Компанию Magnat сложно назвать новичком на аудиорынке, но периодически она удивляет своей смелостью – берется за совершенно неведомые ей направления. И добивается успеха.
Бульдог - собака добродушная, но непреклонная. Именно бульдожья морда красовалась на логотипе Magnat с самого начала ее существования (правда, десять лет назад бульдог ушел с логотипа). Компания была основана в 1973 г. в Кельне инженером-энтузиастом Райнером Хаасом (Rainer Haas) и количество его сотрудников в то время не превышало 60 человек. В течение 70-х Magnat вошел в ряды ведущих производителей акустических систем, а в 1983-м вышел на рынок Car Audio. Автомобильная электроника - это то, с чем долгое время ассоциировался этот бренд, но в 2007-м спокойствие Hi-Fi-игроков было потревожено неожиданным дебютом.
Ламповый дебют
Двухтактный усилитель Magnat RV 1 унаследовал все лучшее от ламповой классики 60-70 гг. Топология строилась на малошумных двойных триодах 12AX7EH и лампах 12AU7 в предварительной секции, а также на пентодах EL34 в выходном каскаде. Даже имелся MM/MC-корректор на 4-х 12AX7EH. Идею о разработке полноценного лампового усилителя подсказал конструкторам экспорт-менеджер Audiovox Марио Лоде (Mario Lode), влюбленный в группу AC/DC. Вслед за RV 1 последовал удачный 50-ваттный усилитель RV 2 с тщательно отобранными в пары двойными триодами-драйверами 12AX7 (ECC82), 12AU7 (ECC82) и выходными тетродами 6550. Примечательно, что все лампы для усилителей были произведены в Саратове.
Первый гибридный лампово-транзисторный усилитель от Magnat - RV 1, выпускался в период с 2007 до 2012 года Еще одним смелым решением «магнатовцев» стала мысль о внедрении предварительного контура с двойными триодами ECC88 (6922) в выходные цепи SACD-проигрывателя, что привело к созданию модели MCD 850 с ЦАПом Burr-Brown PCM1796 и трансформатором с R-образным сердечником в блоке питания. Двойные триоды 6922 здесь не выступают в роли усилителей, а отвечают за преобразование сопротивления, позволяя получить низкий импеданс на выходе. То же самое относится и к CD-проигрывателю MCD 1050, использующему аналогичные лампы. Модель оснащена апсемплером, ЦАПом Burr-Brown и может работать как внешний ЦАП с входами S/PDIF и USB (24 бит/192 кГц).
Magnat RV 3: слушать часами
К 40-летнему юбилею Magnat в 2013-м появился флагман RV 3 (его обзор на сайте - ). Сандро Фишер (Shandro Fischer), руководитель по технической части (R&D), комментирует: «На самом деле мы обсуждали все возможные варианты, включая импульсное усиление. В какой-то момент нужно было принять решение, и тут сыграла роль персональная любовь к ламповой технике одного из наших руководителей. Но у нас не было иллюзий по поводу ламп: на них, также как и на транзисторах, можно сделать как хороший, так и плохой звук. Нам нравится гибридный дизайн, когда лампа используется в предусилителе. Возможно, она определяет всего 20% звукового характера, зато аппаратура с малосигнальными вакуумными приборами получается простой и надежной, и если все сделать правильно, музыку слушать часами приятно. А для нас это один из важнейших критериев».
Гибридный лампово-транзисторный усилитель Magnat RV 3 Модель RV 3 стала абсолютным воплощением концепции «гибридов» в линейке компании. Усилением на ее входе занимается секция SRPP (каскад с динамической анодной нагрузкой), обладающая мизерными искажениями и высокой линейностью. Здесь используется тщательно подобранная по характеристикам пара двойных триодов ECC82 российского производства, благодаря чему обеспечивается идеальная идентичность каналов с минимальным разбросом характеристик. Дискретный выход RV 3 собран на сильноточных транзисторах Toshiba. Открытый дизайн модели выполнен в индустриальном стиле и внешне похож на двигатель американских масл-каров, которые так нравятся шефу компании Шандро Фишеру. Веерообразные ребра двух симметрично расположенных на верхней панели радиаторов охлаждения напоминают иглы ощетинившегося ежа. Там же установлены ECC82, окруженные защитными кольцевыми башенками, кожух с силовым тороидальным трансформатором в 650 Вт и цилиндр, скрывающий набор конденсаторов БП.
Гибридный лампово-транзисторный усилитель Magnat RV 3 (вид сзади) Фрезерованную 8 мм алюминиевую панель RV3 делит пополам отполированная до блеска ручка моторизованного аттенюатора громкости ALPS, тоже выполненная из алюминия. В левой части фасада находится кнопка питания и регулятор баланса, в правой - селектор входов на герконовых реле, круглый OLED-дисплей, отображающий вход, и гнездо для наушников. Усилитель выдает 150 Вт на канал (8 Ом), а высокий коэффициент демпфирования позволяет ему работать фактически с любыми спикерами. Управлять RV 3 можно с помощью металлического пульта ДУ.
Гибридный лампово-транзисторный усилитель Magnat RV 3, лампа ECC82 (слева) и алюминиевый пульт ДУ (справа) Преимущества гибридной конструкции заключаются в том, что ламповый предварительный каскад помогает достичь естественного аналогового звучания, а транзисторный выход обеспечивает стабильность, точность, динамику и позволяет лояльней отнестись к выбору колонок. Вакуумные триоды RV 3 обладают линейной передаточной характеристикой, отличаются коротким спектром гармоник и высоким сопротивлением на входе, что помогает оптимизировать входной импеданс усилителя. В итоге удается получить натуральный оттенок звучания, вплетенный в паттерн характерной звуковой подачи современных усилителей с мощным транзисторным «выхлопом», гарантирующим точный и динамичный саунд. Кстати, Сандро Фишер убежден, что именно ламповые технологии станут «приманкой» для молодежи, поскольку даже сжатые файлы, пропущенные через триод, обретают шарм и благородство.
Гибридная демократия
Реализовать идею гибридных конструкций немецким инженерам также удалось в классической Hi-Fi-линейке усилителей (MA400, МА600, МА800, МА1000) и даже в более «демократичных» моделях - аудиосистеме МС 2, CD-ресивере МС 20 и SACD-ресивере MC 1.
Лампово-транзисторный MA 1000 мощностью 80 Вт на канал имеет более традиционный, в отличие от RV 3, дизайн. Его предварительный каскад построен на двух двойных триодах ECC82, прошедших 60-часовой фабричный прогрев. На выходе стоят транзисторы Toshiba. В БП установлены 4 электролита по 10000 мкФ и «тороидальник». В пару к MA 1000 рекомендуется соответствующий ему по параметрам CD-проигрыватель MCD 1050.
Гибридный лампово-транзисторный усилитель Magnat MA 1000 (со снятой крышкой) Усилители MA 800, MA 600 и MA 400 используют аналогичную лампово-транзисторную базу. Интегральник MA 800 отличается от MA 1000 мощностью (2 х 75 Вт при 8 Ом), имеет топологию схем типа «двойное моно», «пред» на лампах ECC82 и выход на сильноточных транзисторах Sanken. Каждый канал питается от отдельной обмотки тороидального трансформатора. На алюминиевой панели имеются окна для ламп и такие же элементы управления, как у MA 1000. Круглый OLED-дисплей оснащен парой индикаторов, указывающих на использование одного из входов MM/MC-фонокорректора. Модель MA 800 получила аналогичную коммутацию, но не имеет выхода предусилителя.
Две лампы ECC82 на входном каскаде Hi-Fi-усилителей Magnat линейки MA Младшие «гибриды» MA 600 (2 х 55 Вт, 8 Ом) и MA 400 (2 х 32 Вт, 8 Ом) отличаются другим дизайном, используют только одну лампу ECC82 в предварительном каскаде и тоже имеют полупроводниковый выход. В MA 600 встроен ЦАП Burr-Brown и модуль Bluetooth с поддержкой aptX для lossless-форматов. Присутствует полный набор аналоговых и цифровых входов, включая разъемы для MM-фонокорректора и асинхронный USB-порт (24 бит/192 кГц). Замыкающий серию MA 400 получил MM-фонокорректор с малошумными ОУ и инфразвуковым фильтром. В БП имеются два конденсатора по 10000 мкФ.
CD-проигрыватель Magnat MCD 1050 с ламповым предусилителем В линейку Magnat входит гибридный CD-ресивер MC 20 с одной лампой ECC88 во входном каскаде и микросхемами Thomson Audio на выходе. Модель собрана в алюминиевом корпусе с деревянными боковинами, имеет CD-привод, AM/FM-тюнер с RDS и развитую коммутацию, включая USB-порт, входной мини-джек, выход под сабвуфер и др. Встроенный усилитель развивает 30 ватт на канал. Доступен комплект MC 2, включающий в себя MC 20 и два полочных спикера. Гибридный SACD-ресивер MC 1 мощностью 2 х 60 Вт, оснащен аналогичной лампой на входе, а на выходе имеет транзисторы Sanken.
Гибридный CD-ресивер Magnat MC 20 Ставка компании Magnat на гибридные усилители принесла ей вполне заслуженный успех. В настоящее время Magnat выпускает компоненты для Car Audio, ДК, Hi-Fi и даже налаживает производство наушников - судя по последним данным из тестовой лаборатории в г. Пульхайм-Браувейлер недалеко от Кельна. Этот бульдог еще поучит молодых новым фокусам.
Качество ламповых усилителей в очень большой степени определяется качеством выходного трансформатора (конечно, если сама схема и другие компоненты на должном высоком уровне). И если для относительно маломощных усилителей (примерно до 10 Вт) размеры и стоимость выходного трансформатора ещё укладываются в разумные пределы, то для мощных конструкций это становится реальной проблемой.
Из-за нелинейного намагничивания железа и возможного насыщения выходной трансформатор имеет высокие нелинейные искажения , а также весьма неважные частотные и фазовые характеристики. Это всё, конечно, можно исправить путём введения отрицательной обратной связи , но, как известно, она улучшает параметры, но портит звук.
В последнее время у радиолюбителей большую популярность приобрели гибридные конструкции , где выходной трансформаторный каскад заменяется транзисторным каскадом . Это позволяет обеспечить согласование выхода усилителя с низкоомной нагрузкой и в тоже время избавляет схему от трансформатора и, как следствие, от искажений, вызванных нелинейностью железа.
Кроме того, такое построение схемы позволяет использовать усилительные приборы с наибольшей эффективностью — как известно, лампы являются высоколинейным усилителем напряжения и отлично подходят для входных каскадов. В тоже время транзисторы гораздо лучше усиливают ток и оптимально подходят для выходных каскадов усилителя. За счёт высоковольтного питания ламповые каскады позволяют получить сигнал большой амплитуды для раскачки выходного каскада, что существенно упрощает предварительную часть усилителя.
Схема гибридного усилителя Герхарда Хааса представлена на рисунке:
Увеличение по клику
Характеристики усилителя:
- Максимальная выходная мощность на нагрузке 4 Ом — 70Вт,
- Диапазон воспроизводимых частот 20Гц...100 кГц (-0,6 дБ),
- Входное сопротивление — 47кОм,
- Чувствительность — 1,5В,
- Уровень шумов - 185 мкВ,
- Уровень гармоник:
| выходная мощность | 10 вт | 50 вт |
| общий уровень гармоник: | 0,53% | 1% |
| 2-ой гармоники: | 0,37% | 0,83% |
| 3-ой гармоники: | 0,25% | 0,3% |
| 4-ой гармоники: | 0,02% | 0,03% |
| 5-ой гармоники: | 0,09% | 0,05% |
Лампы и их режимы работы были выбраны так, чтобы обеспечить небольшое усиление с разомкнутой петлёй ООС. Дело в том, что для стереофонического варианта в усилителе без обратной связи довольно сложно обеспечить равенство усиления каналов. Здесь для упрощения этой задачи введена неглубокая отрицательная обратная связь, чтобы она не сказывалась негативно на звучании.
Так как ламповые каскады не очень любят режим «холостого» хода и уж тем более режим короткого замыкания, для безопасной эксплуатации усилителя в схеме предусмотрена защита выходного каскада.
Ламповая и транзисторная части схемы довольно типичны. Так как выходной каскад является относительно низкоомной нагрузкой, то для его согласования со входным дифференциальным каскадом используется мощный пентод, способный обеспечить требуемый выходной ток с минимальными искажениями сигнала.
Для того, чтобы получить от входного каскада максимальное усиление при минимальной нелинейности и высокое подавление синфазных помех, в катодах лампы должен стоять линейный резистор бесконечного сопротивления. Обычно, это решается применением источника стабильного тока. Но, чтобы сильно не усложнять схему, для питания катодных цепей первой лампы автор использовал дополнительный источник питания с напряжением -68В. Полученное при этом значение номинала резистора R3 вполне достаточно для достижения высоких параметров входного дифференциального каскада. Компенсировать различие в параметрах триодов лампы Ro1 можно с помощью триммера P1.
Выходной каскад усилителя построен по симметричной двухтактной схеме на транзисторах Дарлингтона. Ток покоя (65мА) можно контролировать по падению напряжения на резисторах R34,R35, которое при указанных на схеме номиналах должно составлять 22мВ. Транзистор Т1 является стабилизатором тока покоя и должен быть закреплен на радиатор вместе с выходными транзисторами.
Так как выходные транзисторы имеют очень большой коэффициент усиления по току, то специальных мер для балансировки каскада не предусмотрено. За время эксплуатации усилителя выходное напряжение в режиме покоя не превышало 100мВ, что, как считает автор, абсолютно не критично для низкоомной нагрузки.
Из-за значительного различия напряжений питания ламповой и транзисторной частей усилителя реализовать общую отрицательную обратную связь по переменному и постоянному токам не представляется возможным. Как уже отмечалось ранее, в схеме присутствует лишь неглубокая ООС по переменному току для выравнивания коэффициента усиления каналов, которая не сказывается на звучании усилителя.
Для максимального разделения каналов желательно использовать моноблочную конструкцию для каждого канала. Источники питания, описанные ниже, позволяют это легко реализовать.
Схемы высоковольтного стабилизатора для питания ламп и стабилизатора цепей накала (для снижения уровня фона питающей сети) показаны на рисунке:
Увеличение по клику
Для повышения напряжения на выходе микросхемы 7805 до необходимого уровня используется «подпорка» из светодиода. Эта схема хорошо зарекомендовала себя за долгие годы эксплуатации.
Блок питания транзисторной части усилителя:
Увеличение по клику
Все блоки усилителя (кроме блока питания транзисторной части) монтируются на печатных платах. «Общие» выводы источников питания должны быть соединены вместе. На плате усилителя под резисторами R14-R16 для лучшего их охлаждения предусмотрены отверстия. Выходные транзисторы и транзистор стабилизации тока покоя (Т1) крепятся на радиатор через изолирующие прокладки.
Увеличение по клику
Настройка усилителя достаточно проста. После подачи напряжения накала и прогрева ламп можно подключать высокое напряжение. При этом конденсаторы С8 и С11 должны быть отключены!!! На вход усилителя подают сигнал с генератора и, повышая его амплитуду, добиваются ограничения сигнала (в районе 50В) на выходе ламповой части. Триммером Р1 регулируют симметрию ограничения, так как триоды в одном баллоне никогда не бывают идентичны на 100%. При наличии анализатора спектра регулировку ламповой части можно осуществить с его помощью, добиваясь триммером Р1 минимальных гармонических искажений.
Следующим шагом является проверка транзисторной части. Для этого отключаем питание ламповых каскадов, подаём низковольтное питание и замеряем напряжение на резисторах R34,R35. Оно должно составлять около 22 мВ, что соответствует току покоя в 65мА.
Если всё прошло успешно, восстанавливаем соединение ламповой и транзисторной частей усилителя — запаиваем С8 и С11 на свои места. Подключаем на выход в качестве нагрузки резистор номиналом 4 Ома и включаем усилитель. Подаём на вход сигнал от генератора и проверяем, что на выходе при амплитуде сигнала в 16 В нет видимых искажений. Это соответствует выходной мощности в 60 Вт. Как видно из приведенных данных, в спектре сигнала доминирует вторая гармоника, а сам спектр является быстроспадающим, что говорит о ламповом звучании схемы и доминировании триодов.
Транзисторные схемы малочувствительны к сопротивлению нагрузки, поэтому к выходу усилителя можно подключать нагрузку от 4 до 16 Ом. Правда, при нагрузке в 16 Ом выходная мощность составит немного больше 16 Вт, так как просадка напряжения питания транзисторной части из-за уменьшения токовой нагрузки также уменьшится. Это недостаток транзисторных схем по сравнению с ламповыми, где за счёт выходного трансформатора (с отводами вторичной обмотки) обеспечивается равная выходная мощность для нагрузок в 4, 8 и 16 Ом.
Так как транзисторные усилители не переносят короткого замыкания в нагрузке или длительные токовые перегрузки, в усилителе предусмотрена система защиты. За основу взята схема, разработанная компанией Siemens ещё в 1970 году.
Принцип работы системы защиты от короткого замыкания поясняет рисунок:
При указанных на схеме номиналах ток короткого замыкания ограничивается на уровне 8,8А.
Принцип работы схемы защиты от пиковых токов показан на рисунке:
Конденсатор С14 обеспечивает временную задержку срабатывания защиты, чтобы исключить ложные срабатывания на пиках музыкального сигнала и ограничивать только долговременные превышения. Диод D10 (D9) для снижения потерь должен быть диодом-Шоттки.
Применение такой системы защиты резко повышает надёжность усилителя.
Рисунки печатных плат и схемы расположения элементов забираем
Статья подготовлена по материалам журнала «Электор» (Германия)
Удачного творчества!
Главный редактор «РадиоГазеты»
Надеемся, что ваша домашняя аудиосистема пополнилась качественным из наших последних публикаций. Теперь пришло время задуматься об усилителе мощности. Сегодня мы предлагаем вам описание конструкции одного очень интересного гибридного усилителя . Автор Уим дэ Хэн назвал своё творение «MuGen». По-японски это означает бесконечность, ну а с технической точки зрения усилитель объединил в себе усилитель напряжения — Mu и усилитель тока — Gen, что и отражено в названии.
Сегодня ламповые усилители претерпевают второе рождение — появилось довольно большое количество как коммерческих, так и самодельных конструкций. К сожалению, наиболее достойные их образцы отличаются весьма нескромной ценой, которая обусловлена в частности необходимостью высокого напряжения для работы усилителя и наличием выходного трансформатора . Довольно высокое внутреннее сопротивление ламп не позволяет подключать к ним аккустическне системы непосредственно. А дешёвый выходной трансформатор посредственного качества сведет «на нет» все усилия по сборке усилителя, какими бы дорогими и качественными не были остальные комплектующие, как бы ни была хорошо проработана схема.
В гибридных усилителях выходной трансформатор заменяется транзисторным каскадом , который имеет низкое выходное сопротивление, что позволяет подключать нагрузку к выходу усилителя без каких либо ухищрений. Современные электронные приборы при этом позволяют получить весьма высокие характеристики и низкие искажения.
Параметры и схема усилителя MuGen:
- Входная чувствительность: 825 мВ (8 Ом) и 770 мВ (4Ом)
- Входное сопротивление: 300 kОм
- Усиление: 29 дБ (23 дБ с общей отрицательной обратной связью)
- Выходная мощность (при 1% THD):
- 70 Вт на нагрузке 8 Ом,
- 110 Вт на нагрузке 4Ом
- Коэффициент гармоник (THD) + шум:
- при выходной мощности 1 Вт / 8 Ом: <0,1%
- при выходной мощности 10 Вт / 8 Ом: <0,15%
- Коэффициент демпфирования: 20 (на 8 Ом нагрузки)
Схема усилителя представлена на рисунке:
Увеличение по клику
Входной каскад.
Для получения заданной выходной мощности входной каскад должен обеспечить усиление входного сигнала до амплитуды в 25В. Кроме того, из-за отсутствия общей отрицательной обратной связи этот каскад должен обладать минимальными искажениями при работе на нагрузку в 10кОм (входное сопротивление выходного драйвера).
Основываясь на своём опыте работы с лампами, автор выбрал для входной части усилителя дифференциальный каскад, что кроме всего прочего позволяет использовать его в качестве фазоинвертора и достаточно просто ввести в усилитель общую отрицательную обратную связь, если возникнет такая необходимость или желание поэкспериментировать. При этом сигнал ОООС подается отдельно от входного сигнала на сетку правого триода.
Так как катоды ламп первого каскада по переменному току соединены последовательно, это порождает местную обратную связь глубиной около 6 дБ, что снижает искажения каскада, но и снижает его усиление. Поэтому здесь необходима лампа с высоким коэффициентом усиления. Автор выбрал лампу ECC83 (аналог 6Н2П).
Источник тока в катодной цепи сделан активным, на транзисторах, что также существенно улучшает параметры каскада и позволяет простыми методами реализовать регулировку тока диф. каскада. Итоговое усиление первого каскада составляет 29 дБ.
Для включения в усилителе общей ООС необходимо замкнуть перемычку JP1. При этом общее усиление снизится до 23 дБ, но этого всё равно достаточно для получения заданной выходной мощности.
Напомню, что глубокая общая ООС улучшает параметры усилителя, но как показывают тесты, ухудшает его субъективное звучание. Глубина обратной связи в -6дБ является в этом случае хорошим компромиссом.
Недостатком использования ламп ECC83 во входном каскаде является их высокое выходное сопротивление — порядка 50кОм. Согласование с низкоомной транзисторной частью обеспечивает катодный повторитель на лампе ECC89 (аналог 6Н23П) с выходным сопротивлением около 500Ом.
После долгих экспериментов автор выбрал режим, обеспечивающий наименьшие искажение и позволивший согласовать оба ламповых каскада непосредственно, без разделительного конденсатора. Кроме того, это обеспечивает плавный рост напряжения (от 0 до 194 В) на катодном резисторе R7 при включении усилителя, благодаря чему конденсаторы С2 и С3 плавно заряжаются, что устраняет щелчки и негативное воздействие на транзисторную часть.
Разделительные конденсаторы.
Каскад усиления напряжения (ламповая часть) и каскад усиления тока (транзисторная часть) связаны между собой через разделительные конденсаторы. Без этого в схеме не обойтись, ведь напряжение на катоде лампы ECC88 около 194 В. К сожалению, эти конденсаторы существенно влияют на звучание усилителя.
Проведя тесты по прослушиванию данного усилителя, автор остановил свой выбор на конденсаторах ClarityCap серии SA, которые имеют очень хорошее соотношение цена/качество. Благодаря высокому рабочему напряжению (600 В), серия SA очень хорошо подходит для использования в ламповых схемах.
Топология печатной платы позволяет применить в конструкции качественные конденсаторы других производителей, в том числе Wima и Solen . Значение 3,3 мкФ выбрано для обеспечения спада АЧХ ниже 10Гц. Разделительный конденсатор совместно с входным сопротивлением транзисторного каскада составляют фильтр, частоту среза которого можно определить по формуле:
1 / (2π* 3.3 µF * 10 kOm)
Рабочее напряжение разделительных конденсаторов должно быть не менее 400В.
Выходной каскад.
Выходная ступень усилителя построена на биполярных транзисторах
. Конечно, можно было бы использовать и полевые МОП транзисторы типа
BUZ900P
или
2SK1058, но автор намеренно их отсеял. Выбранные транзисторы довольно часто используются в звуковых усилителях и при очень хороших характеристиках для аудио-применения они имеют весьма скромную цену и высокую надёжность.
Выходной каскад является квази-комплементарным, т.е. построен на транзисторах одинаковой проводимости в обоих плечах. Подобная конфигурация имела широкое распространение в 70-80-х годах из-за отсутствия доступных p-n-p комплементарных транзисторов. И, в общем-то... заслужила плохую репутацию. Но! Автор считает, что полностью комплементарных транзисторов не бывает в принципе, а потому, используя однотипные транзисторы можно добиться большей реальной симметрии плеч каскада. Известная фирма Naim использует в своих усилителях только такую конфигурацию выходного каскада.
Значение питающего напряжения составляет 38 В, что является оптимальным для этого выходного каскада и позволяет для 4— ом или 8 — ом нагрузки эксплуатировать усилитель без проблем.
Подробнее об элементах схемы.
Резистор R1 является сеточным резистором лампы V1a. Его значение не критично, но наличие обязательно! Резистор R2 совместно с входной ёмкостью лампы образует фильтр низких частот для защиты входа усилителя от помех. Аналогичную роль выполняет резистор R5 для катодного повторителя.
Номиналы резисторов R3 и R4 выбраны для получения на анодах ламп напряжения чуть больше 190В. При этом ток через каждую лампу составляет 0,8мА. Источник тока для диф. каскада построен на транзисторах Q6, Q7 для увеличения его внутреннего сопротивления. Светодиод задаёт опорное напряжение, а триммером Р1 можно удобно и с высокой точностью установить требуемый ток источника. Для питания генератора тока используется стабилизатор на микросхеме LM337.
При желании в схему можно ввести общую отрицательную обратную связь. Её глубина зависит от номиналов резисторов R6 и R8. При указанных на схеме значениях глубина ОООС составляет 6 дБ. Для повышения устойчивости параллельно R8 можно подключить конденсатор небольшой ёмкости (56пкФ). Если Вы не любите эксперименты или ярый противник отрицательной обратной связи, то элементы R6, R8, JP1, Cfb можно не устанавливать. Даже без общей ООС этот усилитель имеет очень низкие искажения.
Ток покоя лампы катодного повторителя выбран около 9 мА. Для снижения искажений и выходного сопротивления каскада этот тот желательно задавать побольше, но это может негативно сказаться на сроке службы лампы. Автор принял компромиссное решение.
Транзистор Q1 задаёт ток покоя транзисторного выходного каскада. Для обеспечения термостабилизации он должен быть закреплён как можно ближе к выходным транзисторам на общем радиаторе. Резистор P2 должен быть многооборотный и с надёжным контактом движка.
Резисторы R11, R16, P3 определяют входное сопротивление транзисторной части усилителя (при указанных номиналах оно составляет порядка 10 кОм). При использовании полевых транзисторов номиналы этих резисторов могут быть существенно увеличены. Триммер P3 служит для настройки «0» на выходе усилителя. Автор намеренно не использовал интегратор для этих целей, так как считает, что он негативно влияет на звучание.
Элементы R12/C4 и R20/C8 являются дополнительными фильтрами питания, и исключать их из схемы крайне не рекомендуется. Ёмкости конденсаторов С4 и С8 могут быть в пределах 220мкФ-330мкФ.
Транзисторы Q2 и Q4 образуют классический составной транзистор Дарлингтона , который даёт необходимое усиление по току. Транзисторы Q3 и Q5 образуют составной транзистор Шиклаи , имитируя комплементарный PNP транзистор. Так как Q4 и Q5 являются однотипными, то по мнению автора и комплементарность здесь достигается более полная. Для снижения искажений каскада Шиклаи обычно в него добавляют диод Баксандалла. Автор заменил его транзистором в диодном включении (на схеме обозначен Qbax), что позволило ещё больше снизить искажения выходного каскада. Измеренные искажения при 1 Вт выходной мощности с диодом составили 0,22%, а с транзистором 2SC1815, включенным диодом, всего 0,08%. При больших уровнях выходной мощности разница между диодом и транзистором уменьшается. Печатная плата позволяет установить транзисторы типов 2SC1815 или 2SC2073 или просто диод 1N4007.
Благодаря наличию местных отрицательных обратных связей, выходной каскад имеет низкие искажения и хорошую термостабильность. Резисторы R21 и R22 должны быть безындукционные и возможно меньших габаритов.
Элементы R23 и C7 формируют цепь Цобеля для обеспечения стабильности усилителя на частотах выше 100 кГц. Базовые резисторы R13, R17, R14, и R18 также предотвращают возможные возбуждения на высоких частотах. При ёмкостной нагрузке данного усилителя для повышения его устойчивости можно последовательно с выходом подключить индуктивность (как это часто делается). Катушка содержит 16 витков медного провода диаметром 0,75-мм, намотанных на оправке диаметром 6.3-мм или на резисторе 15 Ом мощностью 2 Вт.
Схема устройства защиты и задержки включения акустических систем показана на рисунке:
Увеличение по клику
Она обеспечивает задержку подключения АС через 30 секунд после включения усилителя и отключения их при появлении на выходе опасного постоянного напряжения. Для минимизации влияния на звук реле для этого блока необходимо выбрать с надёжными и качественными контактами.
Блок питания
Высоковольтная часть схемы питается от стабилизатора, построенного на микросхеме TL783. Входное напряжение должно составлять порядка 360В. Микросхема установлена на небольшом радиаторе и надёжно изолирована от корпуса. Выходное напряжение 315В устанавливается резисторами делителя R39/R40. Резистор R41 служит для разряда конденсаторов после выключения усилителя.
R42 / C27 и R43 / C28 являются дополнительными фильтрами для левого и правого каналов. После них выходное напряжение блока питания составляет 310В.
Если вы не сможете найти для C23 конденсатор типа Wima FKP1
(см. спецификацию) то лучше его исключите из схемы!
Увеличение по клику
Вторичная обмотка трансформатора Т1 с напряжением 30В используется для питания устройства защиты АС (не стабилизировано).
Напряжение накала соединяется с общим проводом (для уменьшения фона) через конденсатор . Оно не может быть непосредственно соединено с «землёй» так как на катоде лампы ЕСС88 напряжение составляет 194В, что больше предельно допустимого напряжение катод-сетка. Конденсатор легко решает эту проблему. Резистор R36 подбирается экспериментально, чтобы напряжение накала составляло ~6.3В.
Выходной каскад усилителя питается нестабилизированным напряжением 38В. Все трансформаторы в конструкции автора — тороидальные.
Конструкция.
Все блоки усилителя собраны на печатных платах. Каждый канал усилителя собирается на отдельной плате, так что для стерео-варианта их понадобится две штуки.
Автор гарантирует, что вы получите наилучшие результаты, если будите использовать именно те элементы, которые указаны в перечне (см. ниже). Между тем, ничто не мешает заменить их на другие аналогичные - имеющиеся в наличии или в плане эксперимента.
Увеличение по клику
Печатные платы усилителя рассчитаны на крепление транзисторов на радиаторы или основание усилителя (которое будет служить радиатором):
Увеличение по клику
Все соединительные провода должны быть соответствующего сечения и как можно короче.
На фото показан вариант крепления выходных транзисторов и транзистора термостабилизации:
Увеличение по клику
Обратите внимание, что все транзисторы изолированы от корпуса/радиатора. Для достижения наилучших результатов автор советует сначала закрепить транзисторы на радиаторы, затем согнуть их выводы под прямым углом, после чего вставить выводы в отверстия платы и закрепить её. Пропаивать выводы следует в самую последнюю очередь, когда транзисторы и плата будут окончательно спозиционированы относительно друг друга и закреплены.
В конструкции автора два больших радиатора используются как боковые стенки корпуса усилителя, на которых закреплены печатные платы каждого канала. В центральной части расположены тороидальные трансформаторы питания, плата блока питания и плата защиты АС:
Увеличение по клику
Для экономии места плата блока питания закреплена над трансформаторами:
Увеличение по клику
Для снижения уровня фона и помех все «общие» провода должны соединяться в одной точке, как показано на схеме:
Увеличение по клику
Налаживание усилителя.
Перед включением убедитесь, что транзисторы надёжно изолированы от радиатора/корпуса и друг от друга, полярность электролитических конденсаторов не перепутана, а лампы стоят на своих местах (они не взаимозаменяемы!)
Как отмечалось выше, усилитель имеет три органа регулировки:
- P1 устанавливает рабочий ток лампы ECC83.
- P2 контролирует ток покоя выходных транзисторов.
- P3 регулирует уровень постоянного напряжения на выходе усилителя.
Перед включением движок Р2 необходимо поставить в верхнее по схеме положение (замкнуть на коллектор Q1). Этим мы обеспечим минимальный ток покоя транзисторов после включения.
Триммер Р1 нужно выставить примерно на 800 Ом (выставляется перед запайкой в плату).
После включения усилителя без подачи входного сигнала и без подключения нагрузки, отрегулируйте триммером Р1 напряжение в контрольной точке ТР3, которое должно составлять 1,6В. При этом напряжение на катоде V2a должно быть 195 V (± 5%). Эти напряжения взаимосвязаны. Если какое-то напряжение сильно отличается от указанных, какую-то из ламп придётся заменить.
Затем триммером Р3 установите нулевое напряжение на выходе усилителя. Оно может находиться в пределах от -50мВ до +50 мВ. Это нормально. После этого триммером Р2 установите ток покоя усилителя в районе 100-150 мА. Для этого можно контролировать напряжения на резисторах R21 или R22, которые должны лежать в диапазоне 22 мВ-33 мВ.
После прогрева усилителя в течение получаса проверьте установленные значения и если нужно откорректируйте их.
В усилителе используется высокое рабочее напряжение. Помните о технике безопасности при работе с электричеством!!!
Заключение.
Несмотря на отсутствие общей отрицательной обратной связи, усилитель обеспечивает низкие искажения сигнала на малых уровнях мощности и хороший коэффициент демпфирования, что обычно является проблемой для усилителей без общей ООС.
Усилитель обладает великолепным звучанием с хорошей динамикой и высокой детальностью. Особенно бережно он обращается с микродеталями (сигналами малого уровня). При этом в звучании отсутствует ярковыраженный ламповый окрас.
MuGen воплотил в себе лучшее из двух миров — транзисторную динамику и ламповую теплоту звука (в пределах разумного, без транзисторной жёсткости).
Надо заметить, что этот усилитель эксплуатируется автором аж с 2007 года и пока ни один другой усилитель не превзошёл его по музыкальности!
Увеличение по клику
Перечень элементов.
Усилитель и блок питания
(Для стерео-вариант все детали надо взять в двойном количестве)
Резисторы
(1% металлоплёночные, мощностью 0,5Вт, если не указано особо)
R1 = 392 kОм
R2,R5,R12,R20,R32 = 1 kОм
R3,R4 = 150 kОм 2W (BC PR02 series)
R6,R15,R19,R45 = 100 Ом
R7 = 22 kОм 3W (BCPR03 series)
R8 = 2,43 kОм
R9 = 274 Ом
R10 = 560 Ом
R11 = 18 kОм
R13,R17 = 392 Ом
R14,R18 = 2,2 Ом
R16 = 20 kОм
R21,R22 = 0,22 Ом 4W (Intertechnik MOX)
R23 = 10 Ом 2W
R24,R26 = 182 Ом
R25 = 1,5 кОм
R27 = 3,3 кОм
R28,R29 = 1 MОм
R30 = 330 kОм
R31 = 10 MОм
R33, R34, R35 = 100 kОм
R36 = подбирается (примерно 0.22 Ом)
R37,R38 = 100 Ом 1W
R39 = 330 Ом
R40 = 82 kОм 3W
R41 = 150 kОм 3W
R42,R43 = 1 kОм 1W
R44 = 4,7 Ом
P1 = 2 kОм, многооборотный
P2,P3 = 5 kОм, многооборотный
Конденсаторы:
C1 = 100nF 400VDC
C2,C3 = 3.3мкФ 400VDC (ClarityCap SA 630V аудиофильского качества)
C4,C6,C8,C10 = 270 мкФ 50V (Panasonic FC)
C5,C9,C12,C14,C22 = 100nF 50V
C7 = 100nF (Vishay MKP-1834)
C11,C16,C17 = 10мкФ 50V
C13 = 47мкФ 50V
C15 = 1мкФ 250V (типа Wima)
C18 = 22мкФ 63V
C19,C20 = 47мкФ 25V
C21 = 220мкФ 50V
C23 = 2n2 (Wima FKP-1/700 VAC)
C29,C30,C31,C35 = 2n2 (Wima FKP-1/700 VAC)
C24 = 150мкФ 450V
C25 = 100n 450 VDC
C26 = 10мкФ 400V
C27,C28 = 22мкФ 400V
C32,C33,C34,C36,C37,C38 = 4700 мкФ63V (BC056, 30×40 mm, Conrad Electronics)
C39 = 10мкФ 25V
Cfb = 56pF (optional)
Активные элементы:
D2,D3 = UF4007 (при отсутствии можно поставить — 1N4007)
D4,D5 = 1N4001
D6,D7,D8 = 1N4148
D9,D10,D11,D12 = BY228
D13 = 1N4007
LED1 = LED, 5mm, красный светодиод
Z1 = стабилитрон 110V 1.3W
Q1 = BD139
Q2 = 2SC2073
Q3 = 2SA940
Q4,Q5 = 2SC5200
Q6,Q7 = BC550B
Q8 = BS170
Q9,Q10 = BC547B
Qbax = 2SC1815BL
U1 = LM337
U2 = LM317
U3 = TL783
Лампы:
V1 = ECC83 (pref. JJ Electronics), 6Н2П
V2 = ECC88 (pref. JJ Electronics), 6Н23П
Разное:
B1 = мостовой выпрямитель 600 V, 1A (DF06M)
B2,B3 = мостовой выпрямитель 400V, 35A
T1 =трансформатор с вторичными напряжениями: 30V + 250V +6.3V (Amplimo type 3N604)
T2 = трансформатор со вторичными напряжениями: 2×28 VAC, 300VA (Amplimo type 78057)
RLY1 = реле 24V (например Amplimo type LR)
Радиаторы U3 Fischer SK104 25,4 STC-220 14K/W
Радиаторы U1 и U2, FischerFK137 SA 220, 21K/W
Радиаторы для Q4 и Q5, с тепловым сопротивлением 0.7K/W или лучше.
9-контактная панель для ламп - 2шт.
Чертежи печатных плат (оригинал в формате pdf ) качаем .(rar-архив, 186 kb)
Последнюю версию чертежей печатных плат в формате Sprint-Layout от наших читателей (редакцией «РадиоГазеты» НЕ ПРОВЕРЯЛИСЬ!) качаем (rar-архив 117 kb).
Статья подготовлена по материалам журнала «Электор».
Вольный перевод — главный редактор «РадиоГазеты».
Удачного творчества!
Добрый день.
После длительного перерыва, я продолжаю рассказ о проекте гибридного усилителя.
В прошлый раз мы определились со структурой будущего усилителя. Решили в качестве «гармонизатора» использовать ламповый предусилитель.
Теперь пришло время выбрать тип каскада и лампу для него. Предусилитель должен придавать звуку "мягкий ламповый окрас". Для этого, на наш взгляд, необходимо воспроизвести характерный спектр искажений, подобный приведенному на рисунке:
Примечание: уровни гармоник приведены относительно уровня основного сигнала (он на графике представлен первой гармоникой)
Спектр короткий, быстроспадающий, с явным преобладанием второй гармоники. Если бы гармоник выше второй вовсе не было, то спектр можно было бы считать идеальным для наших целей.
Хорошо маскируемая и "благозвучная" (за счет интервала с основным тоном в одну октаву) вторая гармоника увеличивает «насыщенность» и кажущуюся «детальность» звучания. Так же это свойственно (пусть и в меньшей степени) четвертой гармонике.
Любые другие гармоники более высоких порядков нежелательны. Они плохо маскируются и «музыкальностью» не отличаются. Уровень их должен лежать ниже уровня шума каскада.
Такие «ламповые» искажения, вполне можно получить от простых ламповых каскадов. Мы будем рассматривать только два возможных варианта. Первый вариант - классический каскад с резистивной нагрузкой в аноде. Второй вариант – каскад с динамической нагрузкой (SRPP).
Забегая вперед хочу сказать: вариант с динамической нагрузкой был исключен почти сразу. Причина исключения… слишком высокая линейность. Мы хотим окрасить звук, и, в этот раз, высокая линейность нам только помешает.
Тем не менее, результаты измерений каскадов SRPP мы все же приведем. Они нам понадобятся в следующем проекте.
Теперь разберемся с лампами.
Набор ламп, для которых хотелось бы посмотреть спектр, возьмем небольшой. Рассмотрим только самые распространенные лампы. Это пальчиковые 6Н1П и 6Н2П
и их условные «аналоги» (хотя таковыми в прямом смысле не являющиеся) 6Н8С и 6Н9С.
Пальчиковые мы выбрали за их доступность, распространенность и удобство применения в нашем усилителе. Октальные - для сравнения.
Итак, перейдем к измерениям
Примечание:
при проведении измерений не ставилось задачи получения точных данных для конкретных экземпляров ламп. Было желание сравнить спектры и их изменение при смене схем и режимов. Поэтому графики спектров приведены усредненные по нескольким независимым измерениям. Данные в них округлены.
Измерения мы начали с лампы 6Н1П, включенной в каскаде с динамической нагрузкой. Варьирование режимов (в разумных пределах) влияло на результирующий спектр незначительно. Один из вариантов (его мы планируем применить в следующем проекте) приведен на рисунке:
Измерения проводились на разных частотах (50Гц, 1КГц, 10КГц) и с разными амплитудами выходного сигнала (10В, 20В). Но так как от частоты состав и уровень спектра искажений не изменялся, то тут приведу графики только для частоты 1КГц.
В тестировании участвовали лампы разных годов выпуска (с 65 по 92 год). Для всех экземпляров результаты оказались довольно близки. Р азброс относительно среднего значения не превышал 5Дб. Вот усредненные графики спектров:
На мой взгляд каскад показал весьма неплохую линейность. При амплитуде выходного сигнала 10В, присутствует только вторая гармоника и ее уровень, примерно, 0,06%. Такой спектр можно считать "идеальным". С увеличением амплитуды выходного сигнала наблюдается рост искажений, но их спектр и уровень остаются приемлемыми.
Итог: Каскад с динамической нагрузкой на лампе 6Н1П, показал хорошие результаты. Но именно в текущем проекте он не подходит. Нам не нужна такая высокая линейность. Тем не менее схему и результат запомним, они нам пригодятся в будущем.
На этом все. В следующий раз мы сравним лампы в каскаде с резистивной нагрузкой.
С уважением, Константин М.
Приглашаю в гости, посмотреть все самое новое и интересное:) Буду рад общению) :
И так. Как я уже раньше писал у меня есть желание сделать усилитель для бас гитары. Я перебрал несколько вариантов и принял решение. От варианта чисто лампового усилителя я отказался из за больших размеров и большой стоимости за выходной трансформатор. Принято решение собирать гибридный усилитель .
Вот примерная блок схема. Все будет собираться в одном небольшом корпусе.
« » на Яндекс.Фотках
Это смесь лампового каскада предварительного усиления (в моем случае) и транзисторного или микросхемного оконечного усилителя
Ламповый пре-амп выполнен по классической схеме, одна лампа (двойной триод) на 2 каскада. 2 крутилки громкости (геин и мастер) между ними тон блок.
Продолжение следует.
« » на Яндекс.Фотках 
« » на Яндекс.Фотках 
Пересмотрев немного принципы попробуем сделать пред усилитель взяв за основу вот эту схемы.
Ламповый пред усилитель
Разрабатываем плату, так как реально легче вытравить чем что то навесом изобретать.
Вот наглядная схема предварительного усилителя мы немного отступили от первоночального плана. Так как я решил попробовать вот таку схема предварительных усилителей. Собственно пред усилитель закнчивается (если смотреть по схемае) там где от ножки 8 идет контакт на 2 конденсатора по 6,8 мКф. Собственна в этой статье мы будем разсматривать только сам ламповый пред усиилитель .
Плата разработана в программе layout 5 так что и файл к ней можно скачать .
В файле фложен шаблон схемы и сама программа, в программе layout 5 в макросах в папке user есть 2 шаблона для ламп, макрося сделаны моим другом но они подходят для обычных пальчиковых ламп и второй для октальной панельки.
Вернемся к нашему пред усилителю. Я предпологаю использовать лампы 6н2п (6н2п-ев), на 9тую ножку выведена разделительная сетка. Которую по логике можно об землю и наверно! Подчеркиваю - наверно будет меньше наводок. Но в реальности пока я не проверял.
Загрузка...