Гибридный усилитель. Схема гибридного усилителя класса А с полевым выходным каскадом Усилитель гибридный на лампах и транзисторах

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!

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

После успешного (а иногда печального) опыта приобретения транзисторного комбика / усилителя, наступает момент когда наш бывалый новичок либо не хочет терпеть больше этот аппарат в свой комнате, либо вообще вообще в свой «музыкальной жизни».

Следующий этап это гибридный усилок, либо ламповый. Какой именно выбрать и почему? Об этом мы сегодня вам и расскажем.

Гибридный усилитель тот же самый транзисторный?

В каком то смысле да, ведь по сути гибридный усилитель это тот же самый транзисторный но с одной или несколькими лампами – цель которых состоит в том что бы утеплить холодный звук транзисторах. Несмотря на это, если сравнивать цену гибридных усилков с транзисторными то цена первых порой превышает её на 25 – 35%.

А какая же разница между гибридными и ламповыми усилителями?

Ламповые усилители по сравнению с гибридными содержат в спектре выходного сигнала вторую, третью и четвертую гармонику. Гибридные по сути содержат только их малую часть, а транзисторные вообще богаты только нечётными гармониками звука.

Плюсы и минусы ламповых усилителей / комбиков.

Из всех вышеперечисленных доводов вы как и многие убедились в том что ламповые комбике лучше! Несмотря на это, мы рассмотрим дальше и их минусы, ведь не всё так ясно в «Ламповом Альбионе».
Ламповые усилители и комбики дороже! Если анализировать все затраты, сложность схем и стоимость хороших ламп то они выходят в разы дороже чем любой транзисторный или гибридный усилок.
Дешевые ламповые усилители имеют постоянный дробовый шум.
Для того что бы начать играть сначала нужно подождать что бы лампы подогрелись.
Выходной трансформатор также вносит в выходном сигнале значительные искажения, так что от его качества в каком то смысле зависит и чистота выходного сигнала.
Мощные лампы имеют большое тепловыделение и крайне низким коэффициентом усиления сигнала.
Если напряжение сигнала меняется (скачет) то вы получите нестабильно работающий усилитель.
В его конструкции необходим сложный блок питания с большой ёмкостью конденсаторов и не только, что тоже затратное дело.

Многие считают что ламповые комбики сегодня переживают не самые светлые времена. В этом есть доля правды, ведь как вы видите производители такой аппаратуры на протяжений многих десятилетий пытаются выжать максимум а также усовершенствовать схемы и решать «не решаемые» проблемы которые мы привели выше.

Где то им это удается, где то нет, но мы имеем ту же самую картину как и несколько лет назад – ламповые решения такие же дорогие, гибридные комбики дешевле. И всё же их покупают, всё же их производят.

Плюсы и минусы гибридных усилителей / комбиков.

Гибридные усилители это полукровки. Производители до сих пор пытаются решить именно через них проблемные места транзисторных и ламповых аппаратов. На сегодняшний день где то им это удалось, где то нет и что мы имеем?

Плюсы:

Стоимость гибридный усилителей ниже ламповых благодаря более простой схемы, более дешевых компонентов (другой принцип), используются 1-2 лампы и.т.д
Он сочетает в себе усилитель напряжения на вакуумном триоде и усилитель тока на транзисторах.
Звук на выходе более чистый (почти стерильный) чем ламповый.

Минусы:

Связка всё таки остаётся гибридной, даже если присутствует лампа в конструкции.
Нужно использовать аналогичный (по сложностью с ламповым) блок питания.

Какой же усилитель выбрать: ламповый или гибридный?

Мы уже писали о том как правильно выбрать комбоусилитель (тут), возможно там вы найдете еще детали по этой теме, а что касается нашей темы …

Когда то один человек мне дал хороший совет когда я выбирал свой второй комбик. Вот что мне он сказал:

«Ламповые, гибридные и транзисторные комбики это как 3 категории авто. Ламповые усилители это Мерседесы, БМВ и им прочие немецкие дорогие авто. Тут и малолитражки (комбики на 10-30 Ватт) и семейные (35-80 Ватт) а также спортивные и авто категории бизнес-класс (100 – 150 – 300 Ватт). Гибридные комбики это Volkswagen и Opel, ну а транзисторные это Skoda, Fiat и Renault. Вот так вот!»

Обсуждать тему гибридных и ламповых усилителей можно до бесконечности, всё о чём мы сегодня говорили это субъективное наше мнение. Нам также важно узнать ваше мнения и конечно какой выбор когда то сделали вы.

Добрый день.

После длительного перерыва, я продолжаю рассказ о проекте гибридного усилителя.

Внимание: Я меееедленный: пишу тут редко, чаще всего когда хочется отлынить от работы)). А все новое и интересное, неизменно в свежем виде, сразу попадает в инстаграм. Кликайте СЮДА, переходите на мой аккаунт и подписывайтесь:) Я всегда буду очень Вам рад! Приятного чтения:)

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) :

Гибридные усилители, или ламповые усилители без выходного трансформатора

Многих начинающих аудиофилов-любителей от построения хорошего лампового усилителя отпугивает сложность изготовления выходного трансформатора. Это же нужно где-то найти хороший мощный магнитопровод (сердечник) от ОСМ или ТС-180...250, километры проволоки. А матёрые аудиофилы говорят, что и без того многовитковую первичную обмотку, которую замучаешься наматывать, нужно ещё и секционировать, разделяя кусками вторичной. В какую сторону это всё мотать, как не запутаться при подключении?..

Между тем, существует подход, возможно, весьма спорный, который заключается в замене выходного трансформатора (да и выходной лампы, чего уж там) на... транзистор. Да-да, тот самый ненавистный "каменный" кремний, от которого так стремятся уйти к прозрачному вакууму.

Применение транзистора в качестве усилителя тока позволяет существенно упростить выходную часть усилителя, но стоит ли оно того? Ведь здесь мы лишаемся значительного количества ламповости - целой выходной лампы и трансформатора. Много ли это отнимет у звука и много ли добавит тот самый кремний?

Пока не соберёшь - не узнаешь. Возможно, кому-то придётся по душе этот компромисс между ламповостью и простотой. Поэтому здесь мы приводим две схемы, которые повторило большое количество людей. Кому-то звук таких усилителей сразу понравился, а кого-то - озадачил, заставив долго прослушивать.

Первая схема гибридного усилителя мощностью 8Вт под авторством Владислава Креймера опубликована в одном из номеров журнала "Радиолюбитель". По заверениям автора, общий характер звучания формирует триод 6Н23П, а эмиттерный повторитель на составном транзисторе КТ825 лишь усиливает ток, "согласовывая" высокое сопротивление лампы с низким сопротивлением акустики. Выходной каскад работает в жёстком режиме "А" с током покоя в 1,25 ампер, который рассеивается резистором R3 - 27 ватт тепла, однако. Падение напряжения на резисторе R2 обеспечивает небольшую обратную связь. Автор отмечает прекрасные качества звука такого гибрида. КНИ - менее 1%.

Чувствительность усилителя - 0,6В. Линейная АЧХ в нижней части определяется ёмкостью конденсатора C1, при указанном на схеме номинале - это около 5 Гц.

Резистор R3 - проволочный, мощностью 20Вт. Как уже было отмечено, он сильно нагревается. R2 - двухваттный, можно составить из двух параллельно включенных одноваттных. Изменяя его сопротивление в пределах 0,2-1,2 Ома, можно менять величину обратной связи. При меньшем сопротивлении, чувствительность будет больше, при этом звук будет более "тёплым" и "жирным", как охарактеризовал его автор. При увеличении чувствительность будет уменьшаться, а звук будет обретать большую прозрачность. Лампу нужно подбирать так, чтобы на эмиттере транзистора было напряжение 10-12,5 В. О самом транзисторе: здесь можно применить КТ825 с любым буквенным индексом. Автор отмечает, что старые транзисторы производства времён СССР "звучат" лучше. Возможно, импортные аналоги будут ещё лучше. Также можно применить два обычных транзистора вместо составного, особо заманчиво проделать это с германием. Требуется использование радиатора площадью 1000 кв.см. Транзистор и R3 суммарно будут выделять около 30Вт.

Питание усилителя должно быть качественным, без пульсаций. На схеме показан один из вариантов. Дроссель должен иметь не менее 300 витков диаметром 0,3-0,5мм на магнитопроводе от трансформатора на 10-20Вт. Сопротивление обмотки - 1...2 Ома. Питание должно обеспечивать напряжение порядка 22 вольт на верхнем выводе R3. Не забудь о питании накала лампы, он не показан на схеме.

Если усилитель будет самовозбуждаться на ВЧ, в сетки ламп можно добавить антизвонные дроссели из 15 витков на маленьких ферритовых колечках.

Любители поэкспериментировать с "жирностью" звука могут зашунтировать R2 конденсатором ёмкостью 4700 мкФ, что исключит обратную связь. Это значительно увеличит чувствительность усилителя и немного уменьшит мощность.

Сопротивление резистора R3 должно быть равно сопротивлению нагрузки.

Вторая схема за авторством В.Гришина с КНИ 0,3% на номинальной мощности (16-20Вт). В отличие от предыдущей схемы, здесь лампа работает в линейном режиме. Биполярный транзистор заменён полевым, смещение которого формирует цепочка R5,R5,R6,D1,C2 для установки нужного тока покоя (3А) в классе "А". Высокая ёмкость C2 обеспечивает мягкий переход транзистора в рабочий режим при включении.

Режим транзистора и номиналы на схеме рассчитаны для нагрузки сопротивлением 4 Ома. Для 8 Ом напряжение питания выходного каскада следует увеличить до 20 В, ток покоя выставить в 2,1А, индуктивность дросселя увеличить вдвое.

Такое необычное обозначение дросселя неслучайно. В авторском варианте его магнитопровод скомбинирован из феррита и железа. Сопротивление обмотки очень мало, поэтому по "постоянке" ток транзистора замкнут на массу. Переменная же составляющая поступает на акустику. Описание изготовление дросселя можно найти в "Радио" №3 за 2013 г.

Как и в первой схеме, очень важно обеспечить хорошее питание. Ёмкости в фильтрах блока питания выходного каскада могут доходить до 47000мкФ (для питания двух каналов). В анодном питании автор использовал кенотронный выпрямитель, дающий плавное нарастание напряжения. При использовании диодного выпрямителя затвор транзистора следует защитить стабилитроном.

Лампу можно заменить на 6С2П, 6Н1П, пересчитав номиналы резисторов R2 и R3 для нужного линейного участка характеристики. Стабилитрон можно заменить на КС175Ж, КС210Ж. Полевой транзистор может быть заменён на аналогичный по параметрам (например, IRF830, IRFZ24N), однако по качеству звука автор считает его незаменимым. Трансформатор для питания выходного каскада - с трёхкратным запасом мощности, на 150...250Вт. При 4-омной акустике напряжение вторичной обмотки этого трансформатора должно быть 12 В, для 8-омной - 18 В. Анодный трансформатор - не более 15Вт. Можно попытаться подобрать понижающий трансформатор, подключив его "наоборот" к вторичной обмотке трансформатора питания выходного каскада.

Дроссель можно изготовить на броневом магнитопроводе ШЛМ 20x40. Для акустики на 4 Ома следует использовать провод диаметром 2 мм, для 8 Ом - 1,78 мм. Желающим избавиться от моточных изделий можно рекомендовать идеи из т.н. фолловера: схема . Также схема с генератором тока есть в "Радио" №12 за 2012 г.

Настройка этого гибридного усилителя осуществляется установкой необходимого тока покоя, контролируя его в течение 3-4 часов прогрева.

Входное напряжение должно быть не более 2 вольт. Мощность используемой акустики должна быть с двукратным запасом. Важно, что для данного усилителя предпочтительной является двухполосная акустика, т.к. при наличии в акустике фильтра среднечастотного звена преимущество непосредственного подключения нагрузки к выходному каскаду теряется.