Предлагается простая и надёжная схема усилителя с хорошими параметрами, хорошей повторяемостью и чётким, по-настоящему достоверным звуком
Я задался целью собрать для дома УНЧ с хорошими параметрами и хорошо звучащий из минимально возможного количества недорогих деталей. И тут я столкнулся с проблемой: параметры-то определить легко, а вот звучание… Приходится довольствоваться такими описаниями как, например, «прекрасный лёгкий звук», или «чистый, сочный, бархатистый», ну и конечно «детальный» и особенно «тёплый ламповый» и «мягкий». Вот я хочу усилитель с «мягким» звуком. Схема-то какая? И тут становится понятно, что узнать, как звучит, можно только собрав и прослушав.
Прослушивание проходило в техническом помещении с хорошей акустикой. Хороший CD (диджейский Pioneer 2000), лицензионный диск, колонки JVC среднего класса с 3-полосным фазоинвертором (сначала), Dinacord 15-дюймовые (потом), настоящие JBL студийные мониторы (в конце). Слушали рок, джаз, поп и симфоническую музыку. Сравнивали звук этого усилителя с наиболее популярными, хорошо звучащими радиолюбительскими схемами (транзисторный A класс, Super-A класс, УНЧ с согласующим трансформатором и ламповый двухтактный усилитель), и с заводскими (Dartzeel, Marantz и Hitachi 1980-х годов).
Итог:
- Малое (численно) количество гармоник не даёт явного преимущества в звуке перед бесконечным «хвостом» гармоник при условии их общего невысокого уровня.
- Превалирование чётных гармоник (лампа и параллельный линейный УНЧ) тоже не даёт преимущества в звуке.
- Очень глубокие общие ООС в сочетании с межкаскадными обратными связями улучшают цифры, но немного «сушат» звук.
Результаты слепого прослушивания таковы. Те, кому «послышалось», что при прослушивании джаза усилитель номер 1 (например) звучал немного лучше, при прослушивании рока предпочли другой усилитель. А при смене акустики приоритеты вообще изменились. Только 4 человека из 10 выделили особое звучание лампового двухтактного усилителя, но все четверо заметили не «более красивый звук», а просто другой тембровый окрас. Это всё. В остальном больше никто ничего не отличил. (Точнее, были суждения «за» и «против», но к более-менее единому мнению прийти не удалось). Вся техника звучала весьма достойно. (Это скорее потому, что все выбранные образцы очень верно передают звук). Зато 10 из 10 заметили на слух замену акустики.
Выводы:
- Усилитель должен обеспечивать THD не более 0.01% (можно и меньше, но даже 0.03 от 0.003 на слух уже практически невозможно отличить).
- Обеспечивать хорошую перегрузочную способность.
- Обязательно быть «быстрым».
- Иметь минимальные «переключательные» искажения и низкий уровень собственных шумов.
- Быть хорошо повторяемым и нетребовательным к тщательному подбору деталей.
- По возможности содержать поменьше активных элементов, так как принцип «меньше активных элементов – меньше нелинейных искажений» пока никто не отменял.
- Должен быть нетребовательным к питанию.
 |
|
| Рисунок 1. | Схема УНЧ достоверного звучания. |
С учётом этого и предлагается для повторения простая схема, изображенная на Рисунке 1. Вот её краткие характеристики:
- Скорость нарастания выходного напряжения 40 В/мкс;
- THD 0.000% (моими приборами не измеряется) на частоте 1 кГц; 0.009% на частоте 20 кГц;
- Уровень шумов менее –100 дБ;
- Идеальный ноль на выходе (±3 мВ);
- Полоса пропускания 500 кГц (без входного фильтра);
- Питание – простой выпрямитель;
- Чувствительность 0.75 В;
- Полная линейность усилителя до 20 кГц и выше;
- Мощность 85 Вт на нагрузке 4 Ом, 45 Вт на нагрузке 8 Ом для дома вполне достаточна.
Цифры неплохие. Схема хоть и простая, но звук, тем не менее, настоящий, какой и должен быть – он ровный, детальный, воспроизводит трек именно так, как его задумал композитор (по мнению слушавших музыкантов), ровно и достоверно, без всяких прикрас.
Печатную плату для схемы из трех деталей решил не делать – собрал на макетке (Рисунок 2).
 |
|
| Рисунок 2. | Первая проба навесным монтажом. |
Интересующиеся могут посмотреть на осциллограммы полного сигнала (Рисунок 3), а также сигналов с ограничением на частотах 1 кГц (Рисунок 4) и 20 кГц (Рисунок 5). Все параметры и осциллограммы сняты на нагрузке, в качестве которой использовался кусок нихромовой спирали сопротивлением 4 Ом.
 |
|
| Рисунок 3. | Полный сигнал. |
 |
|
| Рисунок 4. | Ограничение сигнала на частоте 1 кГц. |
 |
|
| Рисунок 5. | Ограничение сигнала на частоте 20 кГц. |
Описание схемы
Напряжение питания схемы – ±35 - 45 В. Его можно снизить на 10 В (соответственно, с потерей мощности). Можно увеличить, но мощность при этом не возрастёт, только будет сильнее греться.
Емкости конденсаторов выпрямителя по 10000 мкФ в каждое плечо на канал вполне достаточно.
Их желательно зашунтировать плёночными конденсаторами по 0.1 - 0.15 мкФ.
У меня по 10000 мкФ в плечо на оба канала. Можно разместить прямо на плате вблизи от транзисторов добавочные ёмкости по 2000 - 4000 мкФ на плечо. Но можно вообще на плате ничего не ставить, если провода от выпрямителя не тонкие и не длинные.
Поскольку выходной каскад сделан по схеме с общим стоком и напряжение не усиливает, для достижения декларируемой мощности пришлось применить вольтодобавку в питании операционного усилителя и поставить стабилитроны с максимально возможными для него напряжениями ±18 В.
Все резисторы, кроме истоковых, – по 0.25 - 0.5 Вт (кому как нравится). Истоковые резисторы R7 и R8 5-ваттные по 0.1 Ом (можно 0.2 Ом), а R13 – 2-ваттный. Подстроечный резистор регулировки тока покоя R15 (1 - 2 кОм) желательно выбрать многооборотным.
Номинальное напряжение конденсаторов C1, C3 и C10 – 25 В.
Цепочка D7 - D10 служит для защиты транзисторов.
Выходные транзисторы недорогие – IRFP140 и IRFP9140; менять их на дорогие, специально разработанные для аудио, не вижу смысла, так как на слух даже на хорошей дорогой акустике разницы нет, а на средней бытовой – и подавно. Но если всё же захотите ставить на выход «аудиофильские латералы» 2SK1058 и 2SJ162 (или 2SK1530 и 2SJ201), или что ещё, то цепочка защиты будет не нужна, поскольку она уже встроена в дорогих японцев.
Операционный усилитель я применил неплохой (LM4562), но можно ставить и более дешёвые; например, я пробовал NE5532. Разницы на слух не обнаружено.
Цепочка Цобеля R13 и C6 служит для предотвращения самовозбуждения на ВЧ. Её ставить желательно, но не обязательно, если самовозбуждения нет. А если вдруг усилитель всё же будет самовозбуждаться или вести себя неустойчиво (чего у меня никогда не было, но многое, как известно, зависит от монтажа), то советовал бы для начала заменить истоковые проволочные керамические резисторы R7 и R8 на угольные (например, соединить параллельно 5 одноваттных резисторов МЛТ номиналом по 1 Ом (или по 0.5 Ом). В усилителях с выходным каскадом на полевых транзисторах это часто дает положительный эффект.
Стабилитроны D3 и D4 для нормальной термостабилизации можно укрепить на радиаторе вблизи от транзисторов. (Обратите внимание: отрицательный ТКН имеют только приборы с низким напряжением стабилизации). Для этого удобен теплопроводящий клей, но можно воспользоваться и скобой.
Настройка
Перед включением вывести подстроечный резистор R15 в положение минимального сопротивления. Подать питание и выставить ток покоя примерно 150 мА.
Ток покоя удобно измерять по падению напряжения на 5-ваттном резисторе: на резисторе 0.1 Ом при токе 150 мА должно быть 15 мВ (соответственно, на резисторе 0.2 Ом – 30 мВ).
При использовании на выходе транзисторов 2SK1058 и 2SJ162 и им подобных ток покоя должен быть 210 - 230 мА.
 |
|
| Рисунок 6. | Измерение шума. |
Результаты измерений шума и искажений приведены на Рисунках 6 и 7, соответственно.
 |
|
| Рисунок 7. | Измерение нелинейных искажений. |
Звук вас порадует.
Всё. Приятного прослушивания!
Купить LM4562 на РадиоЛоцман.Цены
