая нынче "несимметричная" и "неправильная" схемотехника.
Однако так ли она плоха, как ее представляют?
УНЧ класса В
Например, фазоинвертор с трансформатором - настоящий Hi-End! (рис.1) А фазоинвертор с разделенной нагрузкой (рис.2) заимствован из ламповой схемотехники...
Рис. 1. Усилитель мощности на 5 транзисторах фазоинвертор на трансформаторе, Hi-End, да и только.
Рис. 2. Усилитель мощности на 6 транзисторах фазоинвертор с разделенной нагрузкой.
Рис. 3. Усилитель мощности на 5 транзисторах комплементарный выход.
Эти схемы сейчас незаслуженно забыты. А зря. На их основе, используя современную элементную базу, можно создать простые усилители с весьма высоким качеством звучания.
Во всяком случае, то, что мне доводилось собирать и слушать, звучало достойно - мягко и "вкусно". Глубина обратных связей во всех схемах невелика, есть местные ООС, а выходное сопротивление значительно.
Нет и общей ООС по постоянному току.
Однако приведенные схемы работают в классе B, поэтому им присущи "переключательные" искажения.
Усилитель НЧ класса А
Для их устранения необходима работа выходного каскада в "чистом" классе A. И такая схема тоже появилась. Автор схемы - J.L.Linsley Hood. Первые упоминания в отечественных источниках относятся ко второй половине 70-х годов.
Рис. 4. Усилитель мощности на 4 транзисторах чистый класс А.
Здесь тоже можно заметить фазоинвертор с разделенной нагрузкой и цепь вольтодобавки, как в схемах 2 и 3. Усилитель неинвертирующий и имеет очень широкую полосу воспроизводимых частот, поэтому при неудачном монтаже возможно появление самовозбуждения из-за паразитных обратных связей. В этом случае положение может исправить RC-цепочка на выходе усилителя.
Основной недостаток усилителей класса A, ограничивающий область их применения - большой ток покоя. Однако для устранения переключательных искажений есть и другой путь - использование германиевых транзисторов.
Их достоинство - малые искажения в режиме B. (Когда-нибудь я напишу сагу, посвященную германию.) Другой вопрос, что найти сейчас эти транзисторы непросто, да и выбор ограничен.
При повторении следующих конструкций нужно помнить, что термостойкость германиевых транзисторов невысока, поэтому не нужно экономить на радиаторах для выходного каскада.
Симбиоз германиевых транзиcторов с полевым
Рис. 5. Усилитель мощности на 4 транзисторах комплементарный выход.
На этой схеме - интересный симбиоз германиевых транзиcторов с полевым. Качество звучания, несмотря на более чем скромные характеристики, очень хорошее. Чтобы освежить впечатления четвертьвековой давности, я не поленился собрать конструкцию на макете, слегка модернизировав ее под современные номиналы деталей.
Транзистор МП37 можно заменить кремниевым КТ315, поскольку при налаживании все равно придется подбирать сопротивление резистора R1. При работе с нагрузкой 8 Ом мощность возрастет примерно до 3,5 Вт, емкость конденсатора C3 придется увеличить до 1000 мкФ.
А для работы с нагрузкой 4 Ом придется снизить напряжение питания до 15 вольт, чтобы не превысить максимальную мощность рассеяния транзисторов выходного каскада. Поскольку общая ООС по постоянному току отсутствует, термостабильность достаточна только для работы в домашних условиях.
Схемы УНЧ с плавающим питанием
Две следующие схемы имеют интересную особенность. Транзисторы выходного каскада по переменному току включены по схеме с общим эмиттером, поэтому требуют небольшого напряжения возбуждения. Не требуется и традиционная вольтодобавка.
Однако для постоянного тока они включены по схеме с общим коллектором, поэтому для питания выходного каскада использован "плавающий" источник питания, не связанный с "землей". Поэтому для выходного каскада каждого канала необходимо использовать отдельный источник питания. В случае применения импульсных преобразователей напряжения это не проблема.
Источник питания предварительных каскадов может быть общим. Цепи ООС по постоянному и переменному току разделены, что в сочетании с цепью стабилизации тока покоя гарантирует высокую термостабильность при малой глубине ООС по переменному току. Для СЧ/ВЧ каналов - прекрасная схема.
Рис. 6. Усилитель мощности на 4 транзисторах плавающее питание.
Рис. 7. Усилитель мощности на 5 транзисторах плавающее питание.
А И. Шихатов, a.k.a. Железный Шихман. iron.shikhman[a]yandex.ru.
Литература:
- Схемы 1,2,3,5 были опубликованы в журнале "Радио".;
- Схема 4 позаимствована из сборника В.А.Васильев "Зарубежные радиолюбительские конструкции" М.Радио и связь,1982, с.14...16.
- Схемы 6 и 7 позаимствованы из сборника Й. Боздех "Конструирование дополнительных устройств к магнитофонам" (пер. с чешск.) М.Энергоиздат 1981, с.148,175
Комментарии (1):
Я старый радиолюбитель собирал ламповые, транзисторные, класса А, а их у меня очень много. Закончил на микросхеме ТДА 1514А акустика дорогая 3500 уе. Так вот мое мнение, сабвуфер звучал хорошо только в туалете. очень много зависит от помещения где и как расположены колонки. а качество звука это вообще отдельная проблема как говорят кому поп а кому попадья.