При повторении аналогичных "гибридных" усилителей мощности многие радиолюбители сталкиваются с такой проблемой, что усилитель мощности на двух лампах ГИ-7Б предложенный, например С. Воскобойниковым, (UA9KG) "не отдает" положенные 600 Вт. Попробуем разобраться на примерах и тех ошибках которые совершает большее количество радиолюбителей в приведенной ниже статье.

Желание изложить свои мысли по такой, в общем, не новой тематике, как гибридный усилитель мощности, появилась после ознакомления со статьей и на основе своего опыта. Эксплуатационные характеристики, приводимые автором этой статьи, к сожалению, не достижимы. В частности, выходная мощность этого каскада, в том варианте, в котором он опубликован, не превысит 360Вт. Получать такую мощность с двух ламп ГИ-7Б, мягко говоря, нерационально. Так почему же этот каскад "не отдает", обещанные автором 600 Вт? Рассмотрим, вкратце, работу этого каскада, рис. 1.

Для начала следует напомнить, что лампы ГИ-7Б, кстати, как и большинство металлокерамических СВЧ триодов - это лампы с "средней" анодно-сеточной характеристикой. Для получения тока покоя 30...40 мА на лампу, при рабочем анодном напряжении около 2 кВ, необходимо подать отрицательное смещение на сетку - 25 В или, что одно и тоже, придать положительный потенциал катоду на ту же величину. Напряжение возбуждения, поданное на базу транзистора VT1, открывает его положительной полуволной. Напряжение на коллекторе и, соответственно, на катоде лампы уменьшается, в следствии чего, ток через лампу растет.

Отрицательная полуволна закрывает транзистор, напряжение на коллекторе возрастает, ток через лампу уменьшается, т.к. увеличивается разность потенциалов участка катод-сетка. С точки зрения энергетики каскада нас интересует лишь положительная полуволна возбуждающего напряжения, ввиду того, что отрицательная полуволна при идеализации входной характеристики лампы, не вызывает анодного тока и лежит в области отсечки.

Напрашивается вывод: амплитуда ВЧ напряжения на коллекторе, а, именно она является возбуждающим напряжением для лампы, лежит между двумя граничными условиями. Снизу - это напряжение насыщения на коллекторе (или катоде) в точке покоя, около 25В.

Отсюда понятно, что амплитуда ВЧ напряжения на катоде лампы равна:

(1) U к возб. = U n к-э - U к-э нас.

Напряжение U к-э нас. в зависимости от типа транзистора составляет 0,5...2,5В. На практике его следует выбирать не менее 5В, поскольку при меньших напряжениях на коллекторе, усилительные свойства транзистора стремятся к нулю.Величина U к-э нас. есть напряжение на коллекторе (катоде) для заданноготока покоя в схеме с гальванически заземленной сеткой.

В нашем примере U n к-э - 25В. В общем случае эта величина берется по входным характеристикам лампы. Подставив эти величины в формулу (1) получим U к возб - 20 В. Далее не трудно вычислить мощность, отдаваемую каскадом. Амплитуда импульса анодного тока:

(2) I к А макс. = U к возб х S = 2 0 x 46 = 0,92 А,где:

• S - суммарная крутизна характеристики двух ламп.

Постоянная составляющая анодного тока:

(3) I ao = I а макс х К о = 0,92 х 0,33 = 0,3А. где Ко = 0,33 - коэффициент разложения косинусоидального импульса для угла отсечки 90 град, (класс В) и с учетом тока покоя лампы.

Мощность, подводимая к анодной цепи лампы, U а = 2 кВ:

(4) Р подв = I a o xU а = 0,3 x 2000 = 600 Вт.

Полагая КПД каскада около 60%, получим мощность в нагрузке Р н = Р подв х КПД = 600 x 0,6 = 360 Вт.

Понятно, что, полученная мощность в нагрузке, вряд- ли может устроить. Как же повысить мощность? Ведь те же лампы, в классической схеме с общей сеткой, отдают в нагрузку до 1 кВт. Из анализа схемы можно понять, что основным параметром, ограничивающим мощность, является напряжение возбуждения U возб. которое, в свою очередь, связано с напряжением смещения лампы.

Ясно, что транзистор работает в очень нерациональном режиме, при коллекторном питании. Повысить это напряжение можно, уменьшив смещение на базе транзистора, но тогда ток покоя недопустимо снизитсяи каскад перейдете режим С. Вот здесь мы и подошли к основной идее. Рассмотрим несколько видоизмененный вариант схемы, рис.2.

Рис.2.

Как видно, что схема почти такая. Разве, что на сетку подается положительное (!) смещение, а по ВЧ она заземлена через блокировочные конденсаторы С бл.

Что изменилось для лампы? Ровным счетом, ничего. Ведь, чтобы получить тот-же ток покоя, разность потенциалов участка катод-сетка должна остаться той-же. Она и осталась таковой, однако, потенциалы катода и сетки относительно общего провода увеличились на величину Uсм. А вот для транзистора произошли весьма существенные изменения. Напряжение на его коллекторе увеличилось на величину Uсм. и стало:

(5) U" к-э = U к-э - U см. , где:

• U к-э - напряжение для схемы на рис.1.

Иными словами; нам удалось поднять напряжение на коллекторе (катоде), не изменяя тока покоя лампы. Теперь можно рассмотреть более полную принципиальную схему выходного каскада, рис.3.

Рис.3.

Резистор R1 (в цепи сетки) в работе каскада не участвует и предназначен для обеспечения гальванической связи с "землей" в режиме приема. Номиналы базового делителя R3...R5 не указаны, т.к. напряжение на шине ТХ??? в различных конструкциях разное.

Ток, протекающий через делитель, для обеспечения нормальной термостабилизации рабочей точки должен быть не менее

(0,01...0,15) * I к макс.= 100 мА.

Несколько слов о выборе величины U см. Беспредельно поднимать его нельзя> поскольку при неизменном токе покоя растет и напряжение U" к-э. Эту величину можно определить из неравенства:

U см. < U n к-э доп. - U к-э, где:

• U n к-э доп. - максимально допустимое напряжение на коллекторе (справочная величина);
• U к-э - напряжение на коллекторе для заданного тока покоя в схеме с гальванически заземленной сеткой (из входных характеристик лампы).

Стабилитрон предохраняет транзистор от выхода из строя в момент, когда на базе транзистора присутствует! отрицательная полуволна возбуждающего напряжения. Кроме того, в режиме приема каскад закрыт и не "шумит".

Выбор напряжения стабилизации производится из условия:

U ст < = U n к-э доп.

Проведем расчет мощности видоизмененного каскада.

U" к-э = U к-э + U см = 25 + 35 = 60B < U к-э доп. + 65В;

U к возб = U" к-э - U к-э нас. = 60 - 5 = 55В;

I к а мах = U возб x S = 55 x 46 = 2,53А;

Р подв = I а мах x A o = 2,53x0,33 = 0,84А;

Р подв = КПД х Р подв = 1000 Вт;

Р а рас = Р подв - Р н = 1680 - 1000 = 680 < Р а доп = 700 Вт.

Таким образом, видим, что по сравнению с первоначальным вариантом мощность повысилась почти втрое. В этом случае практически полностью использован мощностной резерв ламп.

Следует заметить, что данный каскад работает с сеточным током. Из чего следует, что источник сеточного напряжения должен быть стабилизированным и обладать достаточной нагрузочной способностью - 200мА. Среди радиолюбителей почему-то прочно укоренилось мнение, что сеточный ток в лампе выходного каскада чуть ли не катастрофа. Это, конечно же, не так.

Мнение это утвердилось, вероятно, в те времена, когда подавляющее большинство радиолюбителей использовали лампы типа ГУ19, ГУ29, ГУ50 и т.п. Действительно, эти лампы не рассчитаны на работу с сеточным током, поскольку, при заходе сеточных напряжений в положительную область, - линейность анодно-сеточной характеристики резко нарушается. Кроме того, эти лампы развивают паспортную мощность и без сеточных токов. Другое дело металлокерамические лампы СВЧ-серии типа ГИ6Б, ГИ7Б, ГС23Б, ГС35Б и т.п. Эти лампы специально разработаны для работы с сеточным током и развивают паспортную мощность только при его наличии.

В заключении несколько слов о замере выходной мощности "гибрида". Ограничится только контролем анодного тока на пике возбуждения, а затем, с учетом КПД, рассчитать выходную мощность в ряде случаев будет не всегда верно. Вероятно, так и поступил автор упомянутой статьи.

Дело в том, что начиная с некоторого уровня напряжения возбуждения, прирост анодного тока продолжается, а ВЧ напряжение на эквиваленте нагрузки не растет, зачастую, даже падает. Объясняется это тем, что положительные полуволны вводят транзистор в состояние насыщения. Это не появление сеточного тока, как иногда можно услышать в эфире. Например, в усилителе по схеме на рис.1 сеточного тока не может быть в принципе, а тем не менее этот эффект сохраняется.

Чем больше амплитуда напряжения возбужения, тем дольше транзистор находится в состоянии насыщения, сопротивление перехода эмиттер-коллектор все больше уменьшается, ток через лампу растет, а прироста напряжения на эквиваленте нет. Поэтому, в любом случае, следует контролировать ВЧ напряжение на эквиваленте нагрузки. Мощность каскада следует устанавливать на 10...15% ниже максимально достижимой, путем соответствующего снижения возбуждающего напряжения.

Несколько слов о конструкции усилителя. Дополнительных требований к конструкции не предъявляется. Лампы размещены на металлической пластине, которая, в свою очередь, устанавливается на четырех высоковольтных конденсаторах КВИ, имеющих резьбовое крепление.

Конденсаторы расположены по четырем углам пластины. Конструктивно конденсаторы служат опорными стойками и, в то же время, являются блокировочными. Входное сопротивление выходного каскада, приблизительно, 30 Ом. Это обстоятельство, определенным образом, повышает его устойчивость, но требует принятия некоторых мер по согласованию с предыдущим каскадом передатчика или трансивера.

Параметры П-контура, анодный дроссель и прочие конструктивные особенности не приводятся, потому что автор делает акцент на способе каскодного включения усилительного каскада.

Г. Панов, (UA3AUP)

Литература:

1. С.Воскобойников "Усилитель мощности" - Радиолюбитель.

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!

Эта схема лампово-транзисторного усилителя для наушников повторена многими любителями хорошего звука и известна во многих вариантах, как с применением биполярных транзисторов на выходе, так и полевых.

В любом случае это Class-A . Привлекает своей простотой и повторяемостью, в чем также я убедился, заодно имея желание услышать музыку в «его исполнении».

Предлагаю вашему вниманию концепцию построения гибридного однотактника, на разработку которого меня натолкнули статьи «Карманный гадкий утёнок, или Pockemon-I» Олега Чернышева и «Лампово–полупроводниковый УНЧ» (ж. Радио № 10 за 1997 год).

В первой статье описывается ламповый усилитель, выходной каскад которого охвачен цепью параллельной отрицательной обратной связи (ООС). Автор сетует на возможную критику за несовременность подобного схемотехнического решения (ООС да еще и по первой сетке). Однако, подобные решения повсеместно использовали в золотую пору лампового звукостроения. Смотри, например, статью «Радиола Урал-52» (ж. Радио № 11 за 1952 год).

Мне нравится простота реализации такой ООС: количество элементов в цепи обратной связи всего два, причем это резисторы и один из них, как правило, служит нагрузкой драйверного каскада. Такая ООС не требует адаптации к типу используемой выходной лампы (в разумных пределах). Но! В той же статье, автор, приводя расчетные формулы, говорит о том, что необходимо в зависимости от выходного сопротивления драйверного каскада, корректировать номиналы резисторов цепи обратной связи.
Сколько «возможностей для творчества»! Поставил другую лампу – перепаяй и парочку резисторов. Мне показалось это неправильным.

В своей статье я предлагаю решение этой «заморочки».

Попросили меня сделать усилитель для озвучки комнаты в 50 м 2 , своеобразный «деревенский клуб». Нужно сказать, что там есть уже некий промышленный усилок, который используется для всевозможных мероприятий типа «дискотека». Т. е. играет громко, но в ущерб качеству. Нужен был усилитель именно для более-менее качественного прослушивания музыки, Ватт по 30 на канал.

Ламповый усилитель такой мощности делать мне не улыбалось, поэтому обратил свое внимание на гибридные усилители.
Есть у нас на Датагоре . Напомню, «Corsair» это в инвентирующем включении с ламповым буфером на входе. Решил изучить отзывы и мнения в Интернете.

После остался рабочий макет SRPP на 6Н23П.
Выкидывать было жалко. Было желание доделать усилитель до конца. В предыдущей поделке пришлось применить некоторые упрощения, связанные с размерами корпуса, например: общее питание для обоих каналов, не совсем те ёмкости, которые хотелось бы попробовать.

Было принято решение сделать новый усилитель SRPP для наушников на 6Н23П без указанных упрощений.
В итоге получился вдруг вот такой гибрид.

Приветствую вас, уважаемые датагорцы!
Представляю вашему вниманию гибридный усилитель для наушников на лампе 6AQ8 (6Н23П) и полевых транзисторах IRF540.

Чертежи печатных плат, нюансы монтажа в комплекте, фона нет.

29.04.14 изменил Datagor. Исправлена схема усилителя

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.

Очередной провальный эксперимент привёл к идее лампового буфера для и получилось же когда на совесть отфильтровал питание ламп.

Долго шёл к идее лампового буфера, но все провалы в прошлом и идея себя оправдала. Не только же ОУ могут согласовывать сопротивления - катодный повторитель на подходящей лампе тоже годен для такого дела.

Самолет уверенно снижался по глиссаде, как по невидимой ниточке, навстречу быстро приближалась полоса. Турбины плавно перешли на малый газ, самолет завис над полосой и через секунду покатился, пересчитывая стыки между бетонных плит. Створки реверса переложились, и тишину разрезал шум воздуха, отворачиваемого створками...

Увы, слышал много раз, но воспроизведенный звук реверса симулятором полета через пищалки Genius, меня не впечатлил. А прослушивание музыки без наушников не приносило никакого удовольствия. И тут я решил, пора бы обзавестись приличной акустикой для компьютера. Недолго думая, написал сообщение Сергею (SGL), что бы такое приобрести, чтобы радовало слух. На что получил ответ, самая лучшая АС - АС сделанная своими руками!
Допустим. И тут же получил от него ссылку. Так я оказался на Датагоре.

Началось месяц назад с добродушной провокации Александра на Датогорском форуме, при обсуждении индикаторов.
На выходе у меня был отлаженный оконечный каскад и вспомнилось, что в барахле индикаторы какие то имеются. И «завела» удачная попытка кажется Гунтиса поиграть с индикатором.

Далее всё сложилось в то, что можно разглядеть на фотке, и что женой называется кошмаром, ну а мною «сладкоголосым творческим беспорядком».
При желании можно даже разглядеть, как индикаторы светятся, но отнюдь не мигают в такт музыке, как на то намекал Александр.

За фотку сорри, имею только мультимедийную камеру.

По многочисленным просьбам радиолюбителей, привожу усовершенствованную и более полную схему гибридного УНЧ с подробным описанием, списком деталей и схемой блока питания. Лампу на входе схемы гибридного УНЧ 6Н6П - заменил на 6Н2П. Так же можно поставить в этот узел и более распространённую в старых лампачах 6Н23П. Полевые транзисторы заменимы на другие аналогичные - с изолированным затвором и ток стока от 5А и выше. Переменник R1 - 50 кОм это качественный переменный резистор на регулятор громкости. Можно поставить его вплоть до 300кОм, ничего не ухудшится. Обязательно проверить регулятор на отсутвие шорохов и неприятных трений при вращении. В идеале стоит использовать РГ ALPS - это японская фирма по производству качественных регуляторов. Не забываем про регулятор баланса.

Подстроечным резистором R5 - 33 кОм вставляется ноль напряжения на динамике в режиме молчания УНЧ. Другими словами подав питание на транзисторы и вместо динамика (!) подключив мощный резистор на 4-8 Ома 15 ватт, добиваемся на нём нуля напряжения. Меряем чувствительным вольтметром, так как должен быть абсолютный ноль. Схема одного канала гибридного УНЧ приведена ниже.

Остальные резисторы 0,125 или 0,25 ватт. Короче любые маленькие. Конденсатор 10000мкФ можно смело уменьшить до 100мкФ, а нарисован он так по старому обозначению. Все конденсаторы по анадному питанию ставим на 350В. Если трудно достать на 6,8мкФ - ставим хотя бы на 1мкФ (я так и сделал). Транзистор управления током покоя, заменим на КТ815 или КТ817. На звуке это не отразится, он там просто ток корректирует. Естественно нужна ещё одна нужна копия гибридного УНЧ и для второго канала.

Для питания транзисторов нужен двуполярный источник +-20 (35)В с током 4А. Можно на обычном трансформаторе. Так как большая мощность не требовалась - поставил 60-ти ваттный транс от видеомагнитофона с соответствующим снижением выходной мощности. Фильтрация простая - диодный мост и конденсатор. При токе покоя 0,5А - хватит ёмкости 10000мкф на канал. Конденсаторы С3, С4, С5 по 160В, не меньше. Или на всякий случай больше. R8 небольшой подстроечный резистор - крутится отвёрткой. Он задаёт ток покоя выходных транзисторов (в отсутствии сигнала). Выставить ток надо от 0,3А - режим АВ до 2А - режим А. Во втором случае качество звука гораздо лучше, но вот греться будет не слабо. Можно задействовать для питания и с дополнительным кольцом и обмотками 12витков - на неё идёт 12В с трансформатора, и двумя по 20В - это вторичка. В этом случае диоды моста должны быть высокочастотными, простые КД202 сгорят в момент.

Накал питаем 12-ю вольтами соединив накалы обеих ламп последовательно. Анодное напряжение 300В я брал с помощью маленького трансформатора (5 ватт) от китайского многонапряжительного адаптера. Питать от той пародии, кроме светодиода, ничего нельзя, а вот в этом гибридном он пришёлся к месту. На его 15-ти вольтовую вторичку подаём 12В с электронного (или обычного) трансформатора, и с 220-ти вольтовой сетевой снимаем напряжение. Ток конечно не ахти, но обе лмпы 6Н2П тянут по аноду всего 5мА, так что большего им и не надо.

Обсудить статью ГИБРИДНЫЙ УНЧ

Гибридный КВ усилитель мощности нового типа

Радиолюбители, использующие профессиональные радиоприемники, испытывают трудности с получением в тракте передачи необходимой для работы в эфире мощности несколько десятков или сотен ватт, т.к. выходная мощность доработанного приемника или трансиверной приставки к нему, как правило, не превышает 2-3 ватт. Наиболее целесообразно в этом случае применение гибридного усилителя мощности (РА), который позволяет получить коэффициент усиления по мощности до нескольких сотен.

Некоторые радиолюбители с недоверием относятся к гибридным РА, считая, что такие усилители не позволяют получить сигналы высокого качества. В действительности, гибридные РА обеспечивают получение сигналов высокого качества нисколько не уступающих усилителям, выполненным по классической схемотехнике. Необходимо отметить, что гибридные усилители требуют тщательной регулировки и понимания тех процессов, которые при этом происходят.

Имеются публикации гибридных РА с применением как биполярных так и полевых транзисторов, к сожалению, и те и другие имеют недостатки, на которых я коротко остановлюсь.

Главным недостатком биполярных транзисторов является необходимость установки большого начального тока 100 и более мА, для вывода транзистора на начало линейного участка характеристики. Большой начальный ток транзистора и соответственно лампы, понижает КПД усилителя и приводит к перегреву анода лампы даже при отсутствии сигнала возбуждения. Маленький начальный ток приводит к ограничению сигнала снизу и заметным нелинейным искажениям.

Недостаток полевых транзисторов - большое остаточное напряжение на стоке (8…12 В) и соответственно большое внутренне сопротивление. Ток полевого транзистора, например КП901, начинает ограничиваться на уровне около 300 мА. Так как после достижения указанного тока, увеличение амплитуды возбуждения не приводит к увеличению тока стока, наступает ограничение сигнала сверху.

В предлагаемом гибридном РА использован биполярный транзистор. Присущие этому варианту недостатки устранены с помощью специальной схемотехники, которая позволяет раздельно устанавливать начальный ток лампы и транзистора, например: ток лампы 15 мА, а транзистора 120 мА.

В усилителе работают две лампы 6П45С с транзистором КТ922Б в катоде. В отличие от известных схем, на коллектор транзистора VТ4 через развязывающий дроссель L7 и защитный диод VD11 подается напряжение от стабилизатора тока, выполненного на транзисторах VТ5 и VТ6. Через транзистор VТ4 в катоде ламп, протекает суммарный ток ламп VL1 и VL2 и стабилизатора на VТ5 и VТ6. Каждый из этих токов имеет независимую регулировку и может быть установлен на заданную величину, обеспечивая тем самым необходимый режим работы и ламп и транзистора. Ток, проходящий через лампы и транзистор VТ4, при отсутствии напряжения возбуждения – является начальным током ламп. При подаче напряжения возбуждения, ток через лампы и транзистор изменяется и пропорционален уровню возбуждения. Та часть тока, которая поступает на транзистор VТ4 от стабилизатора, всегда постоянна и не зависит от уровня возбуждения. Цепочка из двух диодов VD7, VD8 и стабилитрона VD6 защищает транзистор VТ4 от перенапряжения. Накальное напряжение для ламп подводится через дроссель L6, устраняющий вредное влияние емкости между катодом и нитью накала. Напряжение возбуждения подается в базу транзистора VТ4 через широкополосный понижающий трансформатор Т1, согласующий 50-омный вход РА с низкоомным входом транзистора. Напряжение ALC снимается с эмиттера транзистора VТ4 и регулируется с помощью потенциометра R25.

Узел на микросхеме DD1 позволяет производить переключение РА в режим передачи. Порядок управления следующий: после замыкания контакта педали на корпус, ключ на VТ1 запирает RX; через заданный временной интервал антенное реле К1 подключает антенну к РА; и, наконец, после временной задержки устанавливается режим передачи с помощью реле К2. После отпускания педали процесс идет в обратном порядке: выключается TX; переключается антенна и разрешается работа приемника.

Налаживание РА начинается с установки тока величиной 100-110 мА в стабилизаторе тока на VТ5, VТ6. Для регулировки стабилизатора необходимо отключить коллектор транзистора VТ5 от остальной схемы и соединить его через миллиамперметр и последовательно включенный с ним резистор, величиной 300 Ом, с корпусом. Ток стабилизатора устанавливается резистором R27, величина которого определяется по формуле R= 0,625 / I , где сопротивление в Омах, ток в Амперах. В нашем случае необходим резистор 6,25 Ом. Стандартного резистора такого номинала нет, поэтому следует включить параллельно два резистора 6,8 Ом и 68….82 Ом. Далее, после восстановления схемы стабилизатора тока, регулируя потенциометр R14, устанавливают начальный ток ламп величиной 15…20 мА (РА - в режиме передачи, возбуждение не подано). Если начальный ток не укладывается в заданные пределы, необходимо изменить величину резистора R11. Общий ток через транзистор VТ4 должен быть равен сумме токов через лампы и стабилизатор тока. Ток базы транзистора VТ4 невелик, и может не учитываться. Контроль тока VТ4 осуществляется по падению напряжения на резисторе R20.

Последний этап - настройка контурной системы РА. Отправной точкой при настройке является анодный ток ламп при поданном возбуждении и расстроенном анодном контуре.

Регулируя уровень возбуждения, необходимо установить анодный ток ламп, при расстроенном контуре – 620 мА. Эту операцию необходимо выполнить очень быстро, т.к. в этом случае вся подводимая мощность рассеивается на анодах ламп, и они могут выйти из строя. Теперь, регулируя антенный конденсатор и подстраивая анодный конденсатор контурной системы, до получения спада анодного тока, установить последний на уровне 550…560 мА. Спад анодного тока в резонансе, по отношению к току «раскачки» должен составлять 10%, именно такая величина спада анодного тока обеспечивает хорошую линейность и высокий КПД РА в режиме SSB. В режиме CW спад анодного тока может быть 20%, в этом случае достигается максимальная мощность РА и облегчается тепловой режим ламп. Особо надо подчеркнуть, что при настройке анодного контура сигнал возбуждения должен быть либо однотоновый, либо CW. Использование двухтонового сигнала или голоса при настройке РА, а также использование различных индикаторов напряженности поля не позволяет правильно настроить усилитель и ведет к появлению интермодуляционных искажений и как следствие – к расширению излучаемой полосы частот.

Предлагаемый усилитель, при качественно выполненной контурной системе, обеспечивает пиковую мощность в SSB режиме 385 ватт, при КПД 68% , уровень интермодуляционных искажений не превышает -30 дБ. Входное напряжение необходимое для достижения max мощности не превышает 10 В на нагрузке 50 Ом.

Несколько общих замечаний . Лампы 6П45С имеют аноды расположенные не совсем симметрично относительно сеток, что приводит к неравномерному разогреву анода и снижению рассеиваемой им мощности. Поэтому максимальную мощность РА могут обеспечить только специально отобранные лампы с равномерным разогревом анода.

В лампе 6П45С проводник, соединяющий внутри лампы анод с анодным колпачком, выполнен из тонкой медной проволоки, которая может расплавиться при работе РА с максимальной мощностью на самых высоких частотах. Поэтому, при работе на диапазонах 24 и 28 МГц, необходимо снижать выходную мощность РА на 30%.

Усилитель на лампах 6П45С требует достаточно низкого сопротивления нагрузки и соответственно большой величины анодного конденсатора переменной емкости. Так как в настоящее время такие конденсаторы весьма дефицитны, есть смысл заменить его набором конденсаторов постоянной емкости, коммутируемых переключателем диапазонов. В этом случае в качестве контурной индуктивности можно использовать шаровой вариометр, он же используется для настройки анодного контура в резонанс.

Предлагаемый вариант контурной системы имеет более узкий, чем в обычном П. контуре диапазон согласуемых сопротивлений и требует применения антенн с кабельным снижением.

И в заключение о некоторых конструктивных особенностях РА.

В шасси вырублены два отверстия диаметром 58 мм для установки ламп. Две ламповые панельки установлены на алюминиевой пластине расположенной под шасси таким образом, чтобы лампы после установки были утоплены на 18 мм. Транзистор Т5 установлен на игольчатом радиаторе 40х40 мм.

Рекомендуется проложить общую корпусную шину из тонкой меди или фольгированного текстолита шириной 15…20 мм между корпусной частью антенного разъема и ламповыми панельками. Все блокировочные конденсаторы, подключенные к лампам, а также все детали контурной системы, которые должны соединяться с корпусом, необходимо подключить к корпусной шине. Изолировать корпусную шину от шасси не требуется.

Литература:

1. Жалнераускас В. Гибридный линейный усилитель мощности. «Радио» №4 1968 г.
2. Андрющенко Б. КВ усилитель «Ретро». «Радиомир КВ и УКВ» №4 2002 г.