Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах

Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах
Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах
Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах
Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах
Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах

Оглавление

29 ноября 2007, 21:14  


Старое, но золотое

    Схемотехника усилителей уже прошла в своем развитии виток спирали и сейчас мы наблюдаем "ламповый ренессанс". В соответствии с законами диалектики, которые нам так упорно вдалбливали, следом должен наступить "ренессанс транзисторный". Сам факт этого неизбежен, ибо лампы, при всей своей красоте, уж очень неудобны. Даже дома. Но у транзисторных усилителей накопились свои недостатки...
    Причину "транзисторного" звучания объяснили еще в середине 70-х - глубокая обратная связь. Она порождает сразу две проблемы. Первая - переходные интермодуляционные искажения (TIM-искажения) в самом усилителе, вызванные запаздыванием сигнала в петле обратной связи. С этим бороться можно только одним путем - увеличением быстродействия и усиления исходного усилителя (без обратной связи), что чревато серьезным усложнением схемы. Результат трудно прогнозируется: то ли будет, то ли нет.
    Вторая проблема - глубокая обратная связь сильно снижает выходное сопротивление усилителя. А это для большинства громкоговорителей чревато возникновением тех самых интермодуляционных искажений прямо в динамических головках. Причина - при перемещении катушки в зазоре магнитной системы значительно изменяется ее индуктивность, поэтому импеданс головки тоже изменяется. При низком выходном сопротивлении усилителя это приводит к дополнительным изменениям тока через катушку, что и порождает неприятные призвуки, ошибочно принимаемые за искажения усилителя. Этим же можно объяснить парадоксальный факт, что при произвольном выборе динамиков и усилителей один комплект "звучит", а другой - "не звучит".

секрет лампового звука =
высокое выходное сопротивление усилителя
+ неглубокая обратная связь.


    Однако аналогичных результатов можно добиться и с транзисторными усилителями. Все приводимые ниже схемы объединяет одно - нетрадиционная и позабытая нынче "несимметричная" и "неправильная" схемотехника. Однако так ли она плоха, как ее представляют? Например, фазоинвертор с трансформатором - настоящий Hi-End! (рис.1) А фазоинвертор с разделенной нагрузкой (рис.2) заимствован из ламповой схемотехники...
рис.1


рис.2


рис.3

    Эти схемы сейчас незаслуженно забыты. А зря. На их основе, используя современную элементную базу, можно создать простые усилители с весьма высоким качеством звучания. Во всяком случае, то, что мне доводилось собирать и слушать, звучало достойно - мягко и "вкусно". Глубина обратных связей во всех схемах невелика, есть местные ООС, а выходное сопротивление значительно. Нет и общей ООС по постоянному току.

    Однако приведенные схемы работают в классе B, поэтому им присущи "переключательные" искажения. Для их устранения необходима работа выходного каскада в "чистом" классе A. И такая схема тоже появилась. Автор схемы - J.L.Linsley Hood. Первые упоминания в отечественных источниках относятся ко второй половине 70-х годов.


рис.4     Здесь тоже можно заметить фазоинвертор с разделенной нагрузкой и цепь вольтодобавки, как в схемах 2 и 3. Усилитель неинвертирующий и имеет очень широкую полосу воспроизводимых частот, поэтому при неудачном монтаже возможно появление самовозбуждения из-за паразитных обратных связей. В этом случае положение может исправить RC-цепочка на выходе усилителя.

    Основной недостаток усилителей класса A, ограничивающий область их применения - большой ток покоя. Однако для устранения переключательных искажений есть и другой путь - использование германиевых транзисторов. Их достоинство - малые искажения в режиме B. (Когда-нибудь я напишу сагу, посвященную германию.) Другой вопрос, что найти сейчас эти транзисторы непросто, да и выбор ограничен. При повторении следующих конструкций нужно помнить, что термостойкость германиевых транзисторов невысока, поэтому не нужно экономить на радиаторах для выходного каскада.


рис.5     На этой схеме - интересный симбиоз германиевых транзиcторов с полевым. Качество звучания, несмотря на более чем скромные характеристики, очень хорошее. Чтобы освежить впечатления четвертьвековой давности, я не поленился собрать конструкцию на макете, слегка модернизировав ее под современные номиналы деталей. Транзистор МП37 можно заменить кремниевым КТ315, поскольку при налаживании все равно придется подбирать сопротивление резистора R1. При работе с нагрузкой 8 Ом мощность возрастет примерно до 3,5 Вт, емкость конденсатора C3 придется увеличить до 1000 мкФ. А для работы с нагрузкой 4 Ом придется снизить напряжение питания до 15 вольт, чтобы не превысить максимальную мощность рассеяния транзисторов выходного каскада. Поскольку общая ООС по постоянному току отсутствует, термостабильность достаточна только для работы в домашних условиях.     Две следующие схемы имеют интересную особенность. Транзисторы выходного каскада по переменному току включены по схеме с общим эмиттером, поэтому требуют небольшого напряжения возбуждения. Не требуется и традиционная вольтодобавка. Однако для постоянного тока они включены по схеме с общим коллектором, поэтому для питания выходного каскада использован "плавающий" источник питания, не связанный с "землей". Поэтому для выходного каскада каждого канала необходимо использовать отдельный источник питания. В случае применения импульсных преобразователей напряжения это не проблема. Источник питания предварительных каскадов может быть общим. Цепи ООС по постоянному и переменному току разделены, что в сочетании с цепью стабилизации тока покоя гарантирует высокую термостабильность при малой глубине ООС по переменному току. Для СЧ/ВЧ каналов - прекрасная схема.
рис.6

рис.7 Автор: А.И.Шихатов (составление и комментарии) 1999-2000
Опубликовано: сборник "Конструкции и схемы для прочтения с паяльником" М. Солон-Р, 2001, с.19-26.
  • Схемы 1,2,3,5 были опубликованы в журнале "Радио".
  • Схема 4 позаимствована из сборника
    В.А.Васильев "Зарубежные радиолюбительские конструкции" М.Радио и связь,1982, с.14...16
  • Схемы 6 и 7 позаимствованы из сборника
    Й. Боздех "Конструирование дополнительных устройств к магнитофонам" (пер. с чешск.) М.Энергоиздат 1981, с.148,175
  • Подробно о механизме возникновения интермодуляционных искажений : Должен ли УМЗЧ иметь малое выходное сопротивление ?

Оставить комментарий  

Оглавление

29 ноября 2007, 20:36  


УМЗЧ на полевых транзисторах

    Применение полевых транзисторов в усилителе мощности позволяет значительно повысить качество звучания при общем упрощении схемы. Передаточная характеристика полевых транзисторов близка к линейной или квадратичной, поэтому в спектре выходного сигнала практически отсутствуют четные гармоники, кроме того, происходит быстрый спад амплитуды высших гармоник (как в ламповых усилителях). Это позволяет применять в усилителях на полевых транзисторах неглубокую отрицательную обратную связь или вовсе отказаться от нее. После завоевания просторов "домашнего" Hi-Fi полевые транзисторы начали наступление на автозвук. Публикуемые схемы изначально предназначались для домашних систем, но может, кто-то рискнет применить заложенные в них идеи в автомобиле...


рис.1
    Эта схема уже считается классической. В ней выходной каскад, работающий в режиме AB, выполнен на МДП-транзисторах, а предварительные каскады - на биполярных. Усилитель обеспечивает достаточно высокие показатели, но для дальнейшего улучшения качества звучания биполярные транзисторы следует полностью исключить из схемы (следующая картинка).

рис.2
    После того, как исчерпаны все резервы повышения качества звучания, остается только одно - однотактный выходной каскад в "чистом" классе А. Ток, потребляемый предварительными каскадами от источника более высокого напряжения и в этой, и предыдущей схеме - минимален.

рис.3
    Выходной каскад с трансформатором - полный аналог ламповых схем. Это на закуску... Интегральный источник тока CR039 задает режим работы выходного каскада.

рис.4
    Однако широкополосный выходной трансформатор - достаточно сложный в изготовлении узел. Изящное решение - источник тока в цепи стока - предложено фирмой Pass Laboratories. Простота схемы потрясает. Подробные характеристики и описание конструкции здесь: усилитель Pass Zen

рис.5
    Впоследствии усилитель был доработан - цепи ООС по постоянному и переменному току были разделены, что позволило несколько снизить коэффициент гармоник при максимальной мощности. Достигнуто это ценой значительного снижения чувствительности усилителя. Номиналы деталей для этого варианта приведены в скобках. Однако в любом варианте для реализации потенциала этого усилителя требуется предусилитель с непривычно высоким выходным напряжением.

    Успех этого усилителя побудил конструкторов к разработке однотактных усилителей класса A. Интересную схему предложил Андреа Чиффоли. Чтобы снизить напряжение питания, он заменил источник тока в цепи стока дросселем. Качественные показатели усилителя в основном определяются конструкцией этого дросселя. Его индуктивность 0,5Гн при сопротивлении постоянному току не более 0,5 Ом, выполнен он на ферромагнитном магнитопроводе. Питается усилитель от автомобильного аккумулятора.


рис.6

Автор: А.И.Шихатов(составление и комментарии) 1999-2000
схемы 1...4 приведены по справочнику "Схемотехника устройств на мощных полевых транзисторах"
п/ред. В.П.Дьяконова М."Радио и связь" 1994

Комментариев: 1  

[38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47]

Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах Схема усилителя класса а на германиевых транзисторах

Тоже читают:



Прическа ретро волны короткие волосы

Юморной сценарий поздравления на юбилей

Схема звуков слова часы

Фото причесок на свадьбу черные волосы

Схема подключения высоковольтные провода ладу калину