Разное

Гибридный ламповый усилитель схема – SRPP на лампах + УМЗЧ на полевых транзисторах » Журнал практической электроники Датагор (Datagor Practical Electronics Magazine)

Гибридный усилитель для наушников | РадиоГазета

Гибридный усилитель для наушниковПрошло уже довольно много времени после публикации схемы гибридного усилителя для наушников KREIMER. И надо заметить, что за годы эксплуатации аппарат показал хорошее качество звучания и высокую надежность. Что неудивительно — схема имеет короткий тракт, отсутствуют (или крайне неглубокая) общие отрицательные обратные связи, а каждый элемент делает то, что лучше всего умеет: лампа усиливает напряжение, а транзистор — ток. Отзывы повторивших конструкцию подтверждают высокое качество звучания этого аппарата.

Однако, как обычно, душа просила чего-то большего, а руки тянулись к паяльнику.
Было решено поискать пути улучшения схемы.

Напомню  оригинал, с которого всё началось:

гибридный усилитель для наушников

Увеличение по клику

Этапы доработок:

1. Повышение линейности

входного каскада. Так как низковольтную лампу 6Н27П найти не удалось ( да и по отзывам эти лампы отличаются очень низкой надёжностью!), для работы лампы 6Н23П на более линейном участке ВАХ было решено поднять напряжение питания с 24В до 40В (практически в два раза).

Чтобы выбирать режимы не по справочным или гипотетическим данным, а максимально приближенным к реальности были сняты ВАХ (вольт-амперные характеристики) лампы при напряжении на аноде 20В (примерно таким оно будет в схеме).

При этом удачно отбраковались две лампы — одна оказалась очень старая (с потерей эмиссии), вторая имела сильное различие триодов в баллоне! И только у третьей лампы и эмиссия оказалась в норме, и идентичность триодов весьма высокая. Так что при повторении конструкции настоятельно рекомендую проверить имеющиеся лампы.

По полученным ВАХ был выбран режим лампы: смещение 0,45 В, при этом ток анода составил около 2,5мА.

2. Еще большее повышение линейности входного каскада. Исходя из исследований Евгения Карпова (  «Повышение линейности лампового каскада» ), дополнительно повысить линейность лампового каскада можно, заменив нагрузочный резистор в аноде на источник постоянного тока. Правда, с одной оговоркой — нагрузка каскада должна быть высокоомной. Но у нас следом идёт эмиттерный повторитель, так что не проблема.

гибридный усилитель для наушников

Сразу замечу, что сопротивление такого источника  по переменному току очень велико, поэтому влияния на усиливаемый сигнал он не оказывает. Да и в конце-концов усилитель у нас

гибридный! Каскодный источник тока (как в оригинале у Евгения) не использовался, так как здесь амплитуда сигнала гораздо меньше.

3. Повышение линейности выходного каскада и его универсальности по нагрузке. В исходной схеме сопротивление нагрузочного резистора выходного эмиттерного повторителя равнялось сопротивлению нагрузки усилителя (наушников). Это доставляло некоторые неудобства при тестировании различных наушников с данным усилителем. Если сопротивления наушников разное, то нарушается согласование и тесты получаются не совсем корректными. Убить сразу двух зайцев можно, заменив нагрузочный резистор активным источником тока.

Как показали измерения, всенародно любимая микросхема LM317

хотя и обеспечивает простоту реализации данного узла, для звуковых устройств не очень-то подходит. Поэтому узел был реализован на транзисторе КТ817Г, для которого ток 100 мА (именно такой ток покоя данного усилителя) является оптимальным.

Гибридный усилитель

4. Источник питания. Усилитель, работающий в классе «А» требует качественного источника питания, с малыми пульсациями. А оригинальная схема требует и оригинального источника питания :). Поэтому было решено использовать стабилизатор без обратных связей, как у Энди Неана. Так как напряжение на аноде лампы относительно невелико, система плавного запуска блоке питания отсутствует.

В результате получилась следующая схема:

Схема гибридного усилителя

Увеличение по клику

Цепи питания накала лампы на схеме не показаны.

Составной транзистор (T5,T3) в порядке эксперимента был заменен на полевой MOSFET. Больших различий в звучании замечено не было. Но предпочтение всё же было отдано биполярному варианту, именно в таком виде усилитель и эксплуатируется.

Вопреки ожиданиям получить более аналитичное и нейтральное звучание, в результате доработок звук стал более живой и насыщенный. Особенно заметны изменения в НЧ части. Бас при большей собранности даже немного усилился (возможно, сказалась замена блока питания). В общем и целом результаты модернизации усилителя порадовали и теперь это основной аппарат для прослушивания музыки в ночное время.

Конструкция и детали: 

транзисторы  Т3 и Т5 желательно отобрать с наибольшим коэффициентом усиления (h31э). Мощные транзисторы Т3, Т4, Т6 необходимо установить на радиаторы — на каждом рассеивается около 2 Вт мощности. Применение качественных комплектующих — самое важное условие получения качественного звука. Конденсаторы С1 и С2 должны быть максимального качества!

Настройка: резистором R12 устанавливается напряжение на выходе стабилизатора +40В. Затем, после прогрева усилителя (ждём 20-30 минут и регулятор громкости выкручиваем на минимум) резистором R1 устанавливаем на эмиттере транзистора Т3 напряжение равное половине напряжения питания (+20В). Настройка закончена.

Под руку подвернулся старый корпус от какого-то КИПовского прибора и радиаторы от старых процессоров Celeron, в результате конструкция получилась такой:

Усилитель для наушников

Увеличение по клику


Гибридный усилитель

Увеличение по клику


Усилитель с ламповым звуком

Увеличение по клику

Для любителей экспериментов предложу ещё один вариант:

Усилитель для наушников

Увеличение по клику

Здесь входной каскад работает как преобразователь напряжение-ток и выходной транзисторный каскад имеет токовое управление (как в принципе и должно быть). На звучании это сказывается координальным образом. При прослушивании на тех же наушниках, что использовались и для первой схемы, складывается впечатление, что у них изменился тональный баланс — стал ровным, уходит весь звон и резкость, высокие становятся бархатные, как в «очень ламповых» схемах. При этом детальность не страдает. Кроме того, странным образом появляются атмосфера и зал у вас в голове, особенно на концертных записях. Без дополнительных «примочек» имеем практически объемное звучание, музыканты уже не пытаются ужаться между вашими ушами.

Но, увы, есть и ложка дёгтя. На многих записях соло-гитара именно на сольных партиях уходит куда-то за кулисы… Хотя должна быть «впереди планеты всей».

Получился очень интересный по звучанию вариант и, что странно, многим принимавшим участие в прослушивании понравился. Всё зависит от ваших музыкальных пристрастий, так что настоятельно советую попробовать.

Удачных экспериментов!


В ходе эксплуатации данного усилителя, а также при повторении конструкции выявилась следующая особенность: из-за низкого напряжения питания при использовании некоторых экземпляров ламп наблюдается сеточный ток. Это не совсем корректный режим для лампы, кроме того на входе усилителя появляется постоянное напряжение (порядка 0,5В), что требует применения разделительного конденсатора.

Выявить наличие тока сетки довольно просто: надо измерить постоянное напряжение на эмиттере транзистора Т3 (при отключенном источнике сигнала). Если при вращении регулятора громкости напряжение на эмиттере меняется в широких пределах (2-5В), значит ток сетки присутствует и лучше принять меры для его устранения.

Для этого достаточно снизить ток через лампу. Для чего достаточно увеличить номинал катодного резистора R5. На экземпляре усилителя в редакции «РадиоГазеты» номинал был увеличен до 510 Ом, при этом напряжение на эмиттере транзистора Т3 при вращении регулятора громкости от минимума до максимума изменялось на 0,4В, а постоянное напряжение на входе усилителя составило всего 18мВ.


Главный редактор «РадиоГазеты»

Похожие статьи:


гибридный усилитель для наушников | РадиоГазета

гибридный усилитель для наушниковВ журнале «Радиохобби» была опубликована статья с описанием гибридного усилителя Владимира Креймера. Основная идея: найти достойную альтернативную замену выходному трансформатору в ламповом усилителе. Часто именно этот моточный узел сводит «на нет» все усилия радиолюбителя.

По сути всем известный эмиттерный повторитель тоже является трансформатором сопротивления. Им автор и попытался заменить моточное изделие.

Исходный вариант схемы представлен на рисунке:

схема гибридного усилителя мощности

Это усилитель класса «А» с выходной мощностью порядка 8Вт. Для оптимального согласования величина эмиттерного резистора (R3) должна быть равна сопротивлению нагрузки.

В статье указывалось, что данная схема может быть неплохой основой усилителя для наушников. А почему бы не попробовать?

Получилась следующая схема:

гибридный усилитель для наушников

Увеличение по клику

Здесь биполярный транзистор заменён на полевой. Ток покоя составляет 100 мА, задается резистором R4. Внимание: значение этого сопротивления сильно зависит от экземпляра лампы! При отладке схемы в одном канале получилось 10 кОм, в другом 6,8 кОм. Так что для каждой половинки лампы резистор надо подбирать отдельно.

Значение резистора R6 должно быть равно сопротивлению наушников. Так как схема проверялась с наушниками Sennhaiser, у которых сопротивление 64 Ом, то и на схеме указан соответствующий номинал.

Небольшую обратную связь на резисторе R5 по переменному току можно убрать, зашунтировав его конденсатором:

гибридный усилитель для наушников

Увеличение по клику

Кстати, звучание в таком варианте мне больше понравилось.

Резистор R7 служит для заряда конденсатора С2, что устраняет неприятные щелчки при подключении наушников ко включенному усилителю.

Предложенная схема однотактная, что, соответственно, накладывает на источник питания дополнительные требования в плане подавления пульсаций и фона сети. Уделите ему особое внимание при повторении.

Как любое устройство на электронных лампах усилитель требует предварительного прогрева. Но звучание его того стоит. Усилитель уверенно вытеснил со стойки все ранее использовавшиеся усилители для наушников.

В плане улучшений: заменить лампу на низковольтную 6Н27П (труднодоставаемая), зашунтировать конденсаторы С2 и С3 пленочными, небольшой ёмкости.

Полная принципиальная схема гибридного стерео-усилителя для наушников представлена на рисунке:

гибридный усилитель для наушников

Увеличение по клику

Удачного творчества.
Главный редактор «РадиоГазеты».


Для справки:

Транзистор IRF9510

Лампа 6Н23П

Похожие статьи:


Гибридный усилитель для наушников c полевыми транзисторами.


Давно хотелось послушать как же лампа с камнем в тандеме звучат. Решил собрать гибридный усилитель для наушников. Просмотрел несколько схем. Основным критерием при выборе была простота схемы, и соответственно легкость ее сборки.
Остановился на двух:
1) С. Филин. Лампово-транзисторный усилитель для стереотелефонов.
2) М. Шушнов. Гибридный усилитель для наушников. (Радиомастер №11 2006)
В общем эти схемы мало чем отличаются друг от друга и без сильных изменений можно попробовать как одну, так и другую. Я решил собрать схему М. Шушнова с полевиками.

Содержание / Contents

Гибридный усилитель для наушников c полевыми транзисторами.
Схема усилителя по Шушнову

Основные параметры лампово-транзисторного усилителя:
Номинальная выходная мощность, мВт 25
Чувствительность, мВ 250
Полоса рабочих частот, Гц 5…80000
Неравномерность частотных характеристик, дб, не более +/- 2
Коэффициент нелинейным искажений, %, не более 0.2
Уровень собственных шумов при открытом входе, дб, не более -75
Усилитель рассчитан на наушники с сопротивлением катушек от 8 до 100 Ом.

Вместо полевых транзисторов IRF540N можно использовать IRF510N-530N и КП743-КП746 с любым буквенным индексом. Транзисторы рассеивают 1 Ватт мощности и на радиаторы их можно не вешать. Но они греются где то до 70 градусов.

Гибридный усилитель для наушников c полевыми транзисторами.
Схема питания

Трансформатор использовал тороидальный, с анодной обмоткой 20-22 В. Обмотка для накала 6,3 В, мощность трансформатора 10 Ватт.

В диодных мостах использовал диоды VD1-VD8 шотки 1N5819. Можно использовать обычные отечественные диоды КД243 или КД213 с любым буквенным индексом, либо диоды других серий, рассчитанных на максимальный выпрямленный ток не менее 500 мА. Такой запас по току требуется только для диодов работающих в цепи накала. Так как при включении холодной лампы, в первый момент ее работы ток через диоды может проходить в несколько раз большей, чем после разогрева.

Стабилитрон VD9 КС524А можно заменить любым другим с напряжением стабилизации 22-24В.
Транзистор в питании лучше повесить на радиатор 20 см2, а то он греется сильно.

Схему питания я немного упростил.

В схеме пробовал лампы 6н23п и 6н26п. Лампа 6н26п разработана специально на низкое анодное напряжение до 30 Вольт. Мне по звуку больше понравилась 6н23п, она побасистей. Но это мое субъективное мнение. В схеме можно поставить и другие лампы и тут можно экспериментировать (6Н1П, 6Н6П, 6Н5П — более агрессивный звук, 6Н23П, 6Н3П — умеренный и т.д.).

Хочу заметить, что многие лампы с таким низким анодным напряжением могут просто отказаться работать. И тогда потребуется его увеличить до ~ 30 В. При повышении напряжения свыше 20 Вольт полевики нужно будет защитить, включив стабилитрон с напряжением стабилизации 15…18 В, между затвором и истоком выходных транзисторов.

Общие впечатление от усилителя положительные. Качество звука получилось отличное. Единственный недостаток малая номинальная мощность. Максимальная мощность то большая, но при выходе за номинал быстро растут искажения.

Всем удачи!

Камрад, смотри полезняхи!

Гибридный усилитель для наушников c полевыми транзисторами.

Stanislav (nikitinstas)

Местоположение в тайне.

О себе автор ничего не сообщил.

 

Повышение линейности лампового каскада | РадиоГазета

Лампа Ренессанс ламповых усилителей состоялся! Есть довольно большая масса приверженцев данной техники. Но в последнее время набирают популярность как среди радиолюбителей, так и в промышленных конструкциях гибридные усилители.  Неудивительно, ведь лампа гораздо лучше подходит для усиления напряжения, чем транзистор. Ну а для усиления тока и согласования выходного сопротивления усилителя с довольно низкоомной нагрузкой транзисторы оказываются как нельзя кстати. Они помогают избавится от такого дорогого, трудоёмкого, габаритного элемента как выходной трансформатор, качество изготовления которого может свести «на нет» все усилия по сборке усилителя.

Именно гибридная схемотехника позволяет довольно просто получить максимально короткий тракт усиления и отказаться от так нелюбимой многими аудиофилами общей отрицательной обратной связи.

Известный любитель гибридных усилителей Андреа Чуффоли, работая над очередным своим проектом, провел интересное исследование. Перебрав больше десятка различных радиоламп для входного каскада усилителя, он остановил свой выбор на лампе D3A (производство Siemens, американский аналог 7721). Лампа имеет высокий коэффициент усиления ( около 77) при довольно низком сопротивлении анода 1,9кОм. Кстати, на второе место он поставил российскую лампу 6С45П обладающую ещё меньшим сопротивлением 1,2кОм при коэффициенте усиления в 56.

Исследовав лампу в классическом каскаде с резистивной нагрузкой:

Ламповый усилитель

Андреа получил следующие результаты:

Искажения лампового усилителя

Не удовлетворившись высокими искажениями, он начал искать пути повышения линейности каскада.

Первое, что он проверил — каскад с индуктивной  нагрузкой. Именно такой вариант (ещё лучше, когда используется межкаскадный трансформатор. И нагрузка индуктивная, и разделительный конденсатор не нужен) почему-то у ламповиков считается чуть ли не идеальным.

Ламповый усилитель

Результаты измерений такого каскада:

Ламповый усилитель с индуктивной нагрузкойИскажения каскада, как и следовало ожидать, стали значительно меньше. НО! Обнаружилась интересная особенность. Если посмотреть на АЧХ каскада, то на низких частотах наблюдается подъём, вызванный резонансом контура, образованным индуктивностью дросселя и конденсатором в цепи катода:

АЧХ лампового усилителяДля линеаризации АЧХ пришлось увеличить емкость конденсатора в 3 раза. Кроме того, как отмечает Андреа, качество звуковоспроизведения такого каскада очень сильно зависит от качества изготовления дросселя (межкаскадного трансформатора). В достойном ламповом усилителе стоимость моточных изделий может составлять более половины стоимости всего усилителя.

Наилучшим вариантом по мнению автора является усилительный каскад с генератором тока в нагрузке:

Ламповый усилитель напряжения

Линейность такого каскада не хуже, чем у каскада с индуктивной нагрузкой, а побочные резонансы  отсутствуют:

Ламповый усилитель с ГСТ

Обращаю внимание ярых сторонников чистой концепции лампового звука: активный источник тока для звукового сигнала имеет ооочень большое внутреннее сопротивление! Поэтому через него звуковой сигнал не проходит, транзисторы не участвуют в усилении сигнала. Источник тока только задаёт рабочий режим лампы.

Можно, конечно, поставить SRPP-каскад, но в нём не всё так хорошо, как хочется, да и лишние лампы, цепи накала, дополнительное тепло нам не очень-то нужно. Здесь же довольно простым и дешёвым способом получаются очень хорошие результаты.

Не останавливаясь на достигнутом, Андреа проверил каскад с иcточником тока, выполненном на полевых транзисторах. Он использовал модуль Two Terminal Constant Curent Sourse фирмы K&K Audio:

Ламповый усилитель с полевыми транзисторами

Результаты измерений каскада:

искажения лампового усилителя

Результаты Андрея Чуффоли подтверждают исследования десятилетней давности, проведённые Евгением Карповым и опубликованные в работе «Спектры 2» (кому интересны подробности — Гугл в помощь). Евгений также исследовал более десятка ламп в каскадах с резистивной нагрузкой и активным источником тока в качестве нагрузки и пришёл к выводам:

1. применение источника тока существенно сужает спектр гармоник каскада. Гармоники высших порядков исчезают, спектр становится более благоприятным.

2. уровень гармоник в спектре сигнала снижается на порядок!

3. при увеличении амплитуды выходного сигнала эти преимущества выражаются ещё сильнее — рост гармоник и появление гармоник высших порядков наблюдается гораздо слабее, чем в каскаде с резистивной нагрузкой.

Результаты измерений представлены в таблице:

спектры лампового усилителя

Увеличение по клику

В таблице представлен спектр и уровень гармоник лампы, её оптимальный режим работы (минимум искажений): напряжение анода, ток лампы и напряжение смещения (последнее ориентировочно, так как лампы имеют большой разброс).

Колонка «Чувствительность» показывает зависимость искажений каскада от режимов работы. Для ламп со значением чувствительности «Высокая» наблюдается существенный рост уровня гармоник и расширение их спектра даже при незначительных (10-20%) отклонениях режима от оптимального. Поэтому при использовании таких ламп рекомендуется применять стабилизированные блоки питания, вовремя менять состарившиеся лампы и следить за режимом работы.

Лампы со значением чувствительности «Низкая» слабо реагируют на отклонения режимов работы от оптимальных, поэтому такие лампы часто прощают новичкам-ламповикам просчёты в их конструкциях (в пределах разумного, конечно).

Так как продукцию фирмы K&K Audio, скорее всего, будет найти проблематично, привожу пример каскада на лампе 6Н23П с генератором тока в нагрузке построенном по каскодной схеме, так как амплитуда сигнала на аноде лампы достаточно высока. Такая реализация по параметрам идентична приведенной выше схеме с источником тока на полевых транзисторах.

ламповый усилитель

Обращаю внимание на то, что транзистор VT2 работает в достаточно напряжённом режиме и для повышения надёжности рекомендуется соорудить для него небольшой радиатор.

Для получения минимальных искажений в представленных выше входных каскадах их нагрузка должна быть высокоомной. Отличный вариант — катодный или истоковый повторители. 

Главный редактор «РадиоГазеты».

Удачного творчества!

Похожие статьи:


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о