Проекты :: Усилители :: Гибридный УМЗЧ - УНЛ2П4.

Гибридный УМЗЧ - УНЛ2П4.15/07/2006

Часть 1. История создания гибридного усилителя.

Извилист и тернист путь . Началось все с УМЗЧВВ. Повторив его, я лет 8 пребывал в состоянии легкой эйфории . Как же - вот усилитель! Параметры у него ого-го! Слушал звук и думал про параметры. Ах, какие параметры, сказка. Пока в статье Агеева про Сверхлинейный не проскользнуло, что усилитель Витушкина заметно лучше. Сомнения поселились во мне. Я стал пытать УМЗЧВВ. Чего я только не увидел - и пилу на 100кгц, и коммутационные искажения. Попытался его усовершенствовать. Применил Агеевский симметричный усилитель на основе сломанного каскода. Нормировал его усиление нагрузочным резистором - пила исчезла. Коммутационные искажения убрал применением плавающего смещения. Применил раздельное питание симметричного усилителя и выходного повторителя. Заменил транзисторы на импортные. Коммутационные искажения и без плавающего смещения исчезли. Звук значительно улучшился. Сделал его в стерео варианте. Качество звука акустики уже не устраивало. Заменил в С90 динамики СЧ и ВЧ на импорт. Применил фильтр первого порядка. При прослушивании фильтр первого порядка уверенно обыграл третий порядок, который изначально был в С90. Слушал усилитель в течение года. Звучало вроде нормально. Отвозил усилитель другу на прослушку. Друг сказал, что все нормально, но звук зажат. Отношение к этому усилителю решительно поменялось после приобретения MP3 плеера. На музыкальном центре от MP3 плеера звук можно было слушать. На наушники с плеера тоже все нормально. Но с моего усилителя звук был мертвый как на кладбище. Начитавшись в разных форумах о вреде ООС, и гармонизации звука лампой я решил попробовать. А вдруг звук у гибридного усилителя будет нормальным? А почему бы и нет? Попытка не пытка. Собрал на макетной плате повторитель, устранил несколько ошибок исходно придуманной схемы. Быстренько смастерил усилитель напряжения на основе каскода на транзисторе 2П302. Прослушивание приятно всех удивило. Звук понравился всем с первых же звуков. Пошел дальше. Спаял СРПП на лампе. Звук изменился. Поначалу к нему нужно было немного привыкнуть. Куда-то исчез высокочастотный шелест напрочь. Если пел один певец, то только его голос и было слышно никакого ВЧ шелеста. Шум волн передавался совершенно натурально, без каких либо призвуков. Раньше транзисторный шелест придавал некоторую праздничность звуку. И иногда казалось, что высокие частоты в избытке. Здесь же ничего подобного. Если не было высоких, то их и не было. Далее, я установил генератор тока в анод лампы и эмиттерный повторитель на выход лампы. Некоторая мутность звука исчезла. Поставил батарейку на вход. Звук стал ярким. Решил попробовать в повторителе другие транзисторы MJL21193 и их параллельное соединение по 4 штуки с общим током покоя 1А. Искажения повторителя уменьшились до 0.02%. Но по каким-то причинам звук лучше не стал. Особенно плохой звук был при паралельно соединенных четырех транзисторах. Исследование этой проблемы пришлось отложить на потом и вернуться к предыдущему варианту. А сейчас очень уж хочется услышать звучание гибридника в стерео варианте и оформить все в нормальные корпуса.


Часть 2. Описание.

При проектировании описываемого усилителя требовалось решить следующие задачи.

  • Усилитель должен быть без общей ООС. Без так называемого "транзисторного звучания", описанного в [1].
  • Усилитель напряжения должен быть выполненным на лампе, имеющей по сравнению с усилителем на транзисторах низкие интермодуляционные и тепловые искажения [2]. Кроме того лампа очищает звук, дает эффект аналогичный действию акустической реверберации [5].
  • Выходной повторитель должен быть на транзисторах из-за трудностей создания качественного трансформатора для лампового усилителя.
  • Выходной повторитель должен обладать маленьким смещением нуля без применения сервосистем и высокой стабилизацией тока покоя.
  • Должны отсутствовать щелчки при включении и выключении питания.
  • Усилитель должен быть надежным, простым, легко повторяемым, абсолютно устойчивым (без какого-либо намека на возбуждение).
  • Усилитель должен хорошо передавать звучание сжатых аудио файлов формата MP3.

Автор в статье [3] устранил влияние термостабилизирующей цепи в виде транзисторного трехполюсника на искажения выходного повторителя, заменив эту цепь на резистор.

Достоинства вышеуказанной схемы плюс маленькое смещение нуля паралельного повторителя, описанного в [4] удалось объединить в описываемой ниже схеме выходного повторителя.

Рис.1. Выходной повторитель.

> Схема выходного повторителя изображена на рис 1. Эмиттерные сопротивления выбраны по 0.1 Ом для каждого транзистора исходя из минимума искажений. Экспериментально испытывались значения сопротивлений 0, 0.1 Ом, 0.3 Ом для оконечного каскада, содержащего по одному транзистору в верхнем и нижнем плече. Искажения оценивались индикатором искажений, описанного в статье [6]. Для сопротивлений 0.1 Ом, при нагрузке 4 Ом и выходной мощности 10Вт искажения составили 0.15%. Предоконечный каскад на транзисторах T8, T9 работает в классе А и нагружен на достаточно малое сопротивление R26, равное 20 Ом для быстрого разряда емкостей база - эмиттер оконечного каскада. Транзисторы Т4, Т5, Т8, Т9 для маленького смещения нуля включены по схеме параллельного повторителя. Для устранения возбуждения последовательно с базами транзисторов включены резисторы.

Датчик на транзисторе Т1 для системы термостабилизации установлен на корпусе одного из выходных транзисторов. Привинчен тем же винтом, каким крепится выходной транзистор к радиатору. Напряжение, полученное с термодатчика Т1 сравнивается с опорным на стабилитроне D2 и с помощью транзисторов Т2, Т3 преобразуется в ток, который на резисторах R8, R10 преобразуется в напряжение, которым управляются генераторы тока на транзисторах Т6, Т7. В результате на резисторах R17, R18 выделяется напряжение, пропорциональное изменению температуры выходных транзисторов и компенсирующее изменение напряжения база - эмиттер этих транзисторов от температуры. В установившемся режиме термостабилизации через транзисторы Т2, Т3 протекает ток 1мА, а через транзисторы Т6, Т7 10мА. Поэтому для питания системы термостабилизации используется питание +-60В, которое получается на стабилитронах D3,..,D6 из напряжения питания +-90В. Конденсаторы С2, C5, C6 предназначены для устранения возбуждения повторителя по каналу термокомпенсации. Ток покоя повторителя подстраивается подстроечным резистором P1. Подстройка смещения нуля выполняется подстроечным резистором P2. Схема защиты выполнена по схеме триггера. Триггер защиты выполнен на транзисторах Т12,..,Т15. При превышении тока через резисторы R30, R31 транзисторы Т12,..,Т15 открываются, что вызывает отключение герконового реле KV1, которое отсоединяет предвыходной каскад от входного. При этом зажигается красный светодиод LED1, индицирующий о перегрузке повторителя. Сбросить триггер можно кнопкой S1. При этом включится герконовое реле и зажжется зеленый светодиод LED2, индицирующий готовность усилителя к работе. Повторитель обеспечивает выходную мощность 100 вт на нагрузке 8 Ом.

Перед первым включением установите движок подстроечного резистора P1 в крайнее нижнее по схеме положение, чтобы сопротивление P1 было максимальным. После включения проверьте все питающие напряжения в схеме. Установите ток покоя 200мА. Напряжение на резисторе R30 должно быть 20мВ +-2мВ. Процесс настройки тока покоя занимает длительное время, около 2 часов, особенно для массивных радиаторов. Смещение нуля настраивается подстроечным резистором P2 после прогрева усилителя. Можно проверить срабатывание схемы защиты по методике, изложенной в [7].

Источник питания выходного повторителя выполнен по традиционной схеме и изображен на рис 2. Напряжения +-90В получаются от умножителя напряжения на диодах D5,.., D8. Сопротивления R1, R2 и конденсаторы C1,.., C4, C11,.., C14 предназначены для уменьшения помех от бросков тока через диоды при заряде конденсаторов фильтра питания. В фильтре питания используются конденсаторы общей емкостью 20000мкф на одну полярность.

Рис.2. Блок питания выходного повторителя.

Выходной повторитель работает от усилителя напряжения, изображенного на рис 3.

Рис.3. Усилитель напряжения.

Функцию усиления напряжения выполняет лампа 6Н23П, нагруженная на генератор тока на транзисторе VT1. Генератор тока позволил уменьшить искажения в 5..10 раз и довести искажения до 0.06 процентов. Использование на входе литиевой батареи GB1 позволяет субъективно улучшить качество звука. Транзистор VT2 включен по схеме эмиттерного повторителя с непосредственной связью с анодом лампы. Резистор R8 защищает выход усилителя напряжения от закоротки, поэтому конструктивно усилитель напряжения можно расположить в отдельном корпусе. Усилитель напряжения и эмиттерный повторитель питаются от отдельных фильтров по питанию. Усилитель напряжения обеспечивает неискаженный по осциллографу синусоидальный сигнал размахом 120В на нагрузке 10кОм. На нагрузке 30кОм неискаженный размах составляет 200В. Транзисторы VT1, VT2 установлены на одном радиаторе общей площадью 100квадратных см. Непосредственно к входу усилителю напряжения можно подключать регулятор громкости. Схема блока питания усилителя напряжения показана на рис 4.

Рис.4. Блок питания усилителя напряжения.


Приложение.


Список элементов Повторителя П4:
	Конденсаторы.

C12,C2,C4,C5,C6,C8,C7,C11 = 8 x 0.1/250В	К73-17
C14,C15		= 2 x 2.2/160В 		К73-17
C16,C17		= 2 x 2200.0/63В 	JAMICON
C1,C3		= 2 x 1000.0/35В 	JAMICON
C10,C9		= 2 x 220.0/63В 	JAMICON
C13		= 1 x 0.01 		К10-17
 
D1		= 1 x 1N4744A 		стабилитрон
D2,D7		= 3 x 2С133А 		стабилитрон
D3,D5		= 2 x 1N4750A 		стабилитрон
D4,D6		= 2 x 1N4752A 		стабилитрон
 
KV1		= 1 x РГК-15 3 11 	реле
 
LED2		= 1 x АЛ307Г 		зеленый светодиод
LED1		= 1 x АЛ307Б 		красный светодиод
 
P2		= 1 x 3.3К 		Подстроечное сопротивление СП5-3
P1		= 1 x 2.2К 		Подстроечное сопротивление СП5-3

	Сопротивления.

R26,R27		= 2 x 10 Ом 		С2-29-0.5
R35		= 1 x 10 Ом 		С2-29-2
R21,R22		= 2 x 51К 		С2-29-0.5
R24,R25		= 2 x 150 Ом 		С2-29-0.5
R17,R18		= 2 x 75 Ом 		С2-29-0.5
R16,R19,R15,R9,R6,R2	= 6 x 909 Ом 	С2-29-0.5
R13		= 1 x 2К 		С2-29-0.5
R14		= 1 x 30К 		С2-29-0.5
R11,R12		= 2 x 56К 		С2-29-0.5
R7		= 1 x 1.2К 		С2-29-0.5
R5		= 1 x 7.5К 		С2-29-0.5
R3		= 1 x 75К 		С2-29-0.5
R8,R10		= 2 x 10К 		С2-29-0.5
R1		= 1 x 1.2 К 		С2-29-0.5
R23,R20		= 2 x 1.3 К 		С2-29-2
R39,R40		= 2 x 330 Ом		МЛТ-2
R41		= 1 x 430 Ом		МЛТ-0.5
R38,R33,R37	= 3 x 11К		МЛТ-0.125
R34,R36,R28	= 3 x 470 Ом		МЛТ-0.125
R32,R29		= 2 x 1К		МЛТ-0.125
R4		= 1 x 1 К		С2-29-2
R30,R31		= 2 x 0.1 Ом		2ВТ керамическое импортное
 
S1		= 1 x 			кнопка
 
	Транзисторы

T10	= 1 x 2SC2922
T11	= 1 x 2SA1216
T8	= 1 x 2SD669A
T9	= 1 x 2SB649A
T4,T7	= 2 x 2SC3502
T5,T6	= 2 x 2SA1380
T2,T15,T14 = 3 x 2N5551
T3,T13,T12 = 3 x 2N5401
T1	= 1 x КТ814Г
    

Список элементов БП П4.
 
C1,C2,C3,C4,C11,C12 = 6 x 0.1/250В 	К73-17
C5,C9,C6,C10	= 4 x 10000.0/50В 	JAMICON
C7,C8		= 2 x 470.0/50В 	JAMICON
C13,C14		= 2 x 0.1/250 		К73-17
C15,C16		= 2 x 470.0/100В 	JAMICON
 
D1,D2,D3,D4	= 4 x 2Д213 		Диод
D5,D7,D6,D8	= 4 x 2Д212А 		Диод
 
F1	= 1 x 6 A 		Вставка плавкая
R1,R2	= 2 x 0.1 Ом		2вт керамические импортные
S1	= 1 x 			Выключатель сетевой
Tr1	= 1 x 			Трансформатор
    

Список элементов УНЛ2.
 
C2	= 1 x 0.15/250В 	К73-17
C1	= 1 x 220.0/25В 	JAMICON
C3,C5	= 2 x 0.22/630В 	К73-17
C4,C7	= 2 x 100.0/350В 	JAMICON
C6	= 1 x 1.0/400В	 	МБГЧ
 
GB1	= 1 x 3V		Литиевая батарея
 
R4,R6,R7,
R10,R11	= 5 x 909 Ом 		С2-29-0.5
R2	= 1 x 51 кОм 		С2-29-2
R1	= 1 x 5.1 мОм 		С2-29-0.5
R8,R9	= 2 x 30 кОм 		С2-29-2
R5,R3	= 2 x 150 Ом 		С2-29-0.5
 
VD1	= 1 x 2C175 		Стабилитрон
VL1	= 1 x 6Н23П
VT1	= 1 x 2SA1837 		Транзистор
VT2	= 1 x 2SC4793 		Транзистор
    

Список элементов БП УНЛ2.
 
    Конденсаторы
 
C1,C2,C3,C4 = 4 x 820пф/1000В 	К78-2
C5	    = 1 x 330.0/450В 	JAMICON
C6	    = 1 x 0.22/630В 	К73-17
 
D1,D3,D2,D4 = 4 x 1N4007	Диод
 
F1	= 1 x 1 A 		Вставка плавкая
S1	= 1 x 			Сетевой выключатель 220В
Tr1	= 1 x 			Трансформатор ТАН4-220-50К
    

Литература:

1. Алейнов А., Сырицо А. Улучшение звуковоспроизведения в системе УМЗЧ - громкоговоритель. - Радио, 2000, N7, с. 16-18.
2. Костин Р. Лампы или транзисторы? Лампы! - Радио, 1998, N1, с. 16, N3, с. 19, N4, с.18.
3. Родченков В. Усилитель НЧ. - В помощь радиолюбителю N63, с. 44-48.
4. Агеев А. Паралельный усилитель в УМЗЧ. - Радио, 1985, N8, с. 26-29.
5. Лихницкий А. Формула звука. Ж-л Аудиомагазин N32 .
6. Акулиничев И. Усилитель мощности звуковой частоты с широкополосной ООС. -
    Радио, 1983г., N1, с22.
7. Николай Сухов. УМЗЧ высокой верности. Радио, N6, 89, стр. 55 - 57, N7, 89, стр. 57 - 61.

написал: sherif
Комментарии

Здесь никто ничего не написал. Вы можете быть первым.

Оставить сообщение
Имя:                                                        E-mail:
 

Сообщение

Антибот (введите 11*1*11, заменив "*" на "-"):